ALFA. Revista de
Investigación en Ciencias Agronómicas y Veterinarias
Mayo-agosto 2023 /
Volumen 7, Número 20
ISSN: 2664-0902 / ISSN-L: 2664-0902
https://revistaalfa.org
pp. 376 – 386
Concentración
de metales pesados en cultivares de Persea americana, Luricocha, Huanta
Concentration
of heavy metals in cultivars of Persea americana, Luricocha, Huanta
Concentração de
metais pesados em cultivares de Persea americana, Luricocha, Huanta
Uriel
Rigoberto Quispe Quezada1
uquispe@unah.edu.pe
https://orcid.org/0000-0001-7956-1000
Juan
Quispe Rodríguez1
jquispe@unah.edu.pe
https://orcid.org/0000-0003-1767-686X
Rubén
Casas Reátegui2
rcasas@unia.edu.pe
https://orcid.org/0000-0003-3781-166X
Idania
Lidia Huamani Urpe1
idania.huamani@unsch.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-9163-4695
René
Antonio Hinojosa Benavides1
rhinojosa@unah.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-0452-3162
1Universidad Nacional Autónoma
de Huanta. Ayacucho, Perú
2Universidad Nacional Intercultural
de la Amazonía, Perú
Artículo recibido el 15 de marzo 2023 |
Aceptado el 26 de abril 2023 | Publicado el 20 de mayo 2023
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https://doi.org/10.33996/revistaalfa.v7i20.222
RESUMEN
La contaminación por metales pesados se ha
diseminado a lo largo y ancho del planeta, complicando el ambiente que se
traduce en serios problemas de salud para la humanidad. El objetivo es
determinar el nivel de concentración de plomo y cadmio, en los suelos del
cultivo de palto (Persea americana) en Luricocha, para lo cual se realizó la
extracción de muestras de suelo de siete comités de regantes, contando con una
población de 138,82 hectáreas de cultivo; de tal manera que, por la magnitud
del área se tomó en cuenta la muestra por conveniencia de 10 hectáreas de
palto, siguiendo el protocolo de extracción en el palto por parte del
laboratorio de Valle Grande, en la determinación de metales pesados mediante el
método de espectrometría de absorción atómica de llama. Se destaca entre los
resultados obtenidos que el tipo de textura arcillosa es el que contiene los
mayores niveles de plomo con 49,23 mg/kg, seguido por un suelo franco arcilloso
con 45,71 mg/kg; respecto al cadmio las mayores concentraciones se presentan en
los suelos de textura franco arcilloso y arcillosa con 0,331 y 0,330 mg/kg. Se
concluyó que, el plomo se encuentra por debajo de los estándares de calidad
ambiental para suelos agrícolas; sin embargo, supera ampliamente los valores
aceptables de plomo para un suelo no contaminado cuyo valor máximo se encuentra
entre 0,0 y 0,2 mg.; por otro lado, el uso de fertilizantes fosfatos también se
ha visto influenciado en la mayor concentración de cadmio en el suelo.
Palabras
clave:
Persea americana; Metales pesados; Cadmio; Plomo; Suelo agrícola
Contamination
by heavy metals has spread throughout the planet, complicating the environment
and resulting in serious health problems for mankind. The objective is to
determine the level of lead and cadmium concentration in the soils of avocado
(Persea americana) cultivation in Luricocha, for which soil samples were
extracted from seven irrigation committees, with a population of 138.82
hectares of crops; Due to the size of the area, a sample of 10 hectares of
avocado trees was taken into account for convenience, following the extraction
protocol in the avocado tree by the Valle Grande laboratory, in the
determination of heavy metals by the flame atomic absorption spectrometry
method. Among the results obtained, it is highlighted that the clay texture
type is the one with the highest levels of lead with 49.23 mg/kg, followed by a
clay loam soil with 45.71 mg/kg; with respect to cadmium, the highest
concentrations are found in clay loam and clayey loam soils with 0.331 and
0.330 mg/kg. It was concluded that lead is below the environmental quality
standards for agricultural soils; however, it greatly exceeds the acceptable
lead values for a non-contaminated soil whose maximum value is between 0.0 and
0.2 mg; on the other hand, the use of phosphate fertilizers has also been
influenced by the higher concentration of cadmium in the soil.
Key words: Persea americana; Heavy metals; Cadmium;
Lead; Agricultural soil.
RESUMO
A contaminação por metais pesados tem se
espalhado por todo o planeta, complicando o meio ambiente e resultando em
sérios problemas de saúde para a humanidade. O objetivo é determinar o nível de
concentração de chumbo e cádmio nos solos do cultivo de abacate (Persea
americana) em Luricocha, para o qual foram extraídas amostras de solo de sete
comitês de irrigação, com uma população de 138,82 hectares de cultivos; Devido
ao tamanho da área, uma amostra de 10 hectares de abacateiros foi considerada
por conveniência, seguindo o protocolo de extração no abacateiro pelo
laboratório Valle Grande, para a determinação de metais pesados por meio do
método de espectrometria de absorção atômica com chama. Entre os resultados
obtidos, destaca-se que o tipo de textura argilosa é o que contém os maiores
teores de chumbo com 49,23 mg/kg, seguido de um solo franco-argiloso com 45,71
mg/kg; com relação ao cádmio, as maiores concentrações são encontradas nos
solos franco-argiloso e franco-argiloso com 0,331 e 0,330 mg/kg. Concluiu-se
que o chumbo está abaixo dos padrões de qualidade ambiental para solos
agrícolas; entretanto, está bem acima dos valores aceitáveis de chumbo para um
solo não contaminado, cujo valor máximo está entre 0,0 e 0,2 mg; por outro
lado, o uso de fertilizantes fosfatados também foi influenciado pela maior
concentração de cádmio no solo.
Palavras-chave:
Persea
americana; Metais pesados; Cádmio; Chumbo; Solo agrícola.
INTRODUCCIÓN
Existe en Perú una agricultura moderna cuya práctica
intensiva y extensiva ha conllevado al uso excesivo de agroquímicos como los
fertilizantes químicos, insecticidas, herbicidas, entre otros, que han venido
contaminando los suelos agrícolas con metales pesados como el plomo (Pb),
cadmio (Cd) y arsénico (As) básicamente (1), afectando sobre todo la actividad
de las enzimas del suelo, responsables del ciclo del carbono y el azufre,
reduciendo su capacidad en la aceleración de las reacciones químicas que
favorecen el metabolismo celular de los microorganismos que viven en la tierra
y participan activamente en la descomposición de la materia orgánica.
Teniendo en cuenta a ello, el abandono de
parte del estado en las capacitaciones y asistencia técnica tanto en la
producción como en el uso sostenible de estos compuestos químicos, aplicados en
forma desenfrenada con contenidos de metales pesados; siendo estos últimos
compuestos químicos bioacumulables y no degradables, es decir biomagnifican su
presencia en los organismos y son imposibles de degradar para eliminarlos, cuya
característica principal es su persistencia en el ambiente cualquiera sea el
factor que lo contenga, los efectos negativos de una exposición a metales
pesados, suelen ser múltiples generando pérdida parcial o total de organismos
vivos y alterando la calidad de vida de los seres vivientes (2).
A todo ello se suma las malas prácticas de
los agricultores que, en su afán de generar mayor producción, ocupan nuevos
espacios de suelos que no necesariamente son para la producción del tubérculo o
en su defecto sobreexplotan irracionalmente los suelos produciendo todo el
periodo del año con un solo cultivo (monocultivo); sumándose a ello, la
sobreexposición de los suelos cultivables en muchas zonas a los contaminantes
provenientes de la actividad minera, conllevan a su vez a desequilibrios en sus
ecosistemas ambientales (3,4); siendo importante tener en consideración que, el
suelo agrícola es un recurso con capacidad ilimitada para soportar y asimilar
contaminantes, característica que se ha desestimado actualmente, debido a que
las propiedades químicas del suelo están influenciadas por el ambiente y por la
dinámica antrópica, lo que lo convierte en un sistema dinámico en el espacio y
en el tiempo (5,6).
La agricultura moderna ha sido y es
considerada como una de las mayores fuentes de metales pesados, debido al uso
de los fertilizantes, especialmente los fosforados y nitrogenados, los
plaguicidas, los compost derivados de residuos y lodos de plantas depuradoras
de agua y el estiércol (7,5); cabe mencionar que, cultivos como la papa, la
espinaca, el tomate y la lechuga son conocidos como bioindicadores ambientales
debido a su capacidad de retención e incorporación de compuestos durante su
crecimiento, reflejando la presencia de estos, por alteraciones fenotípicas (8).
Está comprobado que la primera acción de
contaminación del hombre con metales pesados es el consumo de frutas y
vegetales de manera directa, ignorando que dicho metales se acumulan en los
huesos o tejidos grasos a través de la ingesta alimentaria, lo que conlleva al
debilitamiento de las defensas inmunológicas (9), ante ello es de suma
importancia realizar las evaluaciones pertinentes de estos compuestos en los
alimentos (10); motivo por el cual el objetivo del presente estudio es
determinar el nivel de concentración de metales pesados en el cultivo de palto
(Persea americana) en Luricocha, Huanta- Ayacucho. Se considera relevante el
análisis del tema, a nivel de Suramérica que se destaca por ser fuente de
origen de muchos cultivos; no obstante, para su continuidad debe darse cambios
importantes en la gobernanza, que permitan no solo el desarrollo de tecnologías
y de procesos mejorados, sino también la difusión del conocimiento y la
investigación (11).
MATERIALES
Y MÉTODOS
La investigación tuvo lugar en el distrito de
Luricocha, entre los meses de marzo a diciembre del 2022, tipo de investigación
aplicada, nivel de investigación descriptiva-correlacional, método de
investigación cuantitativo y diseño de investigación experimental, para el
desarrollo de investigación se realizó la extracción de muestras de suelo de
siete comités de regantes que integran un total de 786 usuarios, teniendo un
total de áreas de cultivo de palto de 138,82 hectáreas, que representa la
población total, alcanzando una muestra probabilística de 102 hectáreas, por la
magnitud de las áreas de cultivo, el equipo de investigadores consideró hacer
uso del 10% sobre la muestra obtenida tomando en cuenta 10 hectáreas en zonas
de mayor hectareaje establecidas en el palto.
Se obtuvieron muestras de suelo siguiendo el protocolo
de extracción en el palto por parte del laboratorio del Instituto de Valle
Grande, utilizando el método de espectrometría de absorción atómica de llama en
la determinación de metales pesados. Los datos han sido organizados mediante
hoja de cálculo del Excel, posteriormente analizadas mediante el programa
estadístico SPSS v.27, para hallar el nivel de concentración de metales pesados
Pb y Cd, procesando a un nivel de confianza del 95% y un α del 5% de
significancia, para la contratación de los datos se efectuó un análisis de
varianza (ANVA) y para ver diferencia entre las medias del contenido de Cd y Pb
en el suelo, utilizando la prueba de Tukey, a un nivel de significancia de 0,05
(5% de probabilidad), y efectuando el análisis de correlación de Pearson para
ver los contenidos de Cd y Pb.
RESULTADOS
El nivel de concentración de Pb en los suelos
del cultivo de palto (Persea americana) en Luricocha, Huanta- Ayacucho, la Tabla
1 muestra el promedio de plomo en suelo.
Tabla 1.
Estadísticos descriptivos de plomo en suelo (mg / Kg).
Planteamiento
de Hipótesis
H0: La
distribución de la variable nivel de plomo en suelo no es diferente a la
distribución normal en cada muestra
H1: La
distribución de la variable nivel de plomo en suelo es diferente a la
distribución normal en cada muestra.
Tabla 2. Pruebas de normalidad para plomo en suelo.
La Tabla 3 muestra que al cumplir con el
supuesto de normalidad se aplicó el ANVA, donde se evidencia que existen
diferencias significativas de plomo en suelos a un nivel de significancia del
5%.
Tabla 3. ANVA
para plomo en suelo.
En la Tabla 4 la prueba de comparación de
medias de Tukey muestra que se formaron dos grupos, en donde se puede observar
que entre los suelos franco arcillosos y arcillosos no existen diferencias; sin
embargo, éstos si se diferencian con el suelo franco a un nivel de significancia
del 5%.
Tabla 4. Prueba
de comparación de medias de Tukey para el nivel de Plomo en suelo.
Se visualizan las medias para los grupos en
los subconjuntos homogéneos.
a. Utiliza el tamaño de la muestra de la
media armónica = 3,706.
b. Los tamaños de grupo no son iguales. Se
utiliza la media armónica de los tamaños de grupo. Los niveles de error de tipo
I no están garantizados.
Existe una relación o asociación positiva de
0,773 (77.3%) entre la clase textural y el nivel de plomo en suelo a un nivel
de significancia del 5% (Tabla 5).
Tabla 5. Clase
textural y el nivel de plomo.
La Tabla 6 muestra el promedio del nivel de
cadmio en suelo, siendo franco arcilloso y arcilloso los suelos que contiene
mayor cantidad de cadmio con 0,331 y 0,330 mg/kg con una variabilidad de 0,09 y
0,046 mg/kg respectivamente, mientras que el suelo franco contiene la menor
cantidad de Cd con 0,24 mg/kg con una variabilidad de 0,026 mg/kg.
Tabla 6.
Estadísticos descriptivos de Cadmio en Suelo (mg / Kg).
H0: La
distribución de la variable nivel de cadmio en suelo no es diferente a la
distribución normal en cada muestra
H1: La
distribución de la variable nivel de cadmio en suelo es diferente a la
distribución normal en cada muestra
La Tabla 7 muestra la aplicación de la prueba
de normalidad de Shapiro Wilk por tener datos menores a 30, obteniendo un
pvalor = 0,363 para FRANCO y pvalor= 0,322 para franco arcilloso y un pvalor =
0,637 para arcilloso, siendo estos mayores a α=0.05, lo que se demuestra
estadísticamente que los datos cumplen con el supuesto de normalidad a un nivel
de significancia del 5%.
Tabla 7. Pruebas
de normalidad del nivel de Cadmio en suelo (mg/kg).
*. Esto es un límite inferior de la
significación verdadera.
a. Corrección de significación de Lilliefors
Se aplicó el ANVA para el nivel de Cadmio en
suelo, obteniendo un pvalor=0.219, siendo este mayor a 0.05, se concluye que no
existen diferencias significativas para el nivel de cadmio en los diferentes
suelos. La Tabla 8 muestra el análisis de varianza para el nivel de cadmio.
Tabla 8. ANVA para
el nivel de Cadmio en suelo
En la Tabla 9 se muestra la correlación de
Spearman entre la Clase textural y nivel de Cadmio en suelo, obteniendo una
relación o asociación positiva moderada de 0,55 a un nivel de significancia del
5%.
Tabla 9.
Correlaciones de Rho de Spearman entre Clase Textural y Cadmio.
DISCUSIÓN
En la Tabla 1 se muestra el contenido de Pb
en suelo con tres diferentes tipos de texturas donde se cultiva palto en
Luricocha, observándose que el suelo de textura arcillosa es el que contiene
los mayores niveles de plomo con 49,23 mg/kg, seguido por un suelo franco
arcilloso con 45,71 mg/kg; siendo estos resultados superiores a lo reportado
por Chacaltana y Mendoza (12) quienes encontraron un nivel promedio de 13,36
mg/kg de Pb en un suelo donde se cultivaba palto y que tenía una textura franco-
arcillo arenoso. En la Tabla 2 se visualiza que las mayores concentraciones de
Cd se presentan en los suelos de textura franco arcilloso y arcilloso con 0,331
y 0,330 mg/kg, respectivamente.
La Tabla 2 muestra la aplicación de la prueba
de normalidad de Shapiro Wilk por tener datos menores a 30, obteniendo un
pvalor = 0.381 para Franco y pvalor= 0,236 para Franco arcilloso y pvalor=
0.807 para Arcillosa, siendo estos mayores a α= 0,05, lo que se demuestra
estadísticamente que los datos cumplen con el supuesto de normalidad a un nivel
de significancia del 5%. Estos valores son mayores a lo reportado por
Chacaltana y Mendoza (12) de 0,2 y 0,16 mg/Kg de Cd para suelos de texturas
franco arcillo arenoso y franco respectivamente, sin embargo, menores al
promedio encontrado por Muñoz (13) de 1,35 mg/kg, en suelos agrícolas para el
cultivo de palto con predominancia de una textura franco arenosa. Los valores
reportados para ambas zonas de cultivo, se encuentran por debajo de los
parámetros 70 mg/kg para Pb y de 1,4 mg/kg para Cd, establecidos en los
estándares de calidad ambiental para suelos agrícolas en Perú. Según Zhao et
al. (14), los metales pesados más prevalentes en el ambiente son el Cd y el Pb.
Por otro lado, la contaminación de suelos por
estos metales es un problema mundial ya que, en los últimos cincuenta años, un
total de 800 000 t de Pb ha sido liberado en todo el mundo, y la mayor parte de
estos se ha acumulado en el suelo (15,16). En China, cerca del 82% de los
suelos agrícolas contienen contaminantes inorgánicos tóxicos, como Pb, Cd,
cromo (Cr) y arsénico (As) (17). Una de las posibles causas de la contaminación
de los suelos agrícolas con Cd, puede ser el uso excesivo de fertilizantes
minerales y abonos (18), así como el uso de aguas residuales contaminadas para
riego, que pueden acumular metales pesados (19); aunque, estos niveles podrían
deberse también a la misma naturaleza (20) donde los metales pesados se
encuentran como componentes de la estructura terrestre, como minerales u otros
compuestos, que se incorporan a la cadena trófica cuando son absorbidos por las
plantas (15).
En la Tabla 5, se observa que existe una relación
positiva significativa (r = 0.773) entre la textura predominante franco
arcillosa y los valores de Pb en el suelo a un nivel de significancia de
(p<0.05). Estos resultados, son similares a lo reportado por Arévalo (20)
que observó una correlación positiva significativa (p<0.05) entre el valor
de Pb contenido en la arcilla del suelo (r = 0.44), cuando evaluó suelos con
texturas arcillosas. Respecto al Cd, el análisis de correlación efectuado
(Tabla 9), nos demuestra que existe una relación positiva moderada (r = 0,547)
entre el tipo de suelo con predominancia de una textura franco arcilloso y el
nivel de Cd en el suelo a un nivel de significancia de (p<0.05). Una similar
tendencia, pero con un coeficiente de correlación superior (r = 0,863) fue reportado
por Muñoz (13), que encontró una alta relación positiva (p<0.05) entre una
textura franco arenoso y el contenido de Cd a una profundidad de 0-20 cm del
suelo, donde cultivaron palto.
El ANVA sobre el contenido de Pb en las tres
texturas diferentes de suelos donde se sembró palto (Tabla 3), demuestra que
existen diferencias significativas en el contenido de Pb en estos suelos a un
nivel de significancia de (p<0,05).
Al efectuarse la prueba de comparación de medias de Tukey (Tabla 4), se
encontró que no existen diferencias significativas entre los contenidos de Pb
de los suelos que presentan una textura franco arcilloso (45,71 mg/kg) y
arcillosas (49,23 mg/kg) respectivamente, pero si una diferencia significativa
(p<0,05), en el contenido de plomo del suelo con textura franca (37,73
mg/kg). Si bien, los resultados encontrados en este estudio demuestran que el
Pb se encuentra por debajo de los estándares de calidad ambiental para suelos
agrícolas; sin embargo, supera ampliamente los valores aceptables de Pb para un
suelo no contaminado cuyo valor máximo se encuentra entre 0,0 y 0,2 mg en
plantaciones de cacao (21,22).
En la Tabla 8, se muestra el ANVA sobre el
contenido de Cd en tres diferentes texturas de suelos donde prospera el cultivo
de palto, se encontró que no existen diferencias significativas (p<0,05) en
el contenido de Cd entre las texturas estudiadas, franco (0,240 mg/kg), franco
arcilloso (0,331 mg/kg) y arcillosa (0,330 mg/kg); según Martínez y Marrugo (23),
la disponibilidad de Cd en los suelos estudiados posiblemente se deba al mayor
porcentaje de arcillas en los suelos, ya que las texturas franco-arcillosas y
arcillosas fueron las predominantes; por otro lado, el uso de fertilizantes
fosfatos también podría estar influenciando en la mayor concentración de Cd en
el suelo en el área de estudio (24,25).
CONCLUSIONES
Los valores de Pb y Cd en el suelo reportados
en este estudio permitirán calcular los niveles de contaminación y diseñar
propuestas de manejo y remediación; encontrándose estos valores por debajo de
los parámetros indicados en los estándares de calidad ambiental para suelos
agrícolas en el Perú, lo que garantiza una producción aceptable del cultivo de
palto bajo estas condiciones. El comportamiento en el contenido de plomo (Pb) en
suelo con tres diferentes tipos de texturas donde se cultiva palto en el área
de intervención, se observa claramente en resultados que el suelo de textura
arcillosa es el que contiene los mayores niveles de plomo con 49,23 mg/kg,
seguido por un suelo franco arcilloso con 45,71 mg/kg, en relación al
comportamiento del Cd las mayores concentraciones se presentan en los suelos de
textura franco arcilloso y arcillosa con 0,331 y 0,330 mg/kg.
Existe una relación positiva significativa (r
= 0.773) entre la textura predominante franco arcillosa y los valores de Pb en
el suelo a un nivel de significancia de p<0,05; existe una relación positiva
moderada (r = 0,547) entre el tipo de suelo con predominancia de una textura
franco-arcillosa y el nivel de Cd en el suelo a un nivel de significancia de
p<0,05. El ANVA sobre el contenido de plomo (Pb) en las tres texturas
diferentes de suelos, demuestra que existen diferencias significativas en el
contenido de plomo en estos suelos a un nivel de significancia de (p<0,05),
no obstante al efectuarse la prueba de comparación de medias de Tukey), se
encontró que no existen diferencias significativas entre los contenidos de
plomo (Pb) de los suelos que presentan una textura franco arcillosa (45,71
mg/kg) y arcillosas (49,23 mg/kg) respectivamente, pero si una diferencia
significativa (p<0,05), en el contenido de plomo del suelo con textura
franca (37,73 mg/kg).
En tanto, el ANVA sobre el contenido de
cadmio (Cd) en tres diferentes texturas de suelos donde prospera el cultivo de
palto, no existen diferencias significativas (p<0,05) en el contenido de
cadmio (Cd) entre las texturas estudiadas, franco (0,240 mg/kg), franco
arcilloso (0,331 mg/kg) y arcillosa (0,330 mg/kg). El Pb se encuentra por
debajo de los estándares de calidad ambiental para suelos agrícolas; sin
embargo, supera ampliamente los valores aceptables de Pb para un suelo no
contaminado cuyo valor máximo se encuentra entre 0,0 y 0,2 mg, en tanto el uso
de fertilizantes fosfatos también son influenciados en la mayor concentración
de Cd en el suelo en el área de estudio.
CONFLICTO DE INTERESES. Los autores declaran
que no existe conflicto de intereses para la publicación del presente artículo
científico.
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