Este documento discute la importancia de determinar la biodisponibilidad de metales pesados en sedimentos para evaluar el verdadero impacto ambiental. Explica que solo las formas solubles e intercambiables son biodisponibles. Describe el método de especiación química secuencial de Tessier para identificar las fases de los metales. Aplica este método a una cuenca y encuentra que los metales estudiados no presentan niveles de biodisponibilidad que representen un riesgo. Concluye que la mayoría de los metales

1. ECI 2011
BIODISPONIBILIDAD DE METALES
PESADOS EN LA DETERMINACIÓN DEL
IMPACTO AMBIENTAL
JORGE CHIRA

2. Biodisponibilidad de metales pesados
• La determinación de los contenidos totales de
metales pesados en sedimentos no es suficiente
para evaluar el grado de Impacto Ambiental de
una fuente contaminante, por lo que se hace
necesario cuantificar y caracterizar las especies
iónicas metálicas presentes. Dentro de las fases
identificadas se tienen las fases biodisponibles
de cada elemento, dimensionando así el real
impacto que causa sobre los seres vivos.

3. Biodisponibilidad de metales pesados
• Para que los metales pesados puedan ejercer su
toxicidad sobre un ser vivo, éstos deben
encontrarse disponibles para ser captados por éste,
es decir que el metal debe estar biodisponible. El
concepto de biodisponibilidad se encuentra
íntimamente relacionado con las condiciones
fisicoquímicas del ambiente. Por ello es
fundamental, al determinar el grado de
contaminación por metales pesados de un
ambiente, conocer su biodisponibilidad, es decir, la
concentración de metal libre y lábil presente.

4. ESPECIACIÓN QUÍMICA SECUENCIAL
La especiación química secuencial consiste en
una serie de técnicas de extracción química
“selectiva” que incluye la sucesiva remoción
de los elementos mineralógicos y sus
asociaciones, por ejemplo, el ácido acético
atacará y disolverá solamente los carbonatos,
el cloruro de magnesio neutral desplazará no
solamente los adsorbatos sino también los
adsorbentes.

5. MÉTODO TESSIER
La metodología de especiación secuencial
química propuesta por TESSIER A. et al. (1979),
se basa en un intento de reproducir las
condiciones fisicoquímicas sobre matrices
ambientales.
El esquema de TESSIER A. consiste en la
aplicación de extractantes selectivos en una
secuencia, para determinar las formas de la
solubilidad decreciente de los elementos
metálicos.

7. Fases de extracción secuencial

8. Fases soluble e intercambiable:
Las fases soluble en agua desionizada e
intercambiable son consideradas como
móviles y fácilmente liberadas de los
sistemas hídricos ante pequeños cambios
ambientales. La solubilidad es lo más
importante ya que produce el intercambio
iónico.

9. Fase metales asociados a carbonatos
Se considera que los elementos metálicos
en esta fase se liberarán al descender el
pH de los sedimentos, al disolverse los
metales precipitados en forma de
carbonatos.
En esta extracción se completa la
liberación de los metales asociados a
posiciones de cambio sobre arcillas y
materia orgánica.

10. Fase de metales asociados a óxidos de
hierro y manganeso
Los elementos metálicos presentes en
esta fase pasarán a la solución líquida en
aquellas zonas donde el sedimento se
encuentre bajo condiciones reductoras.

11. Fase de metales asociados a materia
orgánica
Estos elementos metálicos representan la
fase donde se liberan al pasar a
condiciones oxidantes. Un caso típico es la
deposición de los sedimentos anóxicos
sobre superficies en contacto con la
atmósfera.

12. Fase residual
Son los elementos metálicos asociados a
los minerales, formando parte de sus
estructuras cristalinas. La liberación de
estos metales en esta fase, en un período
razonable de tiempo es improbable.

13. Resultados de un caso: cuenca Torres
Vizcarra
Los resultados que a continuación se
muestran corresponden a seis fases:
soluble en agua (F1), cambiable (F2),
carbonatada (F3), ligada a óxidos de Fe y
Mn (F4), ligada a materia orgánica (F5) y
sulfuros o residual (F6). Las tres primeras
fases son las que representan un mayor
riesgo para la biota, y son las denominadas
fases biodisponibles

14. 20I-289
20i-280
20i-267
20j-198
20j-309
Mues
20j-207
tr as
20j-201
20j-204
20j-301
20j-233
F1
Fase F3
s
F5
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Cu (ppm)
ESPECIACIÓN QUÍMICA DEL COBRE
F6
F5
F4
F3
F2
F1

15. Fases extraídas Cu

16. 20I-289
20i-280
20i-267
20j-198
20j-309
Mues
20j-207
tr as
20j-201
20j-204
20j-301
20j-233
F1
F F3
as
F5
es
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Pb (ppm)
F6
F5
F4
F3
F2
F1
ESPECIACIÓN QUÍMICA DEL PLOMO

17. Fases extraídas Pb

18. 20I-289
20i-280
20i-267
20j-198
20j-309
Mu
es tr
20j-207
as
20j-201
20j-204
20j-301
20j-233
F1
F2
F3
F4
Fa
se
F5
s
F6
0
200
400
600
800
1000
1200
Zn (ppm)
ESPECIACIÓN QUÍMICA DEL ZINC
F6
F5
F4
F3
F2
F1

19. Fases extraídas Zn

20. CONCLUSIONES
La técnica de extracción secuencial permite
definir las fracciones de los elementos
metálicos que se movilizan en un ambiente
dado.
De acuerdo al estudio de especiación
química del caso, ninguno de los elementos
estudiados presentan niveles de
biodisponibilidad que signifiquen un riesgo
para la biota.

21. La mayoría de los elementos estudiados
están ligados principalmente a materia
orgánica y a óxidos hidratados de Fe y Mn,
caso del As, Cd, Cu, Fe y Co, Mn, Pb, Zn,
respectivamente. Dichas fracciones no son
biodisponibles.

22. MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN

23. ECI 2011
BIODISPONIBILIDAD DE METALES
PESADOS EN LA DETERMINACIÓN DEL
IMPACTO AMBIENTAL
JORGE CHIRA