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INTRODUCCIÓN
El suelo es un componente fundamental de los ecosistemas urbanos, pero la expansión de las ciudades y el incremento de la industrialización pueden afectar negativamente a sus funciones ecosistémicas. Uno de los mayores desafíos, derivado de las actividades humanas en las ciudades, es el aporte de sustancias contaminantes a los suelos. Entre los contaminantes más comunes presentes en los suelos urbanos se encuentran los metales pesados, sustancias inorgánicas que han sido objeto de investigaciones en ciudades de todo el mundo (Li et al., 2018).
El estudio de la concentración total de metales traza en el suelo no es suficiente para evaluar su riesgo potencial para la salud humana. Dicho riesgo radica en la posibilidad de que los contaminantes se incorporen a la cadena alimentaria, pudiendo afectar así a la salud humana. Por esto, es necesario conocer la movilidad de estos metales en el suelo para evaluar el riesgo de que se desplacen a otros compartimentos del ecosistema urbano, como aguas subterráneas o la vegetación (Ajmone-Marsan & Biasioli, 2010). Habitualmente se utilizan diferentes tipos de extracciones para evaluar el grado de movilidad de estos contaminantes.
En este trabajo se estudia la extractabilidad de cinco metales traza potencialmente peligrosos para la salud humana: plomo, cobre, zinc, níquel y cromo, en muestras superficiales de 55 suelos de la ciudad de Santiago de Compostela (España), desarrollados sobre diferentes materiales geólogicos y con diferentes usos para representar la diversidad edáfica presente en la ciudad.
MATERIAL Y MÉTODOS
Área de estudio
El municipio de Santiago de Compostela, situado en el noroeste de la Península Ibérica, tiene una superficie de 222 km2 y una población de 97.000 habitantes permanentes.
La ciudad presenta un clima océanico que se corresponde con la zona Cfb en la clasificación climática de Köppen-Geiger (Kottek et al., 2006), con una temperatura media anual de 13 ºC y una precipitación media anual de 1787 mm (Martínez & Pérez, 1999).
Desde el punto de vista geológico, Santiago de Compostela se sitúa en la zona de contacto entre un área granítica y el macizo metamórfico conocido como Complejo de Ordes, por lo que muestra una diversidad geológica que se puede agrupar en cuatro litologías: esquistos, ortogneises, anfibolitas y rocas graníticas (IGME, 1981).
Muestras de suelo
Se tomaron muestras de suelos en 55 puntos de la ciudad de Santiago de Compostela elegidos al azar, con una barrena Edelman (0-20 cm). Según el uso de suelo de cada punto del muestreo, se analizaron 28 muestras de suelo con vegetación herbácea, 13 muestras de bosque urbano y 14 de suelo de agricultura urbana y periurbana.
Métodos de análisis
La fracción soluble de los metales pesados se determinó mezclando 2 g de suelo con 20 ml de CaCl2 0,01 N. La suspensión se agitó durante tres horas y se filtró (Novozamsky et al., 1993). Finalmente se analizaron los extractos por espectrometría de emisión óptica con fuente de ionización (Perkim Elmer, Optima 4300 DV ICP-OES).
La disponibilidad de los metales pesados para plantas se evaluó siguiendo el método Lakanen y Erviö (Lakanen & Erviö, 1971). Para ello se agitaron 5 g de suelo con 50 ml de una solución extractante compuesta de AcONH4 0,5 M, AcOH 0,5 M y Na2-AEDT 0,02 M, a pH 4,65, durante uma hora. El sobrenadante se filtró por Whatman nº 40 y los extractos se analizaron mediante espectrometría de absorción atómica de llama (Varian SpectraAA 220FS). Todos los análisis se realizaron por triplicado.
Análisis estadístico
Se realizaron análisis de varianza para evaluar la influencia del uso del suelo y la litología del material de partida en la biodisponibilidad de los metales. Se realizó el test de Tukey para comparar dos a dos las medias y ver diferencias entre grupos. Para ello se utilizó el software estadístico R para Windows, versión 4.1.3, y el paquete R Commander versión 2.7-2.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Tabla 1 se muestra un resumen de los resultados de la extracción de metales solubles. Las concentraciones siguieron una tendencia decreciente Zn > Pb > Ni > Cu > Cr (las concentraciones de Cr estuvieron por debajo del límite de detección en todos los casos). Solo el Zn aparece en forma soluble en cantidades significativas, con una concentración máxima de 10,6 mg kg-1, siempre por debajo del 2% del contenido total del elemento. Las concentraciones máximas para los demás metales son muy bajas: 1,7 mg kg-1 para Pb, 0,23 mg kg-1 para el Ni y 0,17 mg kg-1 para el Cu (lo que representó siempre porcentajes inferiores al 1 % del contenido total). No se ha observado ningún efecto significativo del uso o la litología del material de partida en la concentración de metales solubles.
Tabla 1 Metales extraíbles en CaCl2 (mg kg-1). No se incluyen los valores para Cr por estar debajo del límite de detección en todos los casos
| Pb | Cu | Zn | Ni | |
| Mínimo | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| Máximo | 1,7 | 0,17 | 10,6 | 0,23 |
| Media | 0,05 | 0,02 | 0,7 | 0,04 |
| Mediana | 0,0004 | 0,001 | 0,23 | 0,03 |
| SD | 0,2 | 0,03 | 1,5 | 0,04 |
| ANOVA | ||||
| Uso - F | 0,4 | 1,1 | 0,9 | 1,2 |
| p | 0,6 | 0,3 | 0,4 | 0,3 |
| Litología - F | 0,4 | 1,8 | 1,2 | 0,7 |
| p | 0,8 | 0,1 | 0,3 | 0,6 |
En la Tabla 2 se muestra un resumen de los resultados de la extracción de metales en AEDT. Las concentraciones medias para el conjunto de suelos siguieron una tendencia decreciente Pb > Cu > Zn > Ni > Cr. El Pb fue el elemento que presentó una mayor biodisponibilidad, con valores entre 1,6 y 182 mg kg-1 (promedio de 26 mg kg-1, hasta un 60% de la concentración total), seguido por el Cu, con valores entre 0,3 y 54 mg kg-1 (promedio de 10 mg kg-1, hasta un 36% del contenido total) y el Zn, con valores entre 0,2 y 105 mg kg-1 (promedio de 9,4 mg kg-1, con un máximo del 23% del Zn total). El Ni y especialmente el Cr fueron los elementos que presentaron una menor biodisponibilidad.
Tabla 2 Metales extraíbles en AEDT (ácido etilendiaminotetraacético, mg kg-1). * significante con p-valor <0,05; ** significante con p-valor <0,01
| Pb | Cu | Zn | Ni | Cr | |
| Mínimo | 1,6 | 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0,0004 |
| Máximo | 182 | 54 | 105 | 3,0 | 0,34 |
| Media | 26 | 10 | 9,4 | 0,8 | 0,08 |
| Mediana | 18 | 5,8 | 4,7 | 0,6 | 0,05 |
| SD | 34 | 11 | 17 | 0,6 | 0,08 |
| ANOVA | |||||
| Uso - F | 1,5 | 6,6 | 6,1 | 1,6 | 0,13 |
| p | 0,2 | 0,003 ** | 0,004 ** | 0,2 | 0,9 |
| Litología - F | 1,9 | 3,7 | 1,8 | 1,2 | 1,3 |
| p | 0,1 | 0,011 * | 0,1 | 0,3 | 0,3 |
En este caso, se observó una influencia significativa del uso del suelo en las concentraciones de Cu y Zn (p<0,01) (Tabla 2), siendo estos elementos más abundantes en suelos dedicados a agricultura urbana que en otros usos (Figura 1), lo que coincide con las mayores concentraciones totales de estos metales en los huertos urbanos de la ciudad (Herbón et al., 2021). Se aprecia también un efecto significativo (p<0,05) de la litología en la concentración de Cu, siendo más abundante este elemento en los suelos sobre gneis, si bien, en este caso, cabe interpretarlo a como un efecto indirecto, ya que los suelos con uso agrícola se hallan mayoritariamente sobre este material.
CONCLUSIONES
El análisis de las formas de metales pesados en muestras superficiales de 55 suelos urbanos de la ciudad de Santiago de Compostela demuestra que solamente el Zn se halla en formas solubles (extraíbles en CaCl2), en contraste con Pb, Cu, Ni o Cr. En el extracto de metales intercambiables en AEDT los elementos con mayor concentración fueron el Pb, el Zn y el Cu, en ese orden.
Factores como el uso del suelo y la litología del material de partida no influyen en las concentraciones encontradas de metales solubles, mientras que en el caso de los metales extraíbles en AEDT (disponibles para plantas) se hallaron concentraciones significativamente más altas de Zn y Cu en suelos de huertos urbanos, lo que supondría un mayor riesgo de que estos metales pasen a la cadena alimentaria.
