INTRODUCCIÓN

En el planeta, los ríos han sido desde tiempos inmemoriales los receptores directos o indirectos de los desechos líquidos y sólidos que el hombre genera (^{Fernández et al. 2004}). En un principio los ríos eran capaces de soportar las cargas contaminantes que a ellos se vertían, merced a su carácter depurador. Posteriormente, al crearse grandes asentamientos urbanos, se incrementó la cantidad de los desechos vertidos y, en consecuencia, los cursos fluviales han ido perdiendo su capacidad depuradora y se han producido graves alteraciones en la calidad de sus aguas, con los subsiguientes peligros para la salud (^{Picazo 2007}). Entre las fuentes antropogénicas de contaminación que llegan a los sistemas fluviales están los metales pesados, los cuales provienen de desechos domésticos, agrícolas e industriales, y son peligrosos para la biota acuática, el hombre y el ambiente, en general (^{Acosta et al. 2002}).

Se considera que los metales pesados tienen mayor repercusión sobre los organismos acuáticos, no solo porque los afectan de manera puntual, sino también por su carácter tóxico y por su capacidad para ser acumulados en los tejidos, lo que convierte a dichos entes en bioacumuladores. En este sentido, se verían afectados todos los actores de la cadena trófica, principalmente los seres humanos, quienes son el último eslabón de la misma (^{Polo 2012}). Los organismos concentran los metales en sus tejidos mediante un proceso denominado bioacumulación, que implica el aumento progresivo de la cantidad de sustancia en los tejidos como consecuencia de que la velocidad de absorción supera la capacidad para eliminar dicha sustancia (^{Tah 2006}). En otros términos, la bioacumulación se refiere al proceso de almacenamiento de ciertos compuestos dentro de los organismos.

En los ambientes acuáticos muchos animales, entre ellos los peces, son utilizados como especies de vigilancia debido a que tienen la capacidad de almacenar una concentración mayor de metales pesados en comparación con otras especies. Esto los convierte en un indicador importante de la contaminación y en un problema de salud humana, si son consumidos por la comunidad (^{Palacio 2007}). El grado de acumulación de estos depende de factores tales como la naturaleza química del contaminante, el tipo de organismo, su estado fisiológico, la temperatura del agua y la salinidad (^{Coto 2014}). Dichos metales son considerados extremadamente peligrosos para la vida dada su elevada toxicidad, incluso en bajas concentraciones (^{Delgado 2012}), y, en comparación con otros contaminantes, no son biodegradables y sufren un ciclo ecológico global, en el cual las aguas naturales son las principales vías de acceso a los organismos. Sus efectos negativos son críticos debido a que pueden causar graves daños a nivel celular (^{Márquez et al. 2008}).

Aquellas sustancias pueden ingresar en los peces mediante el contacto con la columna de agua o el sedimento, o mediante la dieta, y, adicionalmente, se pueden acumular de eslabón en eslabón a lo largo de la cadena alimenticia y, eventualmente, impactar en la salud humana (^{Hamza-Al-Robi 2013}).

En la región de La Guajira, al norte de Colombia, la más importante fuente hídrica es el río Ranchería, al cual llegan 3 tipos principales de contaminación de origen antrópico: aguas residuales domésticas de las comunidades por las que transita, residuos de las actividades de minería de carbón a cielo abierto y escorrentía derivada de los sectores agrícola y ganadero de la región por el uso del suelo (^{Doria et al. 2017}). La ictiofauna de la cuenca está compuesta en su mayoría por especies dulceacuícolas primarias y unas cuantas de origen marino que remontan el río (^{Mojica et al. 2006}). Aunque la cuenca no sostiene pesquerías comerciales importantes, algunas especies, tanto dulceacuícolas como marinas, son aprovechadas para el consumo local (^{Ingetec 2005}).

Por todo lo anterior, se llevó a cabo este proyecto, cuyo objetivo fue evaluar los niveles de bioconcentración de algunos metales pesados (Zn, Hg y Pb) en los peces Ariopsis felis (bagre) y Diplodus annularis (mojarra) -de gran importancia alimenticia para la población rivereña- con el propósito de medir el impacto contaminante de dichos metales en este ecosistema acuático superficial, como resultado de las actividades humanas.

MATERIALES Y MÉTODOS

Campaña de muestreo

Se ubicaron en la cuenca media del río Ranchería 4 estaciones de muestreo, teniendo en cuenta la importancia para la pesca que los pobladores rivereños dan a este tramo del río (figura 1). Se recolectaron 20 ejemplares de las especies Ariopsis felis (bagre) y 20 de Diplodus annularis (mojarra), jóvenes y adultos, en las 4 estaciones de monitoreo (5 en cada estación), durante las épocas de lluvia y sequía. Ariopsis felis es una especie de clima subtropical, de la familia Ariidae. Los adultos pueden llegar alcanzar los 70 cm de longitud total y 5500 g de peso. Es de hábito omnívoro tipo bentófago y su dieta está basada principalmente en crustáceos decápodos, peces y detritus (^{Kobelkowsky y Castillo-Rivera 1995}). Diplodus annularis es un pez de la familia de los Sparidae. En su estado adulto puede alcanzar entre los 20 y 30 cm de longitud total, vive en los fondos lodosos y se alimenta de gusanos, crustáceos, equinodermos y pequeños peces (^{Rodríguez-Ruiz et al. 2001}). Adicionalmente, se tomaron 5 muestras de sedimento en cada punto para determinar índices medioambientales: índice de geoacumulación (I-geo) y factor de bioacumulación (BFC, por sus siglas en inglés) de metales en peces.

FIGURA 1 Ubicación de los sitios de muestreo, cuenca del río Ranchería, Colombia Fuente: elaboración propia con base en ^{Corporación Autónoma Regional de La Guajira (2012)}. 

El I-geo fue establecido por ^{Müller (1969)}, y sirve para evaluar cuantitativamente la contaminación del suelo a través de los valores presentes de metales frente a los valores de referencia. Para su cálculo se utilizó la siguiente ecuación:

donde Cn es la concentración de metal en la muestra, Bn es el valor de fondo y 1,5 es el factor empleado para la detección de la mínima influencia antropogénica de los suelos (^{Castro-González et al. 2019}). Las categorías de interpretación del I-geo se presentan en la tabla 1.

TABLA 1 Categorías de evaluación del índice de geoacumulación 

Fuente: ^{Müller (1969)}.

El BCF fue calculado mediante la fórmula propuesta por ^{Mountouris et al. (2002)}, teniendo en cuenta que la toxicidad de estos metales para los organismos acuáticos depende de la disponibilidad de ellos en el medio y de la capacidad de los organismos para asimilar metales a partir directamente de la ingesta de partículas de sedimento:

donde C corresponde a la media de la concentración de cada metal en el hígado y en el riñón de los organismos analizados en cada sector de estudio, y a la media de la concentración de cada metal en el sedimento.

Las muestras de sedimento se tomaron a 5 cm de la capa superficial con una cuchara previamente desinfectada con metanol al 25%. Estas fueron transportadas al laboratorio en bolsas de polietileno previamente rotuladas y lavadas; luego, fueron secadas en bandejas plásticas a 40°C y tamizadas por una malla de nylon de 50 μm.

Los peces presentaron un tamaño (largo estándar) entre 35 y 60 cm (35,9 cm mínimo y 58,7 cm máximo) y un peso entre 2,70 y 4,90 kg (2,76 kg mínimo y 4,83 kg máximo). Una vez obtenidas las muestras de los fragmentos de hígado y riñón, se almacenaron en bolsas plásticas, etiquetadas y selladas. En el laboratorio las muestras de los tejidos fueron conservadas a una temperatura de -5°C hasta su posterior tratamiento y análisis.

Análisis de laboratorio

Las muestras de tejido biológico y de sedimento producto de la digestión ácida se analizaron por medio de espectrofotometría de absorción atómica, usando un equipo ICE 3500 Thermo Scientific, con corrección de fondo Zeeman y lámpara de deuterio D2. Las metodologías utilizadas fueron: horno de grafito con corrección Zeeman Faas (por sus siglas en inglés) para Pb, llama Flaas (por sus siglas en inglés) para Zn y vapor frío CVAAS (por sus siglas en inglés) para Hg (^{Apha 2012}). Los patrones se prepararon a partir de sales de alta calidad. Las condiciones de operación se indican en la tabla 2.

TABLA 2 Condiciones de operación para el análisis de metales por espectrofotometría de absorción atómica 

R = valor de regresión lineal, LD = límite de detección, LC = límite de cuantificación.

Fuente: elaboración propia con base en Universidad de La Guajira (2019).

Para la valoración de los resultados de las concentraciones de los metales se tuvieron en cuenta las Guías de Calidad Ambiental Canadiense (CEQG) compiladas por ^{Noaa (1999)} y lo establecido por la Association of American Feed Control Officials (^{AAFCO, 1996}). A nivel de Colombia se tuvo en cuenta lo establecido por la norma Icontec 1443 (2009).

RESULTADOS

Contenido de metales pesados en el sedimento

El sedimento puede actuar como portador y posible fuente de contaminación por metales. Por modificaciones químicas que se dan en los cuerpos de agua (como cambios de pH, variación del potencial redox, contenido de oxígeno disuelto o presencia de quelatos orgánicos), los metales pesados contenidos en el sedimento pueden ser liberados a la columna de agua. Así mismo, se pueden dar movilizaciones de metales por mecanismos físicos como la agitación y removilización, tanto humana como natural (^{Pejman et al. 2015}).

Los metales pesados entran al sedimento desde los cuerpos de agua, lo que produce un aumento progresivo, en el tiempo, de sus concentraciones y posterior bioacumulación de organismos que forman parte de esos ecosistemas (^{Ortiz et al. 2015}). Los sedimentos son los más importantes reservorios de los metales o contaminantes en los sistemas acuáticos. Una exposición indirecta al sedimento contaminado tiene lugar cuando los peces consumen invertebrados bentónicos que han ingerido material particulado (^{Macías 2016}).

En la tabla 3 se indican los valores medios, de desviaciones estándar, mínimos y máximos de las concentraciones de los metales pesados en el sedimento del río Ranchería. La matriz de correlación de Pearson, usada para medir el grado de relación lineal entre los metales en el sedimento, se muestra en la tabla 4.

TABLA 3 Valores medios (mg/kg), de desviaciones estándar, mínimos y máximos de las concentraciones de los metales pesados en el sedimento del río Ranchería 

TABLA 4. Matriz de correlación de Pearson (R) entre los metales en el sedimento del río Ranchería 

*La correlación es significativa a nivel 0,01 (bilateral).

Los I-geo para los diferentes elementos metálicos presentes en el sedimento del río Ranchería se presentan en la tabla 5.

TABLA 5 Índices de geoacumulación para metales presentes en el sedimento del río Ranchería 

*Según ^{Müller (1969)}.

Contenido de metales pesados en peces

En la tabla 6 se indican los valores medios, de desviaciones estándar, mínimos y máximos de las concentraciones de los metales pesados en 2 especies de peces del río Ranchería.

TABLA 6 Valores medios, desviaciones estándares, mínimos y máximos, de las concentraciones de metales pesados en las 2 especies de peces del río Ranchería 

Los valores de los factores de bioacumulación de los metales presentes en el hígado y en el riñón de las especies Ariopsis felis (bagre) y Diplodus annularis (mojarra) se presentan en la tabla 7.

TABLA 7 Valores de los factores de bioacumulación (BFC) de los metales presentes en el hígado y riñón de las 2 especies de peces del río Ranchería 

DISCUSIÓN

La secuencia de concentración de los metales mostrada para el sedimento es Zn >Hg >Pb. En los sitios de muestreo las concentraciones presentan variación significativa (p = 0,001, p < 0,05). Las concentraciones más elevadas en las muestras tomadas en sedimento se presentaron en la estación E4 y las menores en la estación E1. A diferencia del Zn, las concentraciones de Hg y Pb no sobrepasaron el límite permisible (LP = 596 M-g/kg), como seguros respecto a riesgo ecológico para metales en sedimentos establecidos por las Guías de Calidad Ambiental Canadiense (CEQG) compiladas por ^{Noaa (1999)} en la tabla de referencia rápida para inorgánicos en sedimento.

Las correlaciones significativas que se presentan entre los metales sugieren que provienen de fuentes comunes como las actividades mineras, la utilización de agroquímicos, las actividades pecuarias y el suelo. Si se tiene en cuenta que el suelo es una mezcla de sólidos orgánicos e inorgánicos, y que sus reacciones afectan la calidad de las aguas, es fácil comprender que las características del suelo de La Guajira influyen notablemente en la composición química del agua y del sedimento de los ríos. Los suelos de La Guajira han evolucionado a parir de sedimentos moderadamente finos, bien drenados, de textura franco-arenosa, franca, franco-arcilloarenosas, francoarcillosas y arcillosas, con baja retención de humedad y pH moderadamente alcalino (7,2-8,2), atribuidos a materiales aluviales ricos en CaCO₃ (^{Igac 2012}). Según ^{Gloval Environment Facility (2012)}, en la Costa Caribe de Colombia -que incluye La Guajira-, los grupos de plaguicidas de mayor uso corresponden a fungicidas (compuestos inorgánicos, ditiocarbama-tos, benzemidazoles, triazoles, diazoles, diazinas, morfolinas y otros) y herbicidas (triazinas, amidas, carbamatos, dinitroani-linas, derivados de la urea, sulfonilureas, bipirilidos, hormonales del grupo fenoxi y otros). El porcentaje de utilización según los cultivos de la zona son banano con 7%; café, 5%; hortalizas, 5%; algodón, 4%; maíz, 4%; y frutales, 3%. Otras actividades que demandan el consumo de plaguicidas corresponden a los cultivos proscritos, al igual que las quemas en las zonas destinadas para dichos cultivos.

Según la evaluación cuantitativa de la contaminación de los sedimentos por metales pesados (Müller 1999), el sedimento del río Ranchería alcanza un grado de "no contaminado". Sobre esta clasificación es posible indicar que los metales pesados no representan riesgo para los organismos acuáticos que habitan en esta zona. Situación similar se determinó para los sedimentos de la Bahía de Cienfuegos (Cuba), en un estudio llevado a cabo por ^{García-Chamero et al. (2016)}, en el que los índices de geoacumulación para los metales pesados fueron evaluados como "no contaminados" o "moderadamente contaminados", al presentar valores menores a 1. ^{Calderón y Valdés (2012)} determinan también sedimentos no contaminados por Cu, Pb y Zn en la bahía San Jorge Antofagasta (Chile) debido a índices de geoacumulación menores que 1. ^{Valdés y Castillo (2014)} indican contaminación de los sedimentos del sistema de bahías de Caldera (Chile) por Cu y Pb, con base en índices de geoacumulación con valores entre 1 y 2.

Se observa que la especie Ariopsis felis (bagre) presenta un índice de bioacumulación de Zn y Pb mayor que Diplodus annularis (mojarra), pero menor para el caso del Hg. La bioconcentración de los metales Hg, Pb y Zn en los peces puede estar asociada con las descargas municipales y agrícolas que van directamente hacia el río Ranchería. Sin embargo, también se relacionan con la lixiviación de desechos inorgánicos, descargas sólidas de residuos peligrosos y basuras domésticas que afectan a este cuerpo de agua (^{Cadavid-Velásquez et al. 2019}).

De acuerdo con los resultados se tiene que existe una regresión lineal y estadísticamente significativa entre las concentraciones de los metales en el sedimento y en los peces: Zn (R² = 89,73), Hg (R² = 83,18), Pb (R² = 86,05). Por ello, es posible afirmar que una mayor concentración de los metales en el sedimento traerá consigo una mayor concentración en el tejido de los peces. Teniendo en cuenta que Colombia no cuenta con una normativa para los estándares de calidad ambiental para metales en tejidos animales que establezcan los valores máximos de contaminantes en entornos influenciados por acción minera u otras fuentes de metales -además de la regresión lineal-, se prefirió hacer caso de lo establecido por la Association of American Feed Control Officials (^{AAFCO 1996}), la cual clasifica los metales en altamente tóxicos, tóxicos, moderadamente tóxicos y ligeramente tóxicos, y da unos valores máximos recomendables que son, en general, bastante elevados. Según esta referencia y teniendo en cuenta los resultados, el Hg, Pb y Zn se encuentran por debajo del nivel máximo permitido, lo que indica que las concentraciones de estos metales en los peces no ocasionarían efectos adversos biológicos en la biota animal o en los humanos. Sin embargo, a nivel nacional, se tuvieron en cuenta los niveles máximos establecidos por Icontec 1443 (2009) para pescado entero, medallones y trozos. Con ello, se observó que la concentración de Pb y Hg determinada en hígado y riñón se encuentran por debajo de lo permitido.

Las razones por las cuales el Zn se encuentra en mayor concentración que el resto de los metales considerados en el estudio, tanto en el sedimento como en los peces pueden ser: 1) por ser un metal contenido en mayores concentraciones en agroquímicos, 2) por ser un metal que lo encontramos hasta en el agua potable y 3) debido a la estructura mineralógica de la cuenca del río Ranchería. Ciertos investigadores han indicado que los organismos relacionados con el sedimento presentan concentraciones de zinc más elevadas que los organismos que habitan en la capa acuosa (^{Begum et al. 2005}).

Las concentraciones de plomo en el sedimento fueron menores que las presentes en los peces, muy a pesar de que este metal está sujeto a las variaciones geológicas naturales. El Pb, uno de los 4 metales que tienen un mayor efecto dañino sobre la salud humana, puede entrar en el cuerpo humano a través de los alimentos, el agua y el aire (^{Birch 2016}). Este es causante de afecciones como perturbación de la biosíntesis de la hemoglobina y anemia, incremento en la presión sanguínea y daño en los riñones (^{Torregrosa-Espinoza et al. 2018}).

Según los resultados, se pude decir que las concentraciones encontradas de Hg en el sedimento y en los peces, aún no son alarmantes; pero, al tener en cuenta la dinámica del río, se puede inferir que las concentraciones de este metal en el ambiente están aumentando debido a la actividad humana relacionada con la minería, la agricultura, la ganadería y el vertido de aguas residuales de los centros urbanos.

Al comparar la concentración de los metales presentes en las especies Ariopsis felis (bagre) y Diplodus annularis (mojarra) con otras especies, se encuentra que la concentración de Pb es inferior (entre 2 y 4000 veces) que en Lutjanus stellatus (40 Mg/kg, según ^{Leung et al. [2014}]) y Prochilodus magdalenae (4760 M-g/kg, según ^{Ruiz et al. [1996}]), pero superior, por unas 10 veces, que en Eremophilus mutisii (3,2 Mg/kg, según ^{Rodríguez et al. [2007}]). El Zn se encuentra en una concentración menor que en Cathorops spixi (22.510 Mg/kg, según ^{Márquez et al. 2008}) y en Pimelodus clarias (17.380 Mg/kg, según ^{Ruiz et al. [1996]}). En contraste, la concentración de Hg es mucho mayor que en Lutjanus griseus (30 Mg/kg, según ^{Leung et al. [2014]}) y que en Mugil gairmaldianus (120 M-g/kg: ^{Márquez et al. 2008}).

De manera general teniendo en cuenta los niveles de los metales pesados presentes en los peces de este estudio con respecto a otras especies, se podría decir que la acumulación de dichos metales es dependiente de la especie y de la dinámica del ecosistema acuático; además, depende también de la intervención de actividades antropogénicas.

Los valores de los índices I-geo y BFC dan a entender que el río Ranchería presenta un enriquecimiento de metales pesados moderado, e indican la existencia de otra fuente de enriquecimiento adicional a la de la roca madre, la cual se deriva de las actividades de origen antrópico que se desarrollan a lo largo de su cuenca.

CONCLUSIONES

Las especies Ariopsis felis (bagre) y Diplo-dus annularis (mojarra), y el sedimento superficial de la cuenca media del río Ranchería no presentan concentraciones elevadas de Zn, Hg y Pb. Con respecto a las normas nacional e internacionales, los niveles de los metales pesados en los sedimentos superficiales, en ninguno de los casos, sobrepasan los niveles permitidos, de tal forma que la presencian de Zn, Hg y Pb no representa riesgo para los organismos presentes en el ecosistema. El origen de los metales contaminantes que resultaron bioconcentrados en las especies de peces se atribuye a las actividades agrícolas, ganaderas y mineras. Las actividades agrícolas, principalmente, acarrean compuestos agroquímicos por medio del arrastre de aguas hacia el río. Además de las anteriores, se suman las actividades que realizan algunas personas que viven en las orillas del río como el lavado de ropa y de utensilios de cocina. Por último, se considera la aportación de las concentraciones pseudototales que pudieran ser de origen litogénico.