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Introducción
El suelo es un recurso natural resultado de las interacciones de factores bióticos y abióticos sobre un material parental, que lo convierte en un sistema dinámico, multifuncional con la capacidad de ofertar bienes y servicios de vital importancia para el desarrollo de las sociedades (Jenny, 1994; Doran y Parkin, 1994; Karlen et al., 1997; COM, 2002; Buol et al., 2011; Bouma et al., 2012). Las funciones del suelo consideradas como aquellas capacidades que se relacionan con la agricultura, el medio ambiente, la protección de la naturaleza y la arquitectura del paisaje (Karlen et al., 1997). Garbisu et al., 2007, describe estas funciones en detalle como: producción de biomasa y alimentos, ciclado de nutrientes, regulación hídrica, interacciones ambientales (almacenamiento, filtrado y transformación), hábitat biológico, reserva genética, fuente de materias primas, patrimonio físico y cultural, y plataforma de estructuras antrópicas (edificaciones y vías). La importancia del suelo para el ciclado de los nutrientes, la regulación hídrica y como filtro de contaminantes, han conducido a que en los últimos años el suelo sea reconocido como factor clave en la producción de cultivos, en la purificación del agua y de la atmósfera (Duval et al., 2013). En definitiva estas funciones de manera singular o integrada, pueden responder a los necesidades actuales de la sociedad (McBratney et al., 2014).
Algunos investigadores consideraban al suelo como 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 (Montanarella, 1999; Brevik et al., 2015; Gutiérrez et al., 2016).
Los metales pesados son los contaminantes que mayormente se asocian al suelo, con origen natural cuando proviene de material parental o antrópico cuando la fuente son actividades desarrolladas por el hombre (Mico et al., 2007, Sánchez, 2010). Según Kabata-Pendias (2004) y Ceccon, 2008, en los últimos 100 años las concentraciones de estos compuestos metálicos han aumentado debido a las actividades antrópicas, donde se destaca la agricultura como una fuente no puntual. Asimismo, Alloway 2013 menciona que en el aumento de las concentraciones tienen participación fuentes naturales. Todo esto representaría un riesgo de salud pública, principalmente en los países en vías de desarrollo (Nava-Ruíz, y Méndez-Armenta, 2011).
La agricultura moderna se ha considerado como uno 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 (Tiller, 1989; Adriano, 2001). En la tabla 1, se presentan estimaciones de metales pesados presentes en insumos típicos de los sistemas agrícolas.
En la actualidad hay un interés de los científicos en realizar investigaciones relacionadas con los metales pesados en el mundo (Yi y Sung K., 2015; TrujilloGonzález et al., 2016; Sam et al., 2016; Khaledian et al., 2016), debido a la problemática ambiental que estos representan por ser elementos tóxicos que afectan considerablemente el suelo, el aire y las fuentes hídricas y consecuentemente la salud humana (Mico, 2005; Alloway, 2013; Yacomelo, 2014).
En este sentido, el propósito de la presente investigación fue recopilar los estudios de metales pesados desarrollados en sistemas de producción agrícola en Colombia y así establecer una línea base que permita, identificar vacíos de información, reconocer los avances y proyectar nuevas investigaciones en este campo, que contribuyan en la gestión del recurso suelo.
Materiales y métodos
El análisis de la información relacionada con la importancia del recurso suelo en actividades agrícolas y la base de información sobre estudios de metales pesados en Colombia, se recopiló a través de artículos científicos e informes de investigación disponibles en las bases de datos (Science Direct y Springer) y en portales de búsqueda académica (Google scholar, researchgate). La espacialización de los estudios se realizó a través de software ArcGis versión 10.1. A partir de esta información se realizó un análisis crítico, que permitiera plantear las perspectivas y desafíos de investigaciones futuras.
Resultados y discusión
En la tabla 2, se encuentran algunos de los estudios, en los que se evalúan metales pesados en diferentes componentes de la producción agrícola en Colombia (Suelo, especies vegetales o insumos). A partir de esta revisión se identificó que los metales que tienen mayor atención se presentan en el siguiente orden Cd>Pb>Hg >Cu>Cr>Ni=Zn>As>Fe>Mn>Mg. En la región Andina y costa Norte de Colombia se localizan la mayoría de las investigaciones de metales pesados, mientras que para la región de la Orinoquia, considerada por el CONPES 3797 como la última frontera agrícola del país y donde en los próximos años se enfocará la producción agropecuaria (DNP, 2014), apenas se reportan cuatro estudios que analizan directamente los metales pesados en sistemas agrícolas (Jamioy-Orozco et al., 2015; Mahecha-Pulido et al., 2015; Ramírez y Navarro, 2015; Trujillo-González et al., 2017) (Figura 1).
Tabla 2 Metales pesados en sustratos agrícolas evaluados en diferentes regiones de Colombia
Fuente: los autores
En la mayoría de estos estudios se reitera la dificultad para concluir si las áreas estudiadas pueden catalogarse como “áreas contaminadas” debido a la ausencia de valores que puedan usarse como referencia (Rueda et al., 2011; Mahecha-Pulido et al., 2015). Los resultados encontrados están en consonancia con lo planteado por Alloway, donde propone que los metales pesados de mayor interés por estar asociados a la polución ambiental, los daños en la agricultura y la salud humana son, el arsénico (As), el cadmio (Cd), el mercurio (Hg), el plomo (Pb), el talio (Tl) y el uranio (U). En los estudios realizados en Colombia se analizan los siguientes metales: cadmio (Cd), es uno de los elementos con alto potencial de contaminación; el mercurio (Hg) el cual a escala global tiene como principales fuentes actividades antropogénicas, el uso de combustibles fósiles y la explotación de oro (World Health Organization, 2007), en Colombia constituye un riesgo ambiental y de salud pública, principalmente en extracciones ilegales (Olivero y Jhonson 2002); por su lado, el plomo (Pb), es uno de los metales más tóxicos y comunes en el planeta, debido a que es utilizado en productos tan comunes como baterías, pinturas, tuberías e insecticidas, y es residuo de actividades como el uso de combustibles fósiles, la incineración de basura y la producción metalúrgica (Sánchez, 2010). Finalmente el cromo (Cr) aunque no está considerado por Alloway (1995), como de importancia para estudios ambientales, debido a que es un elemento esencial, este presenta un riesgo, especialmente en zonas con importante dinámica industrial como las cuencas de los ríos Medellín y Bogotá (Sánchez, 2010).
En la figura 1, se observa que la mayor parte de los estudios se concentran en la región Andina y región Caribe con una carencia de éstos en la zona oriental (región de la Orinoquia). Según esto, los departamentos donde se concentran los estudios en orden por cantidad son: Cundinamarca > Córdoba = Antioquia > Valle del Cauca = Meta > Boyacá = Santander > Sucre = Atlántico = Bolívar = Cauca > Nariño. En la sección b, se ubican los estudios en los que se analizaron el plomo, principalmente en el departamento de Cundinamarca, debido a que en los sistemas agrícolas se capta para el riego aguas contaminadas resultantes de procesos industriales (Soto et al., 2010; Miranda, 2011) y también, por el uso excesivo de insumos agrícolas y maquinaria (Yacomelo, 2014; Roqueme et al., 2014; Mahecha-Pulido et al., 2015). En la sección c, están ubicados los estudios en los que se analizó el mercurio, donde se establece la influencia que tiene la minería sobre la acumulación de este metal pesado en los sistemas agrícolas (Román, 2014; Roqueme et al., 2014; Argumedo et al., 2015; Martinez et al., 2017), en los departamentos de Antioquia, Córdoba, Sucre, Bolívar y Atlántico, zonas del país que tienen una alta afectación por la explotación minera ilegal (PinedoHernández et al., 2015; García et al., 2015; Marrugo Hg. D) estudios de cadmio Cd.Negrete et al., 2017), mientras que en el departamento de Cundinamarca los estudios se relacionan al uso de aguas provenientes de afluentes contaminados (Soto et al., 2010). En la sección d, se encuentran los estudios relacionados con el cadmio, elemento que se analiza en el 88% de los estudios recopilados, una las principales fuentes es el uso persistente de fertilizantes fosforados (Mahecha-Pulido et al., 2015; Ramírez y Navarro, 2015; Rodríguez, 2017), además del asocio de este elemento con aguas contaminadas usadas para riego, en el caso del departamento de Cundinamarca (Ruíz, 2011; Bello et al., 2011; Acosta De Armas y Montilla, 2011).
Figura 1 Distribución de estudios en Colombia. A) estudios por departamento. B) estudios de plomo Pb. C) estudios de mercurio Hg. D) estudios de cadmio Cd.
Perspectivas y desafios
La contaminación generada por las actividades del ser humano como los desechos que se producen en los asentamientos y las industrias, las emisiones de los automóviles y los productos utilizados en su funcionamiento, la actividad minera, y la aplicación de fertilizantes y pesticidas agrícolas, están contribuyendo a una continua acumulación de metales pesados en los suelos (Tu et al., 2000; Nouri et al., 2008). El crecimiento de la producción agrícola mundial se estima que será de un 1,5 por ciento al año de promedio durante la próxima década, donde la oferta de productos básicos agrícolas deberá crecer al ritmo de la demanda mundial (FAO, 2015). Por esta razón, aumentarán las aplicaciones de fertilizantes y pesticidas, fuente importante de metales pesados en las zonas agrícolas del mundo, (Alloway, 2013).
Para el caso colombiano, el gobierno tiene el reto de preservar y reorganizar el uso del suelo específicamente en las zonas agrícolas, que según datos de la Unidad de Planificación rural Agropecuaria (2014), se tienen 22 millones de hectáreas con potencial agrícola de los cuales apenas se están usando 5,3 millones de hectáreas, que refleja el problema de ineficiencia del uso del suelo rural. Al explotar el potencial agrícola que tiene Colombia, será necesario incrementar la aplicación de insumos y el uso maquinaria que podrá tener como efecto el aumento del riesgo de contaminación. En este sentido la información científica sobre la base geoquímica de los metales pesados será determinante para establecer programas de monitoreo y seguimiento. Asimismo, Rueda et al., (2011) y Mahecha-Pulido et al., (2015), plantean que la principal problemática en el país es la inexistencia de una regulación normativa de los metales pesados en los zonas agrícolas, por lo que sería indispensable la generación de estándares en los que se establezcan los índices de contaminación con valores normales y valores excesivos, modelados para los suelos, la determinación de su aptitud para los diferentes usos y los riesgos que se pueden presentar en los ecosistemas circundantes.
En el mundo, la generación de valores de referencia de metales pesados se ha convertido en un instrumento para la gestión de los suelos, ya que con esto se distingue entre las condiciones naturales y aportes derivados de diferentes actividades antrópicas. En Colombia no se cuenta con valores propios por lo cual todos los investigadores han comparados sus resultados con valores de referencia propuestos por organizaciones como la Agencia de Protección Ambiental EPA (1996), la Organización Mundial para la Salud OMS y la Organización para la Agricultura y la Alimentación FAO (OMS-FAO, 1992), o por países específicos como Holanda (Brus et al., 2009), Brasil (Fadigas et al., 2006), España (Mico et al., 2005), entre otros.
Conclusiones
Establecer los valores de referencia para Colombia, es importante como primer paso para enfrentar el riesgo de salud pública que representan los metales pesados, y se debe generar estudios que permitan establecer los valores de referencia de calidad y de contaminantes, que aporten datos que puedan ser integrados en el proceso de gestión del recurso suelo.
Es necesario que en Colombia se cree una norma técnica, indispensables para evaluar la calidad de los suelos, que tenga en cuenta la implementación de valores de referencia para parámetros químicos, físicos y biológicos propios. Es una tarea complicada, pero esencial, ya que, la generación de conocimiento es uno de los pasos esenciales para los procesos de gobernabilidad, en este caso del recurso suelo en el Colombia.
Es necesario que para regiones como la Orinoquia, denominada como frontera agrícola del país, se promuevan los estudios referentes a los posibles impactos que se pueden ocasionar debido a la intensificación de la producción, en la salud de los suelos, los sistemas naturales y sus habitantes.
La conservación del suelo debe convertirse en un tema prioritario para el país debido a que este recurso oferta servicios ecosistémicos que suplen necesidades ambientales, económicas y sociales para al bienestar no solo de sociedad colombiana sino mundial.
