Trophic states of Medio Mundo lagoon
215
ISSN Versión impresa: 1992-2159; ISSN Versión electrónica: 2519-5697
Biotempo, 2022, 19(2), july-december: 215-220.
ORIGINAL ARTICLE / ARTÍCULO ORIGINAL
BIOLOGICAL ABSORPTION COEFFICIENT IN ZEA MAYS DUE TO LEAD
EXPOSURE AL THE QUITASOL SOLID WASTE LANDFILL, ABANCAY-
APURÍMAC, PERU
COEFICIENTE DE ABSORCIÓN BIOLÓGICO EN ZEA MAYS POR
EXPOSICIÓN A PLOMO DEL BOTADERO DE RESIDUOS SÓLIDOS DE
QUITASOL, ABANCAY-APURÍMAC, PERU
Juan Alarcón-Camacho1,2; Braulio Pérez-Campana1,2 & George Argota-Pérez3
1 Programa de Doctorado en Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente. Escuela de Posgrado. Universidad Nacional del
Altiplano. Puno, Perú.
2 Escuela Profesional de Agronomía. Facultad de Ingeniería. Universidad Tecnológica de los Andes (UTEA). Abancay-
Apurímac, Perú.
3 Centro de Investigaciones Avanzadas y Formación Superior en Educación, Salud y Medio Ambiente “AMTAWI”. Perú.
*Corresponding author: jalrconcamacho@yahoo.com
Juan Alarcón-Camacho: https://orcid.org/0000-0002-4911-7440
Braulio Pérez-Campana: https://orcid.org/0000-0003-3640-1175
George Argota-Pérez: https://orcid.org/0000-0003-2560-6749
Biotempo (Lima)
doi:10.31381/biotempo.v19i2.5237
https://revistas.urp.edu.pe/index.php/Biotempo
Revista Biotempo
Volumen 19 (2) Julio-Diciembre 2022
i
lat
ndex
Catalogo
2.0
Facultad de Ciencias Biológicas de la
Universidad Ricardo Palma
(FCB-URP)
Facultad de Ciencias Biológicas de la
Universidad Ricardo Palma
(FCB-URP)
Este artículo es publicado por la revista Biotempo de la Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Ricardo Palma, Lima, Perú. Este es un artículo de acceso abierto,
distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0) [https:// creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.es] que
permite el uso, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que la obra original sea debidamente citada de su fuente original.
ABSTRACT
e absorption of heavy metals by growing plants is an environmental problem for human consumption. e aim of the
study was to describe the biological absorption coe cient in Zea mays due to lead exposure in the Quitasol solid waste
dump in Abancay, Apurímac, Peru. ree sampling points (PM1, PM2, and PM3) of the agricultural soil where the
biological absorption coe cient (BAC) was determined were selected through a random probability sampling, through
the relationship between the concentration of assimilable lead in the root and the concentration of assimilable lead in the
soil. e BCA ranged from 0.06 to 0.91 where there were statistically signi cant di erences between sampling points 1
and 3 compared with 2. It was observed that the CAB concentrations were higher than the value 0, which indicates that
the plant is absorbing lead and could produce phytotoxicity e ects in Z. mays, as well as bioaccumulation. It is concluded
that the biological absorption coe cient in Z. mays shows that the soil is contaminated and, given the environmental
conditions, the sowing and consumption of this crop is not adequate, as it would have e ects on human health.
Keywords: environmental impact – leaching – heavy metals – productivity – solid waste
Revista Biotempo: ISSN Versión Impresa: 1992-2159; ISSN Versión electrónica: 2519-5697 Alarcón-Camacho et al.
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RESUMEN
La absorción de metales pesados por el cultivo de plantas es un problema ambiental para el consumo humano. El objetivo
del estudio fue describir el coeciente de absorción biológico en Zea mays por exposición a plomo del botadero de residuos
sólidos de Quitasol en Abancay, Apurímac. Se seleccionó mediante un muestreo probabilístico aleatorio, tres puntos de
muestreo (PM1, PM2, y PM3) del suelo agrícola donde se determinó, el coeciente de absorción biológico (CAB), a
través de la relación entre la concentración del plomo asimilable en la raíz y la concentración del plomo asimilable en el
suelo. El CAB varió de 0,06 a 0,91 donde hubo diferencias estadísticamente signicativas de los puntos de muestreo 1
y 3 comparados con 2. Se observó, que las concentraciones del CAB fueron superiores al valor 0, lo cual indica que la
planta está absorbiendo el plomo y pudiera producirse efectos de totoxicidad en Z. mays, así como bioacumulación.
Se concluye, que el coeciente de absorción biológico en la Z. mays, muestra que el suelo está contaminado y ante las
condiciones ambientales, no es adecuado la siembra y el consumo de este cultivo, pues tendría efectos a la salud humana.
Palabras clave: impacto ambiental – lixiviación – metales pesados – productividad – residuos sólidos
INTRODUCCIÓN
Los botaderos de residuos sólidos urbanos representan
una de las opciones más rentables en países menos
desarrollados, pero al mismo tiempo determinada
preocupación ambiental ante la falta de voluntad
administrativa, capacidad nanciera, el manejo eciente
de los residuos sólidos que se disponen y la carencia de
insumos cientícos para el tratamiento ambiental de los
residuos sólidos urbanos: RSU (Bernache, 2015; Silpa et
al., 2018; Tsai et al., 2020).
Los botaderos de RSU son escenarios de descomposición
de la materia orgánica, producción de gases tóxicos,
compuestos orgánicos no polares y lixiviados que
contienen metales pesados: MP (Kiss & Encarnación,
2006; Budi et al., 2015; Robinson, 2017). La falta de
tratamiento sobre los botaderos de RSU afectan las aguas
superciales y subterráneas, así como la productividad
de los suelos agrícolas dada la alteración de la biomasa
microbiana (Mendoza et al., 2013; Zhang et al., 2016;
Alam et al., 2020; Singh et al., 2020). Por ejemplo, en
el caso de los metales pesados como el plomo (Pb), zinc
(Zn) y el cromo (Cr) tienen efectos perjudiciales sobre la
diversidad bacteriana del suelo (Desai et al., 2009; Pan et
al., 2020), y el cadmio afecta la población de hongos (Lin
et al., 2019).
Al ser los botaderos de RSU sitios abandonados (Zhou
et al., 2016), por lo general los MP que están en los
lixiviados superan valores críticos en el suelo lo cual,
conlleva a la acumulación en las raíces (Ogundele et al.,
2019), la biomagnicación en la cadena de transferencia
durante la red tróca (Gao et al., 2019; Dash et al., 2020),
y luego a procesos cancerígenos, como la afectación del
sistema nervioso central gástrico y respiratorio (Khanam
et al., 2019).
La realización de pruebas cientícas de toxicidad
(citotoxicidad y genotoxicidad) en modelos de
experimentación (Klauck et al., 2017), de conjunto
con especies de plantas que se desarrollan en ambientes
naturales es una necesidad social para el tratamiento
ambiental de suelos impactados por los botaderos de
RSU (Varhen et al., 2017; Ohlbaum et al., 2018), y una
de las pruebas que permite valorar el probable daño es el
coeciente de adsorción biológico (Argota et al., 2014).
El objetivo del estudio fue describir el coeciente de
absorción biológico en Zea mays por exposición a Pb del
botadero de residuos sólidos de Quitasol en Abancay,
Apurímac, Perú.
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se realizó en el suelo agrícola y próximo
al botadero de Quitasol, Provincia de Abancay,
Departamento de Apurímac-Perú, a una altitud de
2159 msnm y coordenadas en UTM: E 72.55.40, N
84.13.39.00 / de acuerdo al datum WGS-84 (gura 1).
Biological absorption coecient in Zea mays
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Figura 1. Imagen satelital / botadero de residuos sólidos de Quitasol, Abancay-Perú.
Se seleccionó mediante un muestreo probabilístico
aleatorio, el suelo agrícola como matriz ambiental
donde las muestras se obtuvieron, a través de un
muestreador manual seleccionándose la capa arable a dos
profundidades (0-10 cm y 15-30 cm), según el sistema
radicular de las plantas. Después de identicar, tres puntos
de exposición, se pesó 1 Kg de las muestras de cada suelo
y se homogeneizó para el análisis de la concentración de
Pb en el suelo y la raíz de Z. mays.
El procedimiento analítico del Pb fue el siguiente:
• Se pesó 5 g del suelo agrícola donde se le añadió 50 ml
de HCl (1N), centrifugándose a 3000 rpm y luego,
se ltró.
• La cuanticación se realizó mediante la técnica de
espectrometría de plasma inductivamente acoplado
con vista axial (ICP-AES) (Argota et al., 2014).
La concentración del Pb en el suelo se comparó con el
valor límite máximo permisible del Decreto Supremo
No. 011-2017 MINAM. Estándares de Calidad para
Suelo (DS-MINAM, 2017).
El análisis del coeciente de absorción biológico (CAB) se
determinó mediante la relación entre la concentración del
Pb en la raíz y la concentración del Pb en el suelo (Argota
et al., 2014).
Se utilizó el programa estadístico profesional Statgraphics
Centurion v.18 para el análisis del CAB. La prueba
de normalidad (distribución normal de Gauss) de las
mediciones fue mediante la prueba de bondad de ajuste:
distribución del estadístico de Kolmogorov-Smirnov. Se
comparó la diferencia de signicancia entre las fuentes
de variación, según los valores promedios de la variable
CAB. Los resultados se consideraron signicativos a
cuando p<0,05.
Aspectos éticos: No existió la manipulación de los datos
para cumplir con el objetivo del estudio, así como el
parafraseo de la información cientíca se cumplió. Los
resultados de las determinaciones corresponden al reporte
de análisis por el Laboratorio Acreditado Envirotest S.A.
(Lima), Perú.
RESULTADOS
Se muestra el coeciente de absorción biológica
en los puntos de muestreo donde hubo diferencias
estadísticamente signicativas (F = 7311,00; p = 0,00).
Al hallarse que el CAB fue superior al valor de 0, entonces
se indicó que la especie Z. mays absorbió el Pb desde el
suelo (Tabla 1).
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Tabla 1. Coeciente de absorción biológica.
Punto de muestreo Suelo Raíz CAB
111,26 0,74 0,07a
2163,7 1,49 0,91b
312,8 0,83 0,06a
Leyenda: las letras (a, b) indican la diferencia de signicación.
DISCUSIÓN
Según, el resultado del estudio se observó, que los puntos
de muestreo presentaron diferentes concentraciones de
Pb donde su distribución no fue homogénea siendo la
exposición de tipo aleatoria con lo cual, la composición y
calidad del suelo es diferente. Durante un estudio sobre
la contaminación de Pb en suelos agrícolas periurbanos
se reportó una concentración promedio fue de 35,91
mg·Kg-1 donde se mencionó, que cumplió con el valor
de referencia (Hong et al., 2019). En comparación con
este estudio, dos de los datos hallados fueron inferiores al
estudio mencionado.
Shi et al. (2018), señalan que variaciones de concentración
de Pb en valores permisibles, entonces se debe generar
informaciones inmediatas con sucesivos muestreos
para que se controle una posible dispersión de la
contaminación. En este estudio, el punto de muestreo 3,
presentó umbrales de amplia contaminación en la capa
arable de la supercie agrícola.
Roman et al. (2017), indican que los suelos agrícolas
cuando están impactados, desaparecen ciertas bacterias y
se potencia la entrada de los metales al sistema radicular.
En este estudio, no se analizó la ora del suelo, pero los
valores de CAB, podrían indicar ausencia de barreras
biológicas que enlentecen la absorción de metales
pesados.
Durante un estudio que se realizó en Magdalena
(Colombia) sobre la presencia de Pb en suelos agrícolas, las
concentraciones oscilaron entre 178,45 mg·Kg-1 y 794,04
mg·Kg-1 a 5,0 cm de profundidad donde se requirió
presentar alternativas de plantas bioacumuladoras para la
torremediación (Peláez et al., 2016). Las concentraciones
de Pb que se determinaron estuvieron por debajo, pero el
CAB mostró que hubo adsorción del metal y el mismo
pudo ser movilizados mediante diversos mecanismos
biológicos y químicos. Quizás, la baja concentración en
los puntos de muestreo 1 y 3 en comparación con el 2,
obedeció a este criterio, aunque la probabilidad que las
concentraciones sean diferenciables en el tiempo, pudo
suceder. Por ejemplo, si la concentración del Pb en las
hojas sobre la base de su peso seco es superior al 0,1%
de la concentración del elemento en el suelo, entonces
la planta bajo las condiciones del propio suelo está
absorbiendo y acumulando de manera acelerada el metal
(Robinson et al., 2003; Bernal et al., 2007). Sin embargo,
diversos autores expresan que la hiperacumulación que se
presenta puede variar, según las especies de plantas (Kidd
et al., 2007; Boyd et al., 2008), aunque en este estudio no
se determinó el coeciente de torremediación.
Los suelos agrícolas cuando están impactados, entonces
desaparecen ciertas bacterias y se potencia la entrada de
los MP al sistema radicular. En este estudio, los valores
de CAB pudieron indicar ausencia de barreras biológicas
que enlentecen la absorción de los MP. Por lo general,
el impacto ambiental de los suelos agrícolas próximos a
los botaderos de RSU se generan por la exposición a los
lixiviados donde un estudio en condiciones experimentales
mostró, efectos adversos en la siología del crecimiento,
rendimiento y clastogenicidad potencial de las células
de la punta de la raíz de manera que, la totoxicidad de
los lixiviados, es un alto riesgo en la producción agrícola
(Guangke et al., 2016).
La limitación principal del estudio fue, no determinar la
materia orgánica y el pH, así como el uso de un modelo
biológico de experimentación terrestre para relacionar, el
efecto de toxicidad.
Se concluye, que el coeciente de absorción biológico en
la Z. mays indicó que el suelo está contaminado y ante las
condiciones ambientales, no es adecuado la siembra y el
consumo de este cultivo, pues tendría efectos a la salud
humana.
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