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IAMB 200520 18 IMPACTO DEL PLOMO SOBRE LOS CULTIVOS DE ARROZ EN IBAGUÉ-TOLIMA, FINCA LA ARGENTINA FELIPE EDUARDO TRUJILLO MEDINA ASESORA: JOHANA HUSSERL UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL SANTAFE DE BOGOTÁ D.C. DICIEMBRE DE 2005

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IMPACTO DEL PLOMO SOBRE LOS CULTIVOS DE ARROZ EN

IBAGUÉ-TOLIMA, FINCA LA ARGENTINA

FELIPE EDUARDO TRUJILLO MEDINA

ASESORA:

JOHANA HUSSERL

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

SANTAFE DE BOGOTÁ D.C.

DICIEMBRE DE 2005

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TABLA DE CO NTENIDO INTRODUCCIÓN __________________________________________________________ 5

HIPÓTESIS Y TAREAS ESPECÍFICAS___________________________________________ 6

1. MARCO TEORICO _______________________________________________________ 7 1.1. METALES PESADOS _________________________________________________ 7

1.2. GENERALIDADES DEL PLOMO ________________________________________ 7 1.2.1. Plomo __________________________________________________________ 7 1.2.2. Comportamiento del plomo según el medio _______________________________ 8 1.2.3. Fuentes de Plomo ________________________________________________ 10

1.3. RIESGO DE EXPOSICIÓN ____________________________________________ 12 1.3.1. Dosis de referencia para exposición crónica oral (RfD) _____________________ 13 1.3.2. Evaluación de la Exposición_________________________________________ 13

1.4. NORMATIVIDAD NACIONAL E INTERNACIONAL________________________ 14 1.5. El ARROZ_________________________________________________________ 14

1.5.1. Órganos Vegetativos ______________________________________________ 15 1.5.2. Órganos Reproductores ____________________________________________ 15 1.5.3. Germinación de la Semilla de Arroz ___________________________________ 17 1.5.4. Otros Aspectos___________________________________________________ 17

1.6. MODELO ESTADISTICO LINEAL GENERAL _____________________________ 17 1.7. DESCRIPCIÓN CUENCA RÍO COMBEIMA _______________________________ 19

1.8. DESCRIPCIÓN Y CARACTERISTICAS DEL AREA DE ESTUDIO______________ 20 1.8.1. Recursos de agua y tierra ___________________________________________ 20 1.8.2. Disponibilidad efectiva de agua para riego agrícola _______________________ 21

2. METODOLOGIA________________________________________________________ 22 2.1. RELACIÓN ENTRE LAS MUESTRAS ___________________________________ 22

2.2. LUGAR DE ESTUDIO: FINCA LA ARGENTINA ___________________________ 23 2.2.1. Productos químicos usados en la finca “La Argentina” para el control de plagas __ 23

2.3. DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS _____________________________________ 24

3. ANÁLISIS DE LABORATORIO _____________________________________________ 27

3.1. PROCEDIMIENTO EN BUCHÓN DE AGUA ______________________________ 27 3.2. PROCEDIMIENTO PARA EL GRANO DE ARROZ__________________________ 28

4. RESULTADOS DE LABORATORIO Y ANALISIS ________________________________ 29

4.1. RESULTADOS PRIMER ENSAYO ______________________________________ 30 4.2. RESULTADOS DEL SEGUNDO ENSAYO ________________________________ 32

4.3 CÁLCULOS ADICIONALES ___________________________________________ 33 4.3.1. Riesgo a la exposición _____________________________________________ 33 4.3.2. Modelo estadístico lineal general _____________________________________ 36

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5. CONCLUSIONES _______________________________________________________ 38

6. RECOMENDACIONES PARA TRABAJOS FUTUROS_____________________________ 40 BIBLIOGRAFIA __________________________________________________________ 41

ANEXOS________________________________________________________________ 44 APENDICE A: MEMORIAS DE CALCULOS__________________________________ 44

APENDICE B: FOTOGRAFIAS ____________________________________________ 46

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LISTA DE TABLAS

Tabla 1: Valores límite para plomo en agua, suelo y aire. ____________________________ 14 Tabla 2: Disponibilidad de agua para uso agrícola_________________________________ 21 Tabla 3: Lista de Pesticidas. _________________________________________________ 24 Tabla 4: Primer análisis, punto 1. _____________________________________________ 29 Tabla 5: Segundo análisis: puntos 2 y 3._________________________________________ 29 Tabla 6: Resultados puntos 4. ________________________________________________ 30 Tabla 7: Resultados punto 5__________________________________________________ 31 Tabla 8: Resultados puntos 6 _________________________________________________ 32 Tabla 9: Resultados punto 7__________________________________________________ 32 Tabla 10: Datos para análisis de riesgo a exposición al plomo. ________________________ 35 Tabla 11: CDI para agua potable, valor referencia. ________________________________ 35 Tabla 12: CDI para mujeres y niños. ___________________________________________ 35 Tabla 13: Coeficientes β1, β2, y β3______________________________________________ 36

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Grano de arroz. ___________________________________________________ 16 Figura 2: Ubicación de sectores y puntos importantes cercanos al área de estudio.__________ 25 Figura 3: Paso a seguir en los ensayos. _________________________________________ 26 Figura 4: Procedimiento N° 35 del Stardar Methods. _______________________________ 27 Figura 5: Procedimiento N° 66 del Stardar Methods. _______________________________ 28 Figura 6: Área de trabajo y puntos muestreados. __________________________________ 30

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INTRO DUCCIÓ N

Como es bien sabido, el agua es el recurso renovable más importante en los procesos físicos, químicos y biológicos del planeta. Por su parte, el hombre ha generado nuevos procesos que

requieren el uso de este recurso, convirtiéndose este, en el más importante para el desarrollo. El

sector agrícola ha sido uno de los rubros más importantes en la economía del país (Mendoza, 1999),

constituyéndose en uno de los más trabajados e intervenidos en varios departamentos, como el

departamento del Tolima (DNP, 2002). En esta región, se puede encontrar cultivos de soya, maíz,

yuca, sorgo y arroz, siendo este último, el más comercializado y abundante de los cultivos de grano

(DNP, 2002).

El fin ultimo de los cultivadores de arroz, es obtener un grano grande, fuerte y transparente, el cual

generalmente, se ve influenciado por la cantidad de agua disponible proveniente de causes de ríos o

quebradas aledañas a los cultivos (García, 2001), las cuales transportan diferentes compuestos

contaminantes como plomo, procedente de ciertas actividades industriales, adición de pesticidas, y

deposición atmosférica, que pueden ser desfavorables para el medio ambiente. Por otro lado, los

cultivos de arroz pueden acumular ciertas cantidades de este metal, lo que posteriormente puede

llegar a ser consumido por el hombre y bioacumularse generando problemas de toxicidad (Zhen et

al., 1996).

Para analizar los efectos del plomo en los cultivos de arroz, se llevarán acabo varios análisis de

laboratorio para las fuentes de agua de los cultivos, suelo y grano de arroz. Con los valores

obtenidos para cada medio, se buscará una relación entre la presencia de plomo en agua y suelo, con

la encontrada en el grano de arroz.

Finalmente, se analizará el riesgo de exposición al consumir arroz con trazas de plomo.

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HIPÓ TESIS Y TAREAS ESPECÍFICAS Como consecuencia de los problemas ambientales que puede generar el plomo, y la presencia de

este en cuerpos de agua como ríos y quebradas, y agroquímicos (herbicidas, funguicidas e

insecticidas), los cuales son ampliamente usados para el consumo humano, riego agrícola y otras

actividades relacionadas con el hombre, es pertinente estudiar y analizar el efecto de este metal

sobre los cultivos de arroz; específicamente, se quiere saber si existe la posibilidad de acumulación

en el grano de arroz, y posteriormente, un incremento en el riesgo de exposición a la población.

Para lograr tal fin, se escogió la región de Ibagué-Tolima, por ser una de las zonas de mayor

producción de arroz a nivel nacional (García, 2001).

Para llevar a cabo este proyecto, se realizarán las tareas mostradas a continuación:

1. Revisión bibliográfica (información de Ibagué y zona de estudio, generalidades del

plomo, riesgo por exposición de la población, y otros).

2. Identificar las fuentes hídricas de la cual se extrae agua, para regar los cultivos de arroz.

3. Identificar las fuentes de plomo en agua y suelo (industrias, botaderos, fertilizantes,

herbicidas, etc, usados en los cultivos).

4. Tomar muestras de agua en puntos representativos (área específica), para encontrar

trazas de plomo.

5. Tomar muestras de agua, suelo y grano de arroz en el área escogida, para encontrar

trazas de plomo.

6. Identificar la posible interacción entre las concentraciones de plomo en las distintas

matrices.

7. Analizar las concentraciones encontradas con las máximas permisibles, según

legislación nacional (Ministerio del Medio Ambiente, DAMA) e internacional (EPA,

OSHA, OMS).

8. Analizar el riesgo a la exposición con trazas de plomo, en agua y grano de arroz.

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1. MARCO TEO RICO

1.1. METALES PESADO S

El término de metal pesado se refiere a cualquier elemento químico metálico que tenga una relativa

alta densidad y sea tóxico o venenoso en concentraciones bajas (Barros et al., 2005). Los ejemplos

de metales pesados incluyen el mercurio (Hg), cadmio (Cd), arsénico (As), cromo (Cr), talio (Tl), y

plomo (Pb). Los metales pesados son componentes naturales de la corteza de la tierra. No pueden

ser degradados o ser destruidos. En un grado pequeño se incorporan a nuestros cuerpos, ya sea por

medio de los alimentos, agua (ingestión o contacto) y aire. Como elementos de rastro, algunos

metales pesados (e.g. cobre, selenio, zinc), son esenciales para mantener el metabolismo del cuerpo

humano, sin embargo, en concentraciones más altas pueden conducir al envenenamiento (The

Green Factor Organization, 2005).

Los metales pesados son peligrosos porque tienden a bioacumularse (compuestos persistentes). La

bioacumulación significa un aumento en la concentración de un producto químico en un organismo

a partir de fuentes tanto bióticas (otros organismos) como abióticas (suelo, aire y agua), en un cierto

plazo, comparada a la concentración del producto químico en el ambiente (The Green Factor

Organization, 2005).

1.2. GENERALIDADES DEL PLO MO

1.2.1. Plomo

El plomo es un metal gris azulino que ocurre en forma natural en pequeñas cantidades en la corteza

terrestre, como también en yacimientos de minas de zinc y cobre; la galena es el principal mineral,

el cual se compone de plomo y azufre (Podlesky et al., 1992). En el agua, los compuestos de

nitratos, cloratos y acetatos de plomo son solubles; por otro lado, los compuestos de sulfuros,

óxidos y oxalatos de plomo no lo son (Díaz y Corey, 1999).

En años pasados, el plomo era usado para la fabricación de baterías, producción de municiones,

fabricación de soldaduras, producción de pinturas, vidriado de utensilios de barro y finalmente

como antidetonante de gasolina (EHP et al., 1998). A pesar de que algunos de estos procesos siguen

usando el plomo como materia prima (en menor medida), actualmente se ha empezado a usar para

protección contra radiaciones ionizantes " g " y " x ", en computadoras, televisores y equipo médico

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(RMN), soldaduras para equipos de cómputo, cerámicas para tecnología de ultrasonido y lentes de

alta precisión para lásers y fibras ópticas (Díaz y Corey, 1999).

1.2.2. Comportamiento del plomo según el medio

1.2.2.1. Agua

Los compuestos de plomo solubles en agua se adsorben con menor afinidad a los suelos y, por lo

tanto, son rápidamente transportados desde el suelo hasta los cuerpos de agua superficial y/o

subterránea. Por el contrario, los compuestos menos solubles se podrán encontrar en suelos,

sedimentos y en partículas en suspensión de cuerpos de agua (McLaughlin et al., 1999). Otro factor

que afecta la solubilidad del plomo es el pH del agua. A un pH > 5.4 la solubilidad del plomo es

aproximadamente de 30 µg/L en agua dura (alto contenido de sales disueltas) y de 500 µg/L en agua

blanda (con bajo contenido de sales disueltas). En general, el contenido de plomo disuelto en agua

es bajo debido a que este metal forma complejos de baja solubilidad con aniones como los

hidróxidos, carbonatos, sulfatos y fosfatos. Se han encontrado valores hasta de 27:1 para la relación

plomo en sólidos suspendidos: plomo disuelto en agua (Zhen et al., 1996).

1.2.2.2. Suelo

El plomo se puede encontrar comúnmente en feldespatos, micas y también en minerales de fosfato

tales como apatitas. La concentración de plomo en suelos no contaminados varía entre 20 a 50 mg/kg generalmente; sin embargo, en algunos suelos como los Shales orgánicos, se pueden

encontrar concentraciones mayores. La interacción del plomo con el suelo depende del pH del suelo

y de la presencia de elementos quelantes1 como algunos iones y algunos elementos de la materia

orgánica de este medio (Díaz y Corey, 1999). Algunos análisis realizados en suelos, han mostrado

que el aumento de la materia orgánica y la concentración de coloides inorgánicos aumentan la

interacción de plomo con el suelo. Sin embargo, al disminuir el pH del suelo, también disminuye la

interacción con el plomo, aumentando la solubilidad de este y la presencia en el agua. A un pH

mayor de cinco, y en un suelo con más de cinco por ciento de materia orgánica, el plomo se

encuentra en los primeros cinco centímetros de suelo. Al mismo pH en suelos con menor carga de

materia orgánica, el plomo puede inmovilizarse por la interacción con iones fosfatos y carbonatos

(McLaughlin et al., 1999).

1 Elementos quelantes: son moléculas flexibles con dos o más grupos electronegativos que forman enlaces covalentes coordinados con el catión metálico.

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A pHs ácidos, el plomo se solubiliza y puede entonces lixiviarse contaminando acuíferos o puede

ser captado por las plantas. Otro factor que favorecería la lixiviación sería que la concentración del

plomo fuese de tal magnitud que se sobrepasase la capacidad amortiguadora del suelo. En

conclusión, la presencia de carbonatos y la alcalinización de suelos serían factores que impedirían la

solubilidad del plomo (McLaughlin et al., 1999).

En suelos usados para agricultura, la presencia de plomo ocurre a través de deposiciones derivadas

de combustión de gasolina con aditivos de plomo (especialmente en áreas de alto trafico vehicular)

y de las emisiones de fundición de metales no ferrosos. La adición de plomo en fertilizantes es

generalmente pequeña (alrededor de 2 gramos Pb/ha*año), pero en herbicidas y pesticidas es mucho

mas significativo (10 kg/ha*año). Por otro lado, el aporte de las aguas residuales usada para riego

(dependiendo del origen de las aguas), aumentan las concentraciones en el suelo (McLaughlin et al.,

1999).

1.2.2.3. Aire

La relación del plomo con este medio radica en la interacción de las partículas suspendidas. Las

partículas emitidas por lo automotores son pequeñas, pero crecen en tamaño por un fenómeno de

coagulación. Las fundiciones metálicas y los automotores que usan gasolina con plomo, son

excelentes fuentes de plomo para el aire, lo que finalmente aumenta las concentraciones en el suelo.

Las partículas de mayor tamaño (>2µm) se depositan cerca de la fuente (por ejemplo, a 25 m de las

zonas de alto tráfico vehicular), pero las partículas más pequeñas se depositan a distancias mayores

(Díaz y Corey, 1999).

1.2.2.4. Plantas

Los mecanismos para que las plantas adquieran plomo son poco entendidos, debido a la dificultad

de trabajar a bajas concentraciones de plomo. Pocas investigaciones han sido realizadas bajo

condiciones de campo relevantes para evaluar los factores del suelo que controlan la toma de plomo

por parte de las plantas. Sin embargo, se ha encontrado que la cantidad de plomo que recibe la

planta es directamente proporcional al pH y la concentración de plomo en el suelo. Un estudio

realizado por T iller et al. (1998) mostró que hay una disminución apreciable de la toma de plomo

por parte de la planta con aumento del pH, cuando el suelo es tratado con 40 mg Pb/kg suelo

(McLaughlin et al., 1999). La adición de grandes cantidades de materia orgánica, han mostrado que

reduce la toma de plomo por algunas plantas en algunos suelos. La mayoría del plomo encontrado y

tomado por algunas partes de las plantas, está asociado a la contaminación por parte de polvo o

aerosoles de la atmósfera (Daifullah et al., 2003).

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El uso de plantas para extraer sustancias tóxicas del agua (fito-filtración) constituye una tecnología

de bajo costo para la remediación de aguas contaminadas con metales pesados. La planta ideal es la

que puede acumular y tolerar altas cantidades de metales pesados en sus tejidos. Además de actuar

como biofiltro y remover el contaminante del agua, debe desarrollar un sistema de raíces en

hidroponía de considerable biomasa y gran superficie, sin problemas sanitarios y con bajo costo de

mantenimiento (McLaughlin et al., 1999). Se ha encontrado que la monocotiledónea, rye-grass

(Lolium perenne L.), especie utilizada en resiembra anual de céspedes, y la dicotiledónea, alegría

del hogar (Impatiens sultani Hook.) comercializada como herbácea floral de estación, son capaces

de absorber plomo y acumularlo en las raíces (Barros et al., 2005).

1.2.2.5. Otros medios

El plomo no se biomagnifica pero si puede bioacumular en organismos acuáticos y terrestres que

pueblan zonas impactadas por el metal. En cuanto a alimentos se refiere, más que la contaminación

del alimento per-se, el riesgo mayor se da durante su preparación. En algunos países se acostumbra

a utilizar recipientes de barro vidriado para la cocción de alimentos. El barro vidriado tiene un alto

contenido de plomo y durante la cocción este plomo puede lixiviarse, pasando así a los alimentos

(Díaz y Corey, 1999).

1.2.3. Fuentes de Plomo

Como se ha mencionado anteriormente, el plomo se puede encontrar de manera natural o por la

acción del hombre en actividades domesticas e industriales. A continuación se mencionaran las

fuentes más importantes de plomo y sus características más relevantes en el medio ambiente

(Podlesky et al., 1992).

1.2.3.1. Barro vidriado

• Los alfareros utilizan plomo para darle resistencia térmica al barro (Podlesky et al.,

1992).

• El barro con plomo se denomina barro vidriado. El plomo se lixivia del barro con alimentos ácidos (Díaz y Corey, 1999).

• Países como México, Perú, Ecuador y Honduras, utilizan barro vidriado (Díaz y Corey,

1999).

• Se ha reportado que el plomo en sangre aumenta al ingerir alimentos cocinados en

recipientes de barro vidriado (Podlesky et al., 1992).

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1.2.3.2. Industria

La industria más contaminante para el caso del plomo, es la metalúrgica (Díaz y Corey,

1999). Países como México, Perú, Brasil, Argentina y Nicaragua, cuentan con industria

metalúrgica de plomo (Podlesky et al., 1992).

El nivel de contaminación dependerá de la producción, la calidad del sistema

anticontaminante, el clima, la topografía, etc (Díaz y Corey, 1999).

Se han reportado aumentos en el plomo sanguíneo en niños que viven en vecindad a

metalúrgicas (hasta de 8.0 µg/dl) (Podlesky et al., 1992).

1.2.3.3. Minería

Perú y México producen el 14% del plomo en el mundo (Podlesky et al., 1992).

La minería puede contaminar a través de residuos sólidos y aguas residuales, generados

durante la actividad extractiva (Podlesky et al., 1992).

El plomo se encuentra asociado a yacimientos de zinc o de cobre (Díaz y Corey,

1999).

1.2.3.4. Recicladoras de baterías

La industria más contaminante asociada a producción secundaria de plomo es el reciclaje de baterías (Podlesky et al., 1992).

Países como México, Colombia, Trinidad y Tobago, Jamaica y Brasil, cuentan con este

tipo de industria (Díaz y Corey, 1999).

En Jamaica, en una zona con recicladoras de baterías, el 24% de los hogares estudiados

excedió los 500 mg/kg de plomo en suelo. Además, 44% de los niños en esta zona tuvo

niveles sanguíneos de plomo por arriba de 25 µg/dl (Díaz y Corey, 1999).

1.2.3.5. Gasolina

El 75% de la población en América Latina es urbana (Díaz y Corey, 1999).

El 46% de los países en América Latina ha incorporado gasolina sin plomo. El rango de

su uso es amplio. En tanto Brasil t iene 100% de gasolina sin plomo, Perú solamente

emplea un 0.2% (Podlesky et al., 1992).

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En la Ciudad de México, el vivir cerca de una avenida, es un factor asociado al

incremento del nivel sanguíneo de plomo en niños. El incremento alcanza los cinco

microgramos por decilitro (Podlesky et al., 1992).

En esta misma Ciudad, se ha reportado un aumento en el plomo óseo de los adultos

(Díaz y Corey, 1999).

Al aumentar el consumo de gasolina sin plomo en la Ciudad de México, se logró

reducir los niveles de este metal en el aire y se han ido reduciendo los valores

sanguíneos (Podlesky et al., 1992).

1.2.3.6. Otras fuentes de Plomo

Algunas pinturas contienen altos niveles de plomo (Díaz y Corey, 1999).

El masticar lápices puede incrementar los niveles de plomo en sangre, en 3 µg/dl (Díaz

y Corey, 1999).

Algunos tratamientos de la medicina tradicional, utilizan óxidos de plomo como el Azarcón. En 22

casos de exposición a esta sustancia, todos registraron niveles de plomo en sangre por arriba de los

20 µg/dl (Díaz y Corey, 1999).

1.3. RIESGO DE EXPO SICIÓ N

Los efectos potenciales del plomo sobre la salud humana, son a menudo el centro de atención

respecto a la evaluación del riesgo y su posible remediación asociada. Trabajos recientes, han dado

lugar al desarrollo de modelos para predecir niveles de plomo en la sangre (PbB) en adultos, que

generalmente están expuestos a ambientes con presencia de plomo. Tales modelos pueden ser

utilizados para determinar el impacto del plomo presente en el suelo, sobre los niveles de PbB en

adultos, y alternadamente, pueden ser utilizados para calcular concentraciones aceptables de plomo

en suelo por fuentes industriales (EHP et al., 1998).

Existen varias rutas, por las cuales se puede tener contacto con una sustancia química. Los

productos químicos en el aire, pueden seguir suspendidos por períodos de tiempo largos o pueden

ser depositados en las plantas, el suelo, y el agua (EHP et al., 1998). Las personas están expuestas a

sustancias químicas por inhalación (aire de respiración), ingestión (comer plantas, animales o tomar

agua), o por contacto directo (contacto con el suelo o agua) (OAK, 2005).

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1.3.1. Dosis de referencia para exposición crónica oral (RfD)

La dosis de referencia, establecida por la Environmental Protection Agency, EPA, es una

estimación de un nivel de exposición diario para la población humana, (incluye subpoblaciones sensibles) con probabilidad de no tener un riesgo apreciable de efectos letales durante un periodo de

vida, es decir, son cálculos de dosis ingerida de una sustancia química que improbablemente

producirá efectos no cancerígenos en la salud humana (EHP et al., 1998). Las unidades se expresan

como miligramos por kilogramo por día (mg / kg *day). Los valores para RfD´s se derivan de dosis

de los productos químicos que no dan lugar a efectos nocivos, o a las dosis más bajas que

demostraron un efecto nocivo sobre seres humanos o animales de laboratorio. Los factores de

seguridad se extienden a partir del 10 a 1000 (es decir, las dosis seguras para los seres humanos se

fijan en 10 a 1000 veces más bajo que las dosis que no demuestran ningún efecto o un efecto no-

vida-amenazador en animales), con el fin de proteger a los individuos más sensibles (OAK, 2005).

1.3.2. Evaluación de la Exposición

La magnitud de la exposición está basada en el producto químico y las rutas de exposición. Hay dos

métodos para cuantificar la exposición: métodos probabilísticos, y métodos de estimación de punto,

siendo esta ultima, la utilizada por la EPA, como la exposición máxima razonable (Machinzie y

Cornwell, 1998).

Para cada uno de los diferentes medios y correspondientes rutas de exposición, la EPA estableció

ecuaciones específicas, con el fin de caracterizar cada uno de los medios. A continuación se detallan

las ecuaciones más relevantes para cada uno de estos (Machinzie y Cornwell, 1998):

a) Ingestión de agua para tomar:

• ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

ATBWEDEFIRCW

CDI*

*** (1)

b) Ingestión de frutas, vegetales, pescado y crustáceos contaminados:

• ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

ATBWEDEFFIIRCF

CDI*

**** (2)

donde:

CDI : producto crónico diario, mg/kg (peso corporal)*día

CW : concentración de la sustancia química en el agua, mg/lt

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IR: tasa de ingestión, lt /día o mg/día

EF: frecuencia de exposición, días/año

ED: duración de la exposición, años

FI: fracción ingerida, adimensional.

BW: peso corporal, kg

AT: tiempo promedio, días

1.4. NO RMATIVIDAD NACIO NAL E INTERNACIO NAL

Con el fin de regular las concentraciones de los contaminantes en agua, suelo y aire, los organismos

de control ambiental de cada país, expiden normas o leyes donde se fija el valor límite de

concentración de cada elemento.

A continuación se muestran los valores permisibles de plomo en los diferentes medios expuestos

anteriormente:

Tabla 1: Valores límite para plomo en agua, suelo y aire.

INSTITUCIÓ N Valor Permisible agua (mg/lt)

Valor Permisible aire (mg/m3)

Valor Permisible suelo (mg/kg)

Ministerio del Medio Ambiente/DAMA 0,01 0,05 No hay EPA 0,015 0,05 400 OSHA 0,05 OMS 0,01 0,001 250

Fuente: Ministerio del Medio Ambiente (Colombia), EPA, OSHA, OMS.

1.5. El ARRO Z

El arroz se ha considerado como una de las plantas más antiguas, razón por la cual se ha dificultado

establecer con exactitud la época en que el hombre inició su propagación. La literatura China hace

mención de este, desde hace 3 mil años antes de Cristo, donde consideraban el inicio de la siembra

de arroz como una ceremonia religiosa importante que estaba reservada a su emperador (Fedearroz,

2005).

El arroz es una gramínea anual, de tallos redondos y huecos compuestos por nudos y entrenudos,

hojas de lámina plana unidas al tallo por la vaina y su inflorescencia es en panícula (Fedearroz,

2005). El tamaño de la planta varía de 0.4m (enanas) hasta más de 7.0m (flotantes). Como toda

planta, esta se compone de órganos vegetativos, como la raíz, el tallo, y la hoja, y de reproducción,

como las flores y la semilla (Medina, Maria, 2005).

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1.5.1. Órganos Vegetativos

1.5.1.1. Raíz

Durante su desarrollo, la planta de arroz tiene dos clases de raíces, las seminales o temporales y las secundarias, adventicias o permanentes (Medina, Maria, 2005). Las raíces seminales, poco

ramificadas, sobreviven corto tiempo después de la germinación, siendo luego reemplazadas por las

raíces adventicias o secundarias las cuales brotan de los nudos subterráneos de los tallos jóvenes.

Las raíces adventicias maduras son fibrosas, con raíces secundarias y pelos radicales, y con

frecuencia forman verticilios a partir de los nudos, que están sobre la superficie del suelo (Medina,

Maria, 2005).

1.5.1.2. Tallo

El tallo está formado por la alternación de nudos y entrenudos. En el nudo o región nodal se forman

una hoja y una yema; esta última puede desarrollarse y formar una macolla (Infoagro, 2005). El

septo es la parte interna del nudo que separa los dos entrenudos adyacentes. El entrenudo maduro es

hueco, finamente estriado. La longitud del entrenudo varía siendo mayor la de los entrenudos de la

parte más alta del tallo. Los entrenudos, en la base del tallo, son cortos y se van endureciendo, hasta

formar una sección sólida (Medina, Maria, 2005).

1.5.1.3. Hoja

Las hojas de la planta de arroz se encuentran distribuidas en forma alterna a lo largo del tallo

(Infoagro, 2005). La primera hoja que aparece en la base del tallo principal o de las macollas se

denomina prófilo, no tiene lámina y está constituido por dos brácteas aquilladas. Los bordes del

prófilo, aseguran por el dorso las macollas jóvenes a la original. En cada nudo se desarrolla una

hoja, la superior debajo de la panícula es la hoja bandera. Las hojas de la planta de arroz tienen

lígula y aurículas, mientras que malezas comunes en los arrozales, como Echinochloa spp., carecen

de ellas facilitando su identificación en el estado de plántula (Medina, Maria, 2005).

1.5.2. Órganos Reproductores

1.5.2.1. Las flores

Las flores de la planta de arroz están agrupadas en una inflorescencia denominada panícula. La panícula está situada sobre el nudo apical del tallo, denominado nudo ciliar, cuello o base de la

panícula; frecuentemente tiene la forma de un aro ciliado. El nudo ciliar o base de la panícula

generalmente carece de hojas y yemas, pero allí pueden originarse la primera o las cuatro primeras

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16

ramificaciones de la panícula, y se toma como punto de referencia para medir la longitud del tallo y

la de la panícula (Medina, Maria, 2005).

El entrenudo superior del tallo en cuyo extremo se encuentra la panícula se denomina pedúnculo. Su

longitud varía considerablemente según la variedad de arroz; en algunas variedades puede

extenderse más allá de la hoja bandera o quedar encerrado en la vaina de ésta (Medina, Maria,

2005).

El raquis o eje principal de la panícula es hueco, de sus nudos nacen las ramificaciones. Las

protuberancias en la base del raquis se denominan pulvínulos paniculares. En cada nudo del eje

principal nacen, individualmente o por parejas, ramificaciones, las cuales a su vez dan origen a

ramificaciones secundarias de donde brotan las espiguillas (Infoagro, 2005).

1.5.2.2. La semilla

La semilla de arroz es un ovario maduro, seco e indehiscente. Consta de la cáscara formada por la

lemma y la palea con sus estructuras asociadas, lemmas estériles, la raquilla y la arista; el embrión,

situado en el lado ventral de la semilla cerca a la lemma, y el endospermo, que provee alimento al

embrión durante la germinación. Debajo de la lemma y la palea, hay tres capas de células que constituyen el pericarpio; debajo de éstas se encuentran dos capas, el tegumento y la aleurona

(Figura 1) (Medina, Maria, 2005).

El embrión consta de la plúmula u hojas embrionarias y la radícula o raíz embrionaria primaria. La

plúmula está cubierta por el coleóptilo, y la radícula está envuelta por la coleorriza. El grano de

arroz descascarado es un cariopside; se conoce con el nombre de arroz integral, y aun conserva el

pericarpio de color marrón rojizo o púrpura (Infoagro, 2005).

Figura 1: Grano de arroz. Fuente modificada: Centro Internacional de Agricultura Tropical. 2005

Capa tegumento

Capa Pericarpio

Capa Aleurona

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17

Los granos de arroz pueden clasificarse según su longitud en:

Extra largo (EL) 7,6 mm o más Largo (L) 7,5 mm a 6,6 mm

Medio (M) 6,5 mm a 5,6 mm

Corto (C) 5,5 mm o menos

1.5.3. Germinación de la Semilla de Arroz

Las semillas de arroz sin latencia pueden germinar inmediatamente después de su maduración. Las

semillas con latencia requieren un período natural de reposo, que puede romperse artificialmente

descascarándolas o sometiéndolas a tratamientos especiales (Infoagro, 2005). Si las semillas

germinan en agua, el coleóptilo que contiene las hojas embrionarias emerge antes que la coleorriza.

Cuando las semillas de arroz germinan en un ambiente aireado, como el de los suelos con buen

drenaje, surge primero la coleorriza (Medina, Maria, 2005).

1.5.4. Otros Aspectos

El arroz forma parte de la cultura agrícola de la región del Tolima (Departamento de Colombia, del

cual Ibagué es su capital). La importancia del arroz se debe a las siguientes razones (Vanegas,

2002): La región cuenta con un importante número de empresas y de instituciones interconectadas,

dedicadas o vinculadas a la producción, industrialización y comercialización de arroz.

Estas entidades han realizado un esfuerzo de concertación para incrementar y consolidar la

productividad y la competitividad.

El Tolima ofrece una alta potencialidad en la cadena - arroz – molinería, ya que están

presentes todos los eslabones (productores, molineros, comercialización).

El cultivo del arroz es el mayor generador de empleos directos (85%) e indirectos (15%) en

el área rural.

1.6. MO DELO ESTADISTICO LINEAL GENERAL

En la mayoría de las aplicaciones, la respuesta de un experimento puede predecirse de manera más

adecuada, no con base en una sola variable de entrada independiente, sino en una colección de tales

variables.

En el caso general, el modelo de regresión lineal múltiple con p variables responde a la ecuación

(Sheldon, 2001):

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18

iippiii EXXXy +++++= ββββ ...22110 i: 1,…,n (3)

de modo que los coeficientes βi, se estiman siguiendo el criterio de mínimos cuadrados (Sheldon,

2001):

( )∑=

−−−−−n

iippiii XXXy

1

222110 ... ββββ (4)

La obtención de las expresiones de los estimadores mínimos cuadrados de dichos coeficientes,

exigen reescribir la expresión (4) utilizando notación matricial. Así, (4) quedaría (Montgomery,

2002):

eXY += β (5)

donde:

en el que los estimadores mínimos cuadrados se obtienen a partir de la ecuación (Montgomery,

2002):

( ) YXXX TT 1−=β (6)

siendo β, la matriz columna de coeficientes estimados, “Y” la matriz columna de observaciones de

la variable dependiente, y “X” la denominada matriz de diseño.

La estimación de β, da un estimativo de la función (Montgomery, 2002):

[ ] ( ) ( ) ( )ntnttt xxxyE ββββ *....** 33221 ++++= (7)

donde:

• E[yt]: es la variable dependiente

• Xt2 y Xt3: son variables independientes

• β1, β2, β3,…..βn: parámetro vector que describe la relación entre las variables.

la cual es una estimación de la relación entre la variable dependiente “y”, e independientes de la

ecuación.

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19

Debido a que, Cov(βi, βi) = Var(βi), las varianzas de los estimadores mínimos cuadrados están dados

por σ2 multiplicada por los elementos de la diagonal de (X´X)-1. La cantidad de σ2 se estima usando

la suma de los cuadrados de los residuales, de manera que (Sheldon, 2001):

( )∑=

−−−−−=n

iikkiiir xxxYSS

1

222110 ... ββββ (8)

por lo que:

[ ] 2)1/( σ=−− knSSE r (9)

donde:

k: el número de coeficientes estimados

n: número de datos muestreados

1.7. DESCRIPCIÓ N CUENCA RÍO CO MBEIMA

La subcuenca hidrográfica del río Combeima pertenece al municipio de Ibagué y se localiza en el

costado oriental de la Cordillera Central. El río Combeima, se encuentra enmarcado entre las

coordenadas planas: X: 1’007.200, Y: 860.000 (zona de nacimiento) y X = 969.700, Y = 881.209,84

(desembocadura en el río Coello) (IBAL, 2002).

El río Combeima, nace en el volcán Nevado del Tolima a los 5.200 m.s.n.m, y desemboca a lo 800

m.s.n.m, sobre el río Coello, después de recorrer 55 kilómetros y drenar una extensión de 27.700 ha, correspondientes al 18.2% del área del municipio de Ibagué (IBAL, 2002).

El sistema hidrográfico del río Combeima esta conformado por aproximadamente 30 subsistemas

entre los que sobresalen las microcuencas de las quebradas: El Guamal, Las Perlas o Las Juntas, La

Plata, Las Peñas, Cay, Corazón, Las Animas, El Tejar, El Billar, La Honda y La Tribuna entre otras

(Vanegas, 2002). En lo referente a los aspectos climáticos, esta cuenca recibe una precipitación

media anual de 1816 mm, correspondiente a dos épocas de lluvia y dos de sequía, comportándose

como una distribución bimodal. Las épocas de lluvia se presentan en los meses de abril a junio y de

septiembre a noviembre; las épocas de sequía se presentan en los meses de diciembre a marzo y de

julio a agosto (cabe aclarar que se evapora mas agua que la que se precipita). Por otro lado, se

presenta una temperatura media anual de 14ºC, registrando valores máximos de 24ºC en la parte

baja de la cuenca y mínimos de -4ºC en la cumbre del volcán Nevado del Tolima (IBAL, 2002).

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20

Administrativamente, se encuentra bajo la jurisdicción del municipio de Ibagué, cuenta con dos

inspecciones municipales de policía y una departamental, con 20 veredas localizadas a lo largo de la

cuenca y 80 barrios pertenecientes a la zona urbana de Ibagué. Dentro de los asentamientos

humanos mas importantes se tiene a: Juntas, Villa Restrepo, Pástales, Llanitos, Tres Esquinas,

Chapetón, El Totumo, Llanos del Combeima y la zona urbana de Ibagué (IBAL, 2002).

La importancia de la cuenca radica no solo en ser la fuente de abastecimientos del acueducto de la

ciudad de Ibagué, aportando un volumen de 1.860 m3/seg para uso residencial, industrial y

comercial, sino además por aportar agua para el riego de 7000 hectáreas de cultivos altamente

tecnificados como el arroz y el sorgo; igualmente aporta su caudal a las microplantas hidroeléctricas

de El Papayo y Pástales (IBAL, 2002).

La problemática ambiental detectada corresponde básicamente a la presencia de fenómenos de tipo

erosivo que conlleva a grandes arrastres de sedimentos originados por el mal uso y manejo de los

recursos naturales: destrucción de la cobertura vegetal protectora, quemas, tala de bosques, sobre-

pastoreo, ampliación de frontera agrícola y a técnicas inapropiadas de producción (Vanegas, 2002).

1.8. DESCRIPCIÓ N Y CARACTERISTICAS DEL AREA DE ESTUDIO

Ibagué, capital del Departamento del Tolima, posee una extensión de 1.439 km², con un área urbana

de 28 Km2 y una población urbana de 425.770 habitantes. Es atravesado en sus vertientes oriental y

occidental por los ríos Combeima, Chipalo y Alvarado en el costado norte (Vanegas, 2002). Se

encuentra localizado en las coordenadas geográficas: N 4° 15' a N 4° 40', y W 75° 00' a 75° 30

(Concejo Municipal de Ibagué, 2000). El clima predominante en la ciudad de Ibagué es tropical

seco. T iene una población de 425.770 habitantes. Las actividades más importantes de la ciudad son:

la agroindustria, la industria textil y el comercio (Alcaldía de Ibagué, 2003).

La cobertura del Instituto Ibaguereño de Acueducto y Alcantarillado, IBAL, es del 89% en

acueducto y 84% en alcantarillado. Las aguas residuales se vierten a los ríos directamente, y en

algunos casos, la disposición de las aguas residuales sin tratamiento genera problemas de salud e

impactos sobre el paisaje (IBAL, 2002).

1.8.1. Recursos de agua y tierra

El municipio de Ibagué, posee dentro de su área jurisdiccional cinco ríos principales: Combeima, Chipalo, Coello, Alvarado y Opia. Estos ríos sirven de receptores de las aguas residuales

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21

domésticas e industriales de toda la población urbana y rural. El río Combeima recibe a través de

algunos de sus afluentes parte de las aguas residuales diluidas de la ciudad, que en el futuro podrían

ser mayores (IBAL, 2002). La producción estimada actual de aguas residuales es de 1.438,66 lt/s y

la proyectada para el año 2020 es de 2.055,13 lt/s. Por otro lado, las aguas residuales de la ciudad de

Ibagué, mezcladas con la de los ríos, han sido usadas por más de 40 años en la actividad agrícola

(arroz, sorgo y pastos). El área total regada con aguas mezcladas (las propias de los ríos y las

residuales provenientes del alcantarillado combinado) es aproximadamente de 13.845 ha (Vanegas,

2002)

1.8.2. Disponibilidad efectiva de agua para riego agrícola

El caudal de agua para riego que puede ser tomado por cada agricultor, lo otorga la Corporación

Autónoma Regional del Tolima, CORTOLIMA. Cabe anotar que el agua residual proveniente del

consumo humano, se suma a la vertida a los cuerpos de agua, al caudal correspondiente a las aguas

residuales, por lo que se establece que las aguas residuales forman parte de la oferta para uso

agrícola (Vanegas, 2002).

Tabla 2: Disponibilidad de agua para uso agrícola

Fuente Uso agrícola (lt/seg) Río Combeima

4.639

Río Chipalo 1.505

Río Alvarado 662

Total 6.806 Fuente: CORTOLIMA, 2004.

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22

2. METO DO LO GIA

Debido a que en Colombia no se han realizado estudios sobre las consecuencias de importantes

contaminantes tóxicos, como es el caso del plomo, en cultivos de arroz, y con el fin de encontrar

posibles efectos negativos en uno de los granos más importantes del país, se estudiará un cultivo de

la región de Ibagué-Tolima, por ser una de las mayores productoras de arroz a nivel nacional, y por

la alta incidencia de contaminación sobre las fuentes hídricas usadas para el riego de los cultivos en

general.

Para encontrar una relación respecto al plomo presente en el agua y suelo, se recopilo toda la

información de la ciudad de Ibagué y sus alrededores, referente a los usos del agua por parte de las

viviendas y sus industrias, y por otro lado, los diferentes productos químicos usados en la

agricultura de esta región (especialmente la del área de estudio).

2.1. RELACIÓ N ENTRE LAS MUESTRAS

Como se comento en la sección 1.6, un parámetro puede estar en función de más de una variable,

por lo que se hace necesario el uso de un modelo estadístico lineal general o regresión múltiple, con

el fin de estimar la relación entre los parámetros más significativos e influyentes. Para este estudio,

se estimo la relación entre la concentración de plomo en suelo y tiempo del cultivo, sobre la

concentración de plomo en el grano de arroz. Por otro lado, se evaluó el efecto del pH sobre la

concentración de plomo en el grano de arroz, y el efecto del pH y agua de riego, sobre la

concentración de plomo en el suelo.

Para estimar la relación que hay entre cada variable dependiente e independiente (según el caso), se

realizaron las operaciones matemáticas mostradas en la matriz (1), donde y1, es la concentración de

plomo en el grano de arroz (mg/kg-bs), Xt2, es el t iempo del cultivo (meses), y Xt3, es la

concentración de plomo en el suelo (mg/kg-bs). Posteriormente para cada caso, se desarrollo la

matriz por medio de operaciones matriciales y algebraicas, para luego obtener los coeficientes de la

estimación, y finalmente obtener una ecuación que relacione los parámetros en cuestión (ver

sección 4.3.2).

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎡=

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

∑∑∑

∑∑∑∑∑∑∑∑

3

2

3

2

1

32

323

3222

2

32

tt

tt

t

tttt

tttt

tt

xyxyy

xxxxxxxx

xxT

βββ

(1)

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23

Por otro lado, la estimación del R2, se realizó con la estimación lineal múltiple de EXEL.

(Nota: T : es el número de puntos muestreados (P4, P5, P6, P7))

2.2. LUGAR DE ESTUDIO : FINCA LA ARGENTINA

Como se ha comentado anteriormente, en el departamento del Tolima se pueden encontrar cultivos

de grano como el arroz, los cuales necesitan grandes cantidades de agua proveniente de las ciudades

y pueblos como agua residual. Con el fin de estudiar el impacto del plomo sobre los cultivos de

arroz, se escogió al municipio de Ibagué, el cual esta rodeado por varias fincas productoras de arroz,

como la finca “Perales” y la finca “La Argentina”. En esta última, con un área de 606 hectáreas, se

encuentran cultivos de arroz, y en muy pocas ocasiones cultivos de sorgo2. No obstante, también se

encuentra ganado para pastoreo y producción de leche.

Las fuentes de abastecimiento de agua para el riego de los cultivos son principalmente dos: las

provenientes del Río Chipalo y el Río Combeima. Estas dos fuentes, son concesiones que ha

otorgado la autoridad ambiental de Ibagué, CORTOLIMA, para que las fincas del sector puedan

abastecerse de las aguas de estos ríos y regar los cultivos. La finca “La Argentina”, toma 75 litros

del Río Chipalo y 26 litros del Río Combeima. Adicionalmente a estas dos fuentes principales, por

los predios de la finca pasan dos quebradas: Q. Agua Blanca y Q. Agua Sucia. Estas última es usada

con poca frecuencia ya que su caudal en época de verano es muy bajo (Medina, Yolanda, 2005).

La finca se encuentra ubicada en predio rural de área media, y el suelo tiene una pendiente entre

moderadas y fuertes, afectado con erosión ligera a moderada. Estos suelos son superficiales,

asentados sobre una capa de material rocoso e impermeable, con textura predominantemente

arcillosa (Concejo Municipal de Ibagué, 2000).

2.2.1. Productos químicos usados en la finca “La Argentina” para el control de plagas

Uno de los más graves problemas para el desarrollo del cultivo de arroz, que posteriormente se

traduce en menores rendimientos para el agricultor, es la competencia que ejercen la maleza, plagas

y enfermedades, por la luz, agua, nutrientes y espacio sobre el cultivo, principalmente en los

primeros estados de desarrollo del arroz, lo que se conoce como periodo crítico de competencia

(Medina, Yolanda, 2005). De aquí, la importancia de tomar decisiones para el control de estos

2 Es uno de los cereales más utilizados en la elaboración de raciones para aves y vacunos. El cultivo es conocido y se usa como alternativa de rotación.

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problemas, en cuanto a la escogencia de los productos y la dosis a utilizar. Sin embargo, muchas de

estas decisiones son desacertadas, guiadas muchas veces por los “expertos” en materia de productos

químicos, lo que conlleva un aumento en la contaminación del suelo, agua, y posteriormente de los

cultivos.

Como se ha mencionado anteriormente, algunos pesticidas, conformados por herbicidas, fungicidas

e insecticidas, contienen pequeños porcentajes de metales pesados, que posteriormente contribuyen

en un aumento de concentración de este metal en suelo y agua.

A continuación se listan los pesticidas usados en la finca “La Argentina”:

Tabla 3: Lista de Pesticidas.

Herbicidas Insecticidas Fungicidas Clincher EC Intrepid 2F Bim 75 WP Goal EC Latigo EC Cobrethane Koltar EC Lorsban 4EC Dithane M-45 Stampir Nurulle 250 EC Dithane 60 OF Stam M-4 Tracer 120 SC Dithane F-MB Pendimark 300 EC Fastac Indar 2 OF Verdict REC Karate Zeon Rally 40 WP Basagran Roxion Strike Bolero Sistemin Tairel Nominee Regent Manzate Ronstar 25 Glifosol

Fuente: Administración Finca “La Argentina”. Por razones de seguridad, las casas productoras de estos químicos (como Fedearroz, Dow

Agroscience, Sucampo, entre otros), no revelan en su totalidad los ingredientes de cada producto,

por lo que no es posible establecer la contribución final de plomo proveniente de los pesticidas

usados en la finca.

2.3. DESCRIPCIÓ N DE LO S ENSAYO S

Para establecer concentraciones de metales pesados en el agua (se analizó mercurio, cadmio y

plomo)3, se tomo una muestra de agua en la Quebrada Agua Sucia (punto 1, ver figura 3), dado que

a esta quebrada llegan los vertimientos del relleno sanitario “El Combeima”. Una vez establecida la

presencia de alguno de los metales mencionados anteriormente (se encontró plomo) en el agua, se

tomaron dos muestras de agua, en las Quebradas Agua Sucia y posteriormente en una concesión del

3 De los metales pesados encontrados, se escogió el que presentara mayor concentración.

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25

Río Combeima4 (puntos 2 y 3, ver figura 3), para poder determinar cual de las dos fuentes de agua

usadas para riego, tenía mayor concentración de plomo, y finalmente escoger las zonas en los que se

puede encontrar mayor concentración de este.

Una vez establecidas estas zonas, se tomaron muestras en 2 puntos diferentes (puntos 4 y 5, ver

figura 3) a lo largo del recorrido del canal que conduce el agua de riego, con el fin de obtener una

relación inicial de plomo en agua, suelo y grano de arroz. En cada punto escogido se tomaron

muestras del agua que inunda los cultivos, de suelo (en la superficie y a nivel de la raíz de la planta

de arroz), y finalmente de los granos de arroz. Posteriormente, con los resultados del primer estudio,

se tomaran dos puntos más (puntos 6 y 7, ver figura 3), con el fin de encontrar una diferencia de

plomo en cada medio y poder realizar un análisis estadístico.

Figura 2: Ubicación de sectores y puntos importantes cercanos al área de estudio.

Fuente modificada: archivos finca “La Argentina”.

Cabe aclarar que un cultivo de arroz puede durar de 4 a 5 meses, hasta que deba ser recogido. El

tercer muestreo se realizó a un cultivo con un tiempo de 1 mes y medio, t iempo en el cual, los

cultivos de arroz empiezan a espigar (es decir, el grano de arroz germinan). Consecutivamente, el

cuarto muestreo se realizó una vez el cultivo debiera ser recogido, todo esto con el fin de saber si

existen cambios en la concertación de plomo en el agua, suelo y finalmente el gramo de arroz5.

4 Es una concesión otorgada por la autoridad ambiental de Ibagué, sobre el Río Combeima, para que los

cultivadores de la zona usen el agua para riego. 5 Para analizar el grano de arroz, es necesario retirar la cáscara, la cual sí tiene contiene trazas de plomo.

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26

En el siguiente diagrama de flujo se resumen los pasos a seguir para los ensayos:

Figura 3: Paso a seguir en los ensayos.

Primer muestreo: muestra de agua (Q. Agua Sucia) para encontrar

metales pesados (cadmio, mercurio y plomo)

Segundo muestreo: muestra de agua (500 m aguas abajo del primer análisis)

en Q. Agua Sucia y Concesión Río Combeima, para establecer cual contiene

mayor

Tercer muestreo (muestras primer punto): se toman dos muestras de suelo

(a nivel de raíz y superficie), una de arroz y una de agua. 50 m aguas abajo,

se repite el mismo procedimiento.

Cuarto muestreo (muestras segundo punto): se toman dos muestras de suelo

(a nivel de raíz y superficie) y una de arroz. 50 m aguas abajo, se repite el mismo procedimiento.

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27

3. ANÁLISIS DE LABO RATO RIO

En vista que en el laboratorio escogido para realizar los análisis de agua, suelo y grano de arroz, no

existe un procedimiento definido para encontrar trazas de plomo en arroz, se ajustó el protocolo

usado para buchón de agua, con el fin de obtener un método de detección de metales pesados en

arroz, por absorción atómica.

El principio en el cual se basa la espectroscopia de absorción atómica es el siguiente: la muestra es

atomizada y aspirada a través de una llama; mediante un monocromador se dirige un rayo de luz a

través de la llama y sobre un detector se mide la cantidad de luz absorbida (CIIA, 1999).

La absorción depende de la presencia de átomos libres no excitados y, en general, la relación entre

átomos no excitados y átomos excitados, en un momento determinado, es muy alta. Como la

longitud de onda de un rayo de luz es característica solamente de cada metal, la energía luminosa

absorbida por la llama es una medida de concentración del metal en la muestra (CIIA, 1999).

A continuación se muestra el procedimiento original de buchón de agua (Nº 35), y el ajustado para

el arroz (Nº 66):

3.1. PRO CEDIMIENTO EN BUCHÓ N DE AGUA

Para el buchón de agua, se toman 1 a 5 gramos de hoja o raíz de esta planta, para posteriormente

licuarlos con agua destilada y continuar con el procedimiento N° 35 del Standar Methods (figura 4),

realizado por el Centro de Investigación de Ingeniería Ambiental, C.I.I.A, en el Citec perteneciente

a la Universidad de los Andes (CIIA, 2005).

Figura 4: Procedimiento N° 35 del Stardar Methods.

Pretratamiento de la muestra: Enjuagar la vidriería con una solución jabonosa de un detergente no iónico libre de metales y bastante agua del grifo después purgar con HNO3 1+1 ò HCL 1+1 y dejarlos con esta solución durante 24 horas a 70°C y finalmente enjuagar con abundante agua desionizada y colocar boca abajo sobre papel

absorbente.

Se pesa de 1 a 5 g de hoja de buchon, se licua con 50 ml de agua destinizada y luego se lleva a 100mL. Se agrega 5mL de Nítrico y dos mililitros se peroxido de hidrogeno; se lleva a ultrasonido durante 45 minutos a

60oC y luego se realiza digestión en plancha de calentamiento hasta reducción de volumen de 10mL, se agrega 2mL de

HCl i di ió l fil l fil b d l

Siguiendo las instrucciones del fabricante, en el caso de la Universidad de los Andes, se utiliza espectrofotómetro Perkin elmer 3110,

para leer la concentración de metales pesados (plomo).

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28

3.2. PRO CEDIMIENTO PARA EL GRANO DE ARRO Z

Para analizar el grano de arroz, se toman 0.5g a 1g de arroz desgranado (sin cáscara), se calcina

durante 30 minutos a 750°C, y se pesa exactamente después de calcinado para los cálculos. Seguidamente, se realiza el procedimiento N° 66 del Standar Methods (figura 5) (CIIA, 1999).

Figura 5: Procedimiento N° 66 del Stardar Methods.

Pretratamiento de la muestra: Enjuagar la vidriería con una solución jabonosa de un detergente no iónico libre de metales y bastante agua del grifo después purgar con HNO3 1+1 ò HCL 1+1 y dejarlos con esta solución durante 24 horas a 70°C y finalmente enjuagar con abundante agua desionizada y colocar boca abajo sobre

papel absorbente.

Tomar 0.5g a 1g de sedimento, calcinarlo durante 30 minutos a 750ºC, pesar exactamente después de calcinado para los cálculos. Adicionar 100 mL de agua desionizada y sonicar durante 10 minutos. Adicionar 5 mL de HNO3 concentrado. Evaporar hasta ±20 mL, para luego adicionar 2 mL de HCl concentrado Filtrar en papel banda azul y aforar a 10 mL Leer por Absorción Atómica

Siguiendo las instrucciones del fabricante, en el caso de la Universidad de los Andes, se utiliza espectrofotómetro Perkin elmer 3110,

para leer la concentración de metales pesados (plomo).

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29

4. RESULTADO S DE LABO RATO RIO Y ANALISIS

Como se ha comentado anteriormente, se realizaron análisis en las fuentes de agua para determinar

las concentraciones de metales pesados. La realización de estas primeras pruebas, pretendían

encontrar trazas de mercurio, cadmio y plomo, pero finalmente los resultados indicaron que las

concentraciones de mercurio y cadmio estaban por debajo del límite detectable, correspondiente a

0.0012 mg/lt-Hg y 0.003 mg/lt-Cd, respectivamente; sin embargo, la concentración encontrada para

plomo fue de 0.1 mg/lt-Pb, una concentración bastante alta, si se compara con las concentraciones

registradas en el Río Bogotá6 (Piñeros, 2005). Esta muestra se tomo en la Quebrada Agua Sucia, justo después del vertimiento del relleno sanitario, “El Combeima”, de Ibagué.

Posteriormente a este primer muestreo, se decidió realizar otra toma de muestras a 500 metros aguas

abajo del punto de vertimiento del relleno sanitario (a 500 m, ya se encuentran cultivos de arroz).

En este caso se tomo otra muestra de 500ml de agua en la Quebrada Agua Sucia y adicionalmente,

500ml de agua en la concesión del Rió Combeima.

El análisis del laboratorio mostró que la concentración de plomo en la Quebrada Agua Sucia

disminuyó a la mitad, correspondiente a 0.050 mg/lt-Pb (comparada con primer muestreo). Por otro

lado, la concentración encontrada en el agua de la concesión del Río Combeima fue de 0.15 mg/lt-

Pb.

La diferencia de concentraciones para la Quebrada Agua Sucia (diferencia entre primer y segundo

muestreo), puede ser resultado de que el agua de esta quebrada no es usada frecuentemente para el

riego de los cultivos (y no pasa por el lado de estos), contrario a lo que sucede con el agua del Río

Combeima, sugiriendo que la escorrentía de agua con trazas de plomo proveniente de los cultivos,

se suma a la fuente de agua más cercana, la cual es la más usada por la finca.

A continuación se muestran los resultados obtenidos en los dos primeros análisis:

Tabla 4: Primer análisis, punto 1. Mercurio (mg/lt) Cadmio (mg/lt) Plomo (mg/lt) Primer análisis 0,0012 0,003 0,1

Tabla 5: Segundo análisis: puntos 2 y 3.

Pb - Q . Agua Sucia (mg/lt) Pb - C. Rio Combeima (mg/lt) Segundo análisis 0,05 0,15

6 Según un estudio realizado por el Instituto para el Desarrollo Sostenible, QUINAXI, la máxima concentración encontrada de plomo desde aguas arriba de Villa Pinzon hasta la desembocadura del Río Bogotá, en el Río Magdalena, no supera los 0.070 mg/lt-Pb en el agua.

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30

4.1. RESULTADO S PRIMER ENSAYO

Como se comento anteriormente, en el área escogida se tomaron cuatro puntos de muestreo. Para el

tercer muestreo (puntos 4 y 5 de la figura 6), se tomó una muestra de agua, dos de suelo (superficie

y raíz) y una de arroz (punto 4). A 50 metros agua abajo, se realizó el mismo procedimiento (punto

5) (ver figura 6).

Figura 6: Área de trabajo y puntos muestreados. Fuente modificada: archivos finca “La Argentina”. A continuación se detallan los resultados obtenidos en el laboratorio para los puntos 4 y 5:

Tabla 6: Resultados puntos 4.

pH Resultado Unidades Identif icación

Punto 4

N/A 3 µg/L Agua -Río Combeima

7.10

8,7 mg/Kg-bs Suelo -Lote La Bola - Nivel

superficie

6.90

9 mg/Kg-bs Suelo -Lote La Bola - Nivel raíz

N/A < 0.01 mg/Kg-bs Arroz - La Bola Observaciones: - La lectura se realizó con el horno de grafito, cuyo límite de detección es = < 3µg/L y = <0,01mg/Kg-bs, para agua y sólidos, respectivamente. - bs = base seca

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Tabla 7: Resultados punto 5 pH Resultado Unidades Identif icación

Punto 5

N/A <3 µg/L Agua -Río Combeima

6.33

10,1 mg/Kg-bs Suelo - Lote La Bola - Nivel

Superficie

6.22

11,5 mg/Kg-bs Suelo -Lote La Bola - Nivel raíz

N/A 0,11 mg/Kg-bs Arroz - Lote La Bola Observaciones: - La lectura se realizó con el horno de grafito, cuyo límite de detección es = < 3µg/L y = <0,01mg/Kg-bs, para agua y sólidos, respectivamente. - bs = base seca Como se observa en las tablas 6 y 7, el punto con mayor concentración de plomo es el 5. En este

punto, la concentración para el suelo a nivel de superficie es de 10.10 mg/kg-bs, con un pH de 6.33; en cambio la concentración a nivel de raíz es de 11.5 mg/kg-bs, con un pH de 6.22.

Por otro lado, las concentraciones en el punto 4 son un poco inferiores a las registradas en el punto

5, correspondiente a 8.70 mg/kg-bs, con pH de 7.1, y 9.0 mg/kg-bs, con pH de 6.9, para nivel de

superficie y raíz respectivamente.

A pesar de tener este resultado en el suelo, las concentraciones encontradas en el agua no siguen

con el mismo patrón, es decir, en el punto 4 la concentración fue 3 µg/L y en el punto 5, se puede

decir que es casi nula. Estos valores son muy diferentes a los registrados en las pruebas iniciales

donde se obtuvo concentraciones mínimas en agua de 0.50 mg/lt-Pb.

Tal diferencia de concentraciones entre los dos puntos escogidos, se ve reflejada en la muestra de

arroz del punto 5, la cual arrojo una concentración de plomo de 0.11 mg/kg-bs, en cambio, en la

muestra del punto 4 no se obtuvo nada.

Finalmente, se puede inferir que la diferencia de concentraciones de plomo en las muestras de suelo

para superficie y raíz, depende del pH de este, ya que a menor pH en el suelo, mayor es la

concentración de plomo en la raíz. Sin embargo, al mira el pH de cada punto, el del punto 5 es un

poco menor al del punto 4 (ligeramente ácido), lo que indica que la solubilidad del plomo en el agua

es mayor y por ende puede ser captado mucho mas fácil por las plantas.

Como resultado de lo explicado anteriormente, se puede decir que la presencia de plomo en el grano

de arroz para el punto 5, es por efecto de la mayor solubilidad de este en el agua, la cual es

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posteriormente captada por la planta y transportada finalmente al grano de arroz para su

acumulación.

4.2. RESULTADO S DEL SEGUNDO ENSAYO

Como se comento en la sección 3.1, el segundo estudio se realizó en un cultivo listo para recoger,

con el fin de establecer si en los medios estudiados (suelo y arroz), la concentración de plomo

aumentaba o simplemente permanecía estable.

A continuación, en las tablas 8 y 9 se detallan los valores obtenidos para el suelo y grano de arroz

estudiados:

Tabla 8: Resultados puntos 6

pH Resultado Unidades Identif icación

Punto 6

6.65

0,7 mg/Kg-bs Suelo -Lote La Bola - Nivel

superficie

6.40

12,3 mg/Kg-bs Suelo -Lote La Bola - Nivel raíz

N/A 0,28 mg/Kg-bs Arroz - La Bola

Observaciones: - La lectura se realizó con el horno de grafito, cuyo límite de detección es = < 0,01mg/Kg-bs, para sólidos. - bs = base seca Tabla 9: Resultados punto 7

pH Resultado Unidades Identif icación

Punto 7

6.80

1 mg/Kg-bs Suelo - Lote La Bola - Nivel

Superficie

6.70

5,4 mg/Kg-bs Suelo -Lote La Bola - Nivel raíz

N/A 0,23 mg/Kg-bs Arroz - Lote La Bola

Observaciones: - La lectura se realizó con el horno de grafito, cuyo límite de detección es = < 0,01mg/Kg-bs, para sólidos. - bs = base seca

Como se observa en las tablas 8 y 9, el punto con mayor concentración de plomo es el 6. En este

punto, la concentración para el suelo a nivel de superficie es de 0.7 mg/kg-bs, con un pH de 6.65; en

cambio la concentración a nivel de raíz es de 12.3 mg/kg-bs, con un pH de 6.40.

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Por otro lado, las concentraciones en el punto 7, son inferiores a las registradas en el punto 6,

correspondiente a 1 mg/kg-bs, con pH de 6.80, y 5.4 mg/kg-bs, con pH de 6.70, para nivel de

superficie y raíz respectivamente.

A pesar de tener concentraciones tan diferentes en las muestras de suelo, la concentración

encontrada en el grano de arroz no es muy diferente para los dos puntos. De esta manera, las

concentraciones de plomo en el grano de arroz para los puntos 6 y 7, son 0.28 mg/kg-bs, y 0.23

mg/kg-bs, respectivamente.

Si se comparan los valores de pH, y las concentraciones obtenidas de plomo en el suelo mostrados

en las tablas 8 y 9, se ve claramente que a menor pH (ácido) la concentración de plomo es mayor,

viéndose así en el suelo tomado a nivel de raíz (tiene el mismo comportamiento que los del tercer

muestreo). Como resultado de lo comentado anteriormente, la planta de arroz puede absorber

mayores cantidades de plomo, ya que también hay una mayor concentración de éste disuelto en el

agua disponible para ser absorbido por la planta, que posteriormente es usada para la maduración

del grano de arroz.

4.3 CÁLCULO S ADICIO NALES

4.3.1. Riesgo a la exposición

Como se ha visto anteriormente, los riesgos de exposición se ven reflejados por el contacto con

agua, suelo y aire con trazas de metales pesados. En este caso, la exposición esta dada por el

consumo de arroz.

Para poder observar el grado de exposición a la cual esta enfrentada la población al consumir arroz

con trazas de plomo, se realizó una evaluación a la exposición basada en formulas empíricas

elaboradas por la Environmental Protetion Agency, EPA, en la cual, se tienen en cuenta varios

factores importantes, descritos en la ecuaciones 1 y 2 de la sección 1.3.2.

Para establecer el valor de estos parámetros, se tuvieron las siguientes consideraciones:

Si se tiene en cuenta que en promedio una persona de la región come arroz dos veces al día

(y hasta 3 veces al día), entonces las posibilidades de riesgo por exposición en el consumo

de arroz aumentan (si se llegara a considerar que el grano de arroz contiene trazas de

metales pesados), por lo tanto la tasa de ingestión es de 166200 mg/día.

La esperanza de vida de una mujer es 82 años y de un niño es de 12 años.

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El peso corporal promedio de una mujer7, es de 55 kg y un niño 26 kg (de 12 años, según la

EPA).

La frecuencia de exposición es de 3 veces al día, durante 365 días al año.

La fracción ingerida de metal es de 0.4%, del total de un plato de arroz.

A pesar de que la EPA tiene tablas en las cuales se tienen dosis límite de referencia, para la cual, las

sustancias químicas pueden causar efectos crónicos en la salud, no se tienen registros o valores

referentes al plomo, por lo que no se podría saber con exactitud un nivel máximo de exposición, y

por ende, obtener un nivel de riesgo preciso. A pesar de esto, y con el fin de establecer algún valor

referencia a la exposición al plomo, se decidió tomar el valor límite establecido en el decreto 475 de

1998 para agua potable del Ministerio de Salud (norma colombiana), y con esto establecer un nivel

máximo de exposición, para finalmente, comparar este valor con el obtenido con las formulas

empíricas de la EPA.

7 Se escogieron las características de una mujer, porque es más vulnerable a la exposición de plomo (menos peso corporal, factor importante a la hora de ver el riesgo por exposición al plomo).

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A continuación, en la tabla 10, y tablas 11 y 12, se muestran los datos y valores obtenidos para la

dosis crónica de ingestión en agua potable y grano de arroz, siguiendo el procedimiento descrito en

el párrafo anterior.

Tabla 10: Datos para análisis de riesgo a exposición al plomo.

Datos Agua potable Unidades Valor (Mujer)* Valor (niño)* CW mg/lt 0,01 IR lt/dia 2 EF dia/año 365 ED años 82* 12* BW kg 55* 26* AT días 82* 12* Sólidos (arroz) Unidades Valor (Mujer)* Valor (niño)* CF (punto 4) mg/kg - bs 0 CF (punto 5) mg/kg - bs 0,11 CF (punto 6) mg/kg - bs 0.28 CF (punto 7) mg/kg - bs 0.23 IR (tres veces al día mg/día 166200 FI adimensional 0,4 EF día/año 365 ED años 82* 12* BW Kg. 55* 26* AT días 82* 12*

Tabla 11: CDI para agua potable, valor referencia. Tabla 12: CDI para mujeres y niños.

Agua Potable (mg/kg* día)

CDI 0.000364

ARRO Z (mg/kg* día) Mujer Niño CDI P 4 0 0 CDI P 5 0,000133 0.000281 CDI P 6 0,000340 0,000716 CDI P 7 0,000278 0,000588

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Como se ve observa en la tabla 11, la dosis crónica de ingestión máxima para agua potable es de

3.64 x 10-4 mg/kg*día. No obstante, en la tabla 12 se observan los valores de dosis crónica de

ingestión para el grano de arroz.

Al comparar los valores mostrados en la tabla 12 con el valor referencia de la tabla 10, se observa

que la dosis de los puntos 4, 5, 6 y 7 para la mujer, son inferiores y por ende no existe mayor riesgo

al consumir arroz con trazas de plomo. Sin embargo, los valores obtenidos para niños, está en el

límite (como el del punto 5) ó superan el valor referencia, por lo que para este caso, sí existe un

riesgo al consumir arroz con trazas de plomo, y más aun cuando en este periodo de vida, el cuerpo

esta en constante desarrollo y crecimiento.

4.3.2. Modelo estadístico lineal general

Como se comento en la sección 2.1, se realizaron las operaciones matemáticas mostradas en la

matriz 1, con el fin de obtener los coeficientes desconocidos de la estimación, y finalmente dar una

relación de los parámetros de la ecuación 7. Estas operaciones se realizaron para cada caso expuesto

en la misma sección.

1) La matriz empleada para estimar la relación entre el t iempo del cultivo y concentración de plomo en el suelo, sobre la concentración de plomo en el grano de arroz es:

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎡=

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

951.5205.262.0

7.39355.1012.3855.1015.36112.38114

3

2

1

βββ

Después de desarrollar la matriz por métodos algebraicos (ver Anexos, Apéndice A), los

coeficientes β1, β2, y β3 que relacionan los parámetros de la ecuación 7 son:

Tabla 13: coeficientes β1, β2, y β3

β1 β2 β3 -0.19 0.053 0.086

de manera que la función estimada es:

( ) ( )086.0*053.0*19.0 sueloarroz CtC ++−=

donde:

• t : t iempo del cultivo en meses

• Carroz: concentración de plomo en el grano de arroz (mg/kg –bs)

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• Csuelo: concentración de plomo en el suelo (mg/kg – bs)

Por otro lado, el R2 arrojado en la regresión lineal múltiple realizada en EXEL, fue de 0.92 para los

parámetros indicados anteriormente.

Los valores β2, y β3 indican que el t iempo del cultivo y la concentración de plomo en el suelo,

juegan un papel importante en relación con la concentración de plomo en el grano de arroz. A pesar

de que los parámetros analizados son importantes, la concentración de plomo en el suelo es mucho

más importante, dado que el valor de β3 es mayor que el obtenido para β2. Así mismo, el R2 muestra

que la estimación encontrada es ajustada, por lo que existe una buena interacción entre las variables

independientes con la dependiente. Sin embrago, puede haber un error asociado a esto, ya que el

número de muestras es bastante pequeño.

Por otro lado, al incluir el efecto del pH en esta relación, se encontró que los valores de β2 y β3,

correspondiente a la concentración de plomo en el suelo y el t iempo del cultivo respectivamente,

eran afectados y perdían importancia, por lo que la relación entre estos parámetros y la

concentración de plomo en el grano de arroz ya no tenia sentido. Así mismo, se obtuvo un R2 más

pequeño (de 0.65), confirmando que la relación no era acertada.

Para el caso de la relación entre la concentración de plomo en el agua de riego y el pH del suelo,

sobre la concentración de plomo en el suelo, se obtuvo un multiplicador negativo para el pH y un

multiplicador positivo para la concentración de plomo en el agua de riego, indicando que a un

menor pH en el suelo, mayor es la concentración de plomo en el agua absorbida por la planta, y

menor es la concentración de plomo en el suelo8; por lo tanto, la estimación de la relación para estos

parámetros tiene sentido. Sin embrago, esta relación no es muy útil, dado que solamente se

realizaron dos muestreos de agua (puntos 4 y 5 de la figura 6), lo cual es insuficiente si se quiere

obtener una relación ajustada. Por otro lado, el R2 obtenido se redujo a 0.78, lo que confirma que la

relación no es lo bastante ajustada para los parámetros estudiados en este caso.

8 Si diminuye el pH, el plomo presente en el suelo se disuelve más fácilmente en el agua, y la concentración de plomo en el suelo, baja.

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5. CO NCLUSIO NES

Como se planteo en la hipótesis, el agua de riego es una fuente importante de contaminantes (como el plomo) para cualquier cultivo, en este caso los cultivos de arroz. Al igual que el agua de riego,

también lo son los pesticidas y las deposiciones atmosféricas. Al realizar los análisis preliminares, y

posteriormente, el tercer y cuarto muestreo para agua, suelo y granos de arroz, se encontró que la

concentración de plomo en el agua de riego no es estable9, por lo que posiblemente la presencia de

plomo en el suelo de los cultivos, también está ligada a la adición de herbicidas, insecticidas y

fungicidas.

Si bien, los valores de pH influyen en la concertación de plomo en el suelo, los resultados muestran

que no hay una relación clara entre estos dos factores, por lo que no se puede decir que a cierto pH,

se va a tener tal concentración de plomo en suelo. Sin embargo, es claro que el pH en el suelo a

nivel de superficie es menos ácido que a nivel de raíz, y por lo tanto, la concentración de plomo en

éste último es más alta. No obstante, la combinación de un pH ácido con una alta concentración de

plomo en el suelo, conlleva a que la planta de arroz absorba una mayor cantidad de plomo

solubilizado en el agua que finalmente llega al grano de arroz. A pesar de que existen otros

parámetros que también influyen e interactúan con las trazas de plomo en el suelo, como la materia

orgánica, para este estudio no se tuvo en cuenta el efecto asociado.

Por otra parte, como se comento en la sección 2.3, un cultivo de arroz puede tener entre 1 mes y

medio, a 2 meses para que el grano de arroz espigue, y entre 4 a 5 meses para que se pueda recoger.

Claramente, la concentración de plomo en el grano de arroz para un cultivo de 1 mes y medio, es

importante si se realiza un análisis de riesgo por exposición al plomo, pero es aun más importante,

cuando la concentración de plomo en un cultivo de 4 meses (para recoger) es el doble de la

encontrada inicialmente.

A pesar de haber tomado muestras en pocos puntos del área escogida, es claro que la relación

estimada para el t iempo del cultivo y la concentración de plomo en el suelo fue bastante ajustada, lo

cual se ve reflejado en el R2 de la estimación. La estimación muestra que la concentración de plomo

en el suelo es muy importante sobre la concentración de plomo en el grano de arroz, dado que el

coeficiente β3 es mayor que el coeficiente β2. Como resultado de lo anterior, se puede decir que a

una determinada concentración de plomo en el suelo, se puede tener una determinada concentración

9 En el último muestreo, la concentración de plomo en el agua, fue casi nula.

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de plomo en el grano de arroz, durante un tiempo determinado de cultivo, para un pH entre 6.2 a

7.1.

Por otra parte, el agua de riego y el pH del suelo son factores importantes en la presencia de plomo

en el suelo (siendo aparentemente el agua de riego más importante que el pH del suelo), la

estimación de la relación entre estos factores no fue muy ajustada, por lo que no se puede decir con

claridad el grado de importancia de cada una de las variables implicadas en la estimación. Sin

embrago, la estimación de la relación puede ser más ajustada si se realizan más muestreos de agua

de riego y se tiene en cuenta la adición de plomo al suelo, por parte de los herbicidas, insecticidas y

fungicidas.

El riesgo de exposición de los humanos al plomo, es mucho más importante en los niños de bajo

peso, que en los adultos más vulnerables como la mujer. Es claro que el riesgo no depende de la

edad del individuo, pero sí del peso corporal, por lo que se puede decir que entre menor sea el peso

de la persona, mayor es el riesgo a la exposición.

Finalmente, al comparar los valores de la tabla 12 con el valor máximo de exposición establecido en

este trabajo (en este caso, la máxima permitida en agua potable, tabla 11), los valores de exposición

para niños están en el límite o lo superan, por lo que los niños corren más riesgo de contraer efectos

negativos en la salud, y más aun cuando el cuerpo de un niño demanda más alimento para su

desarrollo corporal y mental.

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6. RECO MENDACIO NES PARA TRABAJO S FUTURO S

Con base en lo visto durante el desarrollo de esta investigación, y con el fin de obtener resultados más exactos, es pertinente tener en cuenta los siguientes aspectos:

En la sección 1.2.2.2 se comento que el pH y la materia orgánica afectan la interacción entre el

plomo y suelo. Para este estudio, solamente se tuvo en cuenta la interacción del pH del suelo, por lo

que sería interesante incluir la influencia de la materia orgánica.

Al observar los resultados del modelo estadístico lineal general, es claro que la cantidad de datos o

muestreos son suficientes para encontrar una estimación de la relación entre el plomo del grano de

arroz, y tiempo del cultivo y concentración de plomo en el suelo. Sin embrago, a pesar de obtener

un R2 cercano a 1 en la estimación, como cualquier análisis estadístico, es necesario realizar más

muestreos que permitan obtener una estimación más ajustada de la relación entre variables

independientes y dependiente.

Así como en este estudio se encontró plomo en el grano de arroz, y junto a un caso reciente de

arsénico en cultivos de arroz en Estados Unidos (Fernández, EROSKI, 2005), seria interesante

analizar si también hay trazas de otros metales pesados como el cadmio, el cual es uno de los más

importantes a nivel de contaminación ambiental y efectos negativos en la salud humana.

Finalmente, es pertinente comentar que después de que un cultivo de arroz es recogido, los

agricultores o propietarios de los cultivos, lo transfieren o venden a los molinos, quienes finalmente

realizan un proceso de limpieza al grano de arroz para posteriormente comercializarlo en el

mercado nacional. Con esto, sería interesante hacer un análisis de plomo en el grano de arroz que

sale del molino, para corroborar la presencia de este metal.

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BIBLIO GRAFIA

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[27] UNIVERSIDAD DE LOS ANDES., LABORATÓRIO DE INGENIERIA AMBIENTAL – CIIA., STANDAR METHODS., Método por Absorción Atómica Tradicional, procedimiento Nº 29. 2005. [28] UNIVERSIDAD DE LOS ANDES., LABORATÓRIO DE INGENIERIA AMBIENTAL – CIIA., STANDAR METHODS,. Método por Absorción Atómica Tradicional, procedimiento Nº 35. 2005. [29] UNIVERSIDAD DE LOS ANDES., LABORATÓRIO DE INGENIERIA AMBIENTAL – CIIA., STANDAR METHODS,. Método por Absorción Atómica Tradicional, procedimiento Nº 66. 2005. [30] FERNANDEZ MERCÉ. DIÁRIO DE LA SEGURIDAD ALIMENTARIA, EROSKI., Arroz Contaminado por Arsénico en Estados Unidos. Agosto de 2005. (http://www.consumaseguridad.com/web/es/investigacion/2005/08/30/19809.php) [31] MONTGOMERY, DOUGLAS C., Diseño y Análisis de Experimentos. 2ª. ed. México 2002. [32] SHELDON M. ROSS., Probabilidad y Estadística para Ingeniería y Ciencias. 2ª. ed. México. 2001.

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ANEXO S

APENDICE A: MEMO RIAS DE CALCULO S Riesgo de exposición:

1. ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) 000364.082*365*55

82*365*2*01.0=⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=aguaCDI mg/kg*día (valor referencia)

2. ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) 000133.082*365*55

82*365*4.0*3*55400*11.05, =⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=parrozCDI mg/kg*día (mujer)

3. ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) 000340.082*365*55

82*365*4.0*3*55400*28.06, =⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=parrozCDI mg/kg*día (mujer)

4. ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) 000278.082*365*55

82*365*4.0*3*55400*23.07, =⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=parrozCDI mg/kg*día (mujer)

5. ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) 000281.012*365*26

12*365*4.0*3*55400*11.05, =⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=parrozCDI mg/kg*día (niño)

6. ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) 000716.012*365*26

12*365*4.0*3*55400*11.06, =⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=parrozCDI mg/kg*día (niño)

7. ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) 000588.012*365*26

12*365*4.0*3*55400*11.07, =⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=parrozCDI mg/kg*día (niño)

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Modelo estadístico lineal general:

1) Desarrollando los valores de la matriz (1), para encontrar β1, β2, y β3:

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎡=

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

951.5205.262.0

7.39355.1012.3855.1015.36112.38114

3

2

1

βββ

y sacando la inversa de la matriz anterior, para luego multiplicarla vectorialmente:

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎡=

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

−−

−−

3

2

1

951.5205.262.0

04.0021.041.0021.017.067.0

41.067.002.6

βββ

se obtiene que:

β1 β2 β3

-0.19 0.053 0.086

Con un error del 92 %.

Tabla de datos:

yt Xt2 (β2) Xt3 (β3) Car (mg/kg –bs) T (meses) Cs (mg/kg –bs)

0 1,5 9 0,11 1,5 11,5 0,28 4 12,3 0,23 4 5,4

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APENDICE B: FO TO GRAFIAS

Foto 1: muestreo de agua de la Q. Agua Sucia, punto 1.

Fotos 2 y 3: muestreo de agua de la Q. Agua Sucia y C. Río Combeima, 50 metros aguas abajo del punto 1.

Puntos 2 y 3.

Foto 4: cultivo de un mes y medio (arroz espigando).

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Fotos 5 y 6: muestreo de agua, suelo y grano de arroz. Puntos 4 y 5

Foto 7: Cultivo de arroz listo para recoger (se estaba recogiendo)

Fotos 8 y 9: muestreo de suelo y grano de arroz, 100 metros aguas abajo de los puntos 4 y 5. Puntos 6 y 7