Desarrollo y validación de un método ambientalmente amigable para determinación de metales pesados en pastos
DOI:
https://doi.org/10.22267/rcia.163302.48Palabras clave:
Cadmio, digestión, extracción, plomo, ultrasonido.Resumen
Los metales pesados son peligrosos para los seres vivos y el medio ambiente, pues no pueden ser degradados y pueden llegar a los seres humanos a través la cadena trófica, por lo tanto, su determinación en diferentes matrices para consumo humano y animal, es de vital importancia. La metodología más utilizada para su extracción, es cenizas, la cual conlleva a tiempos largos de análisis y elevado consumo de energía, por esta razón, en el presente trabajo se desarrolló y validó un método ambientalmente amigable para la digestión y extracción de Cd+2 y Pb+2 en pastos, utilizando ultrasonido y espectroscopia de absorción atómica. Se evaluaron diferentes variables que afectan la digestión, como posición en el ultrasonido, peso de muestra, solvente, volumen del solvente, tiempo de sonicación y tipo de recipiente, en muestras de pastos dopadas con los metales, teniéndose como variable de respuesta, el porcentaje de recuperación. Las condiciones para extraer Cd+2 y Pb+2 en estas pasturas, fueron: 0,50g de tejido vegetal; 3,00mL de HCl:HNO3-3:1 expuestos 60min al ultrasonido, en tubos de vidrio cónicos. Este procedimiento mostró un comportamiento lineal en el rango de 0,50 - 8,00mg/Kg con R2 de 0,99 tanto para Cd como para Pb. Los límites de detección y cuantificación, fueron 0,25 y 0,43mg/Kg para Cd; 0,22 y 0,37mg/Kg para Pb. La metodología propuesta, se comparó con la técnica clásica y permitió determinar niveles trazas de estos metales tóxicos, en forraje proveniente del Magdalena medio, con porcentajes de recuperación de
97,54 y 98,62%, respectivamente.
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ALEIXO, P.C.; SANTOS, J. D.; TOMAZELLI, A.C.; RUFFINI,I.A.; BERNDT, H. D; RUG, F.J. 2004. Cadmium and lead determination in foods by beam injection flame furnace atomic absorption spectrometry after ultrasoundassisted sample preparation. Anal. Chim. Acta. 512:329 - 337. doi: org/10.1016/j.aca.2004.02.049.
ARAIN, M.B.; KAZI ,T.G.; JAMALI, M.K.; JALBANI, N.;AFRIDI, H.I.; SARFRAZ, R.A.; SHAH, A.Q. 2007. Determination of toxic elements in muscle tissues of five fish species using ultrasound‐assisted pseudodigestion by electrothermal atomic absorption spectrophotometry:optimization study. Spectrosc. Lett. 40:861 - 878. doi:10.1080/00387010701521868.
BAKKALI, K.; RAMOS, M. N.; SOUHAIL, B.; BALLESTEROS,E. 2009. Characterization of trace metals in vegetables by graphite furnace atomic absorption spectrometry after closed vessel microwave digestion. Food Chem. 116:590 - 594. doi: org/10.1016/j.foodchem.2009.03.010
BONANNO, G; BORG, J.A; DI MARTINO, V. 2017. Levels of heavy metals in wetland and marine vascular plants and their biomonitoring potential: A comparative assessment. Sc. of The Total Env. 576:796-806. doi:10.1016/j.scitotenv.2016.10.171.
BRUNORI, C.; IPOLYI, I.; MACALUSO, L.; MORABITO R. 2004. Evaluation of an ultrasonic digestion procedure for total metal determination in sediment reference materials. Anal. Chim. Acta. 510:101 - 107. doi.org/10.1016/j.aca.2003.12.049.
CESPÓN, R.; YEBRA, B, Y. 2008. Determination of trace metals in urine with an on-line ultrasound-assisted digestion system combined with a flow-injection preconcentration manifold coupled to flame atomic absorption spectrometry. Anal. Chim. Acta. 609:184 - 191. doi: 10.1016/j.aca.2008.01.002.
COBB, G.; SANDS, K.; WATERS, M.; WIXSON, M.;DORWARD, K, E. 2000. Accumulation of heavy metals by vegetables grown in mine wastes. Environ. Toxicol.Chem. 19:600 - 607. doi: 10.1002/etc.5620190311.
DUONG, T.; BYEONG, K. L. 2011. Determining contamination level of heavy metals in road dust from busy traffic areas with different characteristics. J. Environ. Manage. 92:554 - 562. doi: org/10.1016/j.jenvman.2010.09.010.
ELIK, A. 2005. Ultrasound assisted pseudo-digestion of street dust samples prior to determination by atomic absorption spectrometry. Talanta. 66:882 - 888. doi:org/10.1016/j.talanta.2004.12.050.
FERRÉ, H. N.; SCHUHMACHER, M.; LLOBET, J.; DOMINGO, J. 2007. Metales pesados y salud. Mapfreguridad. 108:50 - 58.
FIGUEIRAS, A.V.; LAVILLA, I.; BENDICHO C. 2001. Ultrasound-assisted solubilization of trace and minor metals from plant tissue using ethylenediaminetetraaceticacid in alkaline medium. Fresenius J. Anal. Chem. 369:451 - 456. doi: 10.1007/s002160000648.
JAMALI, M.K.; KAZI, T.G.; ARAIN, M.B.; AFRIDI, H.I.;JALBANI, N.; MEMON, A. 2007. Heavy metal contents of vegetables grown in soil, irrigated with mixtures of wastewater and sewage sludge in pakistan, using ultrasonic- assisted pseudo-digestion. J. Agron. Crop Sci.193:218 - 228. doi: 10.1111/j.1439-037X.2007.00261.x.
KABATA, P. A. 2011. Trace elements in soils and plants. 4a. ed. CRC Press, Boca Raton, FL. 505p.
KANTHALE P, M.; GOGATE, PR.; PANDIT, A.B.; WILHELM, A.M. 2003. Mapping of an ultrasonic horn: link primary and secondary effects of ultrasound. Ultrason. Sonochem. 10:331 – 335. doi: 10.1016/S1350-4177(03)00104-4.
KAZI, T.; JAMALI, M.; ARAIN, M; AFRIDI, H.; JALBANI, N.;SARFRAZ, R.; ANSARI R. 2009. Evaluation of an ultrasonic acid digestion procedure for total heavy metals determination in environmental and biological samples. J. Hazard. Mater. 161: 1391 - 1398. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.04.103.
KRISHNA, M.V.B.; ARUNACHALAM, J. 2004. Ultrasoundassisted extraction procedure for the fast estimation of major, minor and trace elements in lichen and mussel samples by ICP-MS and ICP-AES. Anal. Chim. Acta. 522:179 - 187. doi: org/10.1016/j.aca.2004.07.006.
MANUTSEWEE, N.; AEUNGMAITREPIROM, W.; VARANUSUPAKUL, P.; IMYIM A.F. 2007. Determination of Cd, Cu, and Zn in fish and mussel by AAS after ultrasound-assisted acid leaching extraction. Food Chem.101:817- 824. doi: 10.1016/j.foodchem.2005.12.033.
MEREY, R.; MASRI, M.; BOZOU, R. 2002. Cold ultrasonic acid extraction of copper, lead and zinc from soil samples. Anal. Chim. Acta, 452:143 - 148. doi:10.1016/S0003-2670(01)01431-3.
MILLER, J.; MILLER, J. 2000. Estadística y quimiometría para química analítica. Cuarta Edición. Prentice Hall, Madrid. 271 p.
MINKINA, T.; MANDZHIEVA, S.; CHAPLYGIN, V.; BAUER, T.; BURACHEVSKAYA, M.; NEVIDOMSKAYA, D.; SUSHKOVA, S.; ZAMULINA, I. 2016. Content and distribution of heavy metals in herbaceous plants under the effect of industrial aerosol emissions. Journal of Geochemical Exploration. doi: dx.doi.org/10.1016/j.gexplo.2016.05.011.
MIRANDA, D.; CARRANZA, C., ROJAS, C.; JEREZ, C.; FISCHER, G.; ZURITA, J. 2008. Acumulación de metales pesados en suelo y plantas de cuatro cultivos hortícolas, regados con agua del río Bogotá. Rev. Colomb. Cienc. Hortic. 2:180 - 19. doi: http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2008v2i2.1186.
MOLLON, L.C; NORTON, G.J; TRAKAL, L; MORENOJIMENEZ, E; ELOUALI, F.Z; HOUGH, R.L; BEESLEY, L. 2016. Mobility and toxicity of heavy metal(loid)s arising from contaminated wood ash application to a pasture grassland soil. Env Pollution. 218:419-427. doi: 10.1016/j.envpol.2016.07.021.
NASCENTES, C.; KORN, M.; ARRUDA, M. 2001. A fast ultrasound-assisted extraction of Ca, Mg, Mn and Zn from vegetables. Microchem. J. 69:37 - 43. doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0026-265X(00)00192-2.
NAVARRO, J.; AGUILAR, I.; LÓPEZ, M. J. 2007. Aspectos bioquímicos y genéticos de la tolerancia y acumulación de metales pesados en plantas. Ecosistemas. 16(2):10 - 25.
NEGRONI, M. 2009. Microbiología Estomatológica. Fundamentos y guía práctica. Segunda Edición. Editorial Médica Panamericana, México D.C. 656 p.
PRIEGO, C. F.; LUQUE DE CASTRO, M. 2007A. Ultrasoundassisted digestion: A useful alternative in sample preparation. J. Biochem. Biophys. Methods. 70:299 - 310. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jbbm.2006.09.006.
PRIEGO, C. F.; LUQUE DE CASTRO, M. 2007B. Ultrasound in analytical chemistry. Anal. Bioanal. Chem. 387:249 - 257. doi: 10.1007/s00216-006-0966-4.
PRIETO, J.; GONZÁLEZ, C.; ROMÁN, A.; PRIETO, F. 2009. Contaminación y fitotoxicidad en plantas por metales pesados provenientes de suelos y agua. Tropical and Subtropical Agroecosystems, 10:29 - 44.
RASCIO, N.; NAVARI, I. F. 2011. Heavy metal hyperaccumulating plants: How and why do they do it? And what makes them so interesting?. Plant Sci. 180:169 – 181. doi: 10.1016/j.plantsci.2010.08.016.
RUIZ, J.; LUQUE, J.L.y LUQUE DE CASTRO, M.D. 2003. Dynamic ultrasound-assisted extraction of cadmium and lead from plants prior to electrothermal atomic absorption spectrometry. Anal. Chim. Acta. 480:231 - 237. doi:http://dx.doi.org/10.1016/S0003-2670(02)01658-6.
SOYLAK, M.; TUZEN, M.; SANTOS, A.; ANDRADE, M.G.; COSTA, S.L. 2007. Optimization of microwave assisted digestion procedure for the determination of zinc, copper and nickel in tea samples employing flame atomic absorption spectrometry. J. Hazard. Mater. 149:264 - 268. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat2007.03.072.
SKOOG, D.; WEST, D.; HOLLER, F.; CROUCH, S. 2005. Fundamentos de Química Analítica. Octava Edición. Thomson, México D.C. 1065 p.
TCHOUNWOU, PB; YEDJOU, CG; PATLOLLA, A.K; SUTTON, DJ. 2012. Heavy metal toxicity and the environment. Molecular, clinical and environmental toxicology. 3: 133-164. doi: 10.1007/978-3-7643-8340-4_6.
TÓTH, G; HERMANN, T.; DA SILVA, M.R.; MONTANARELLA, L. 2016. Heavy metals in agricultural soils of the European Union with implications for food safety. Environ. Int. 88:299 - 309. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.envint.2015.12.017.
WANG, X; CHEN, J; YAN, X; ZHANG, J; HUANG, J, ZHAO, J. 2015 Heavy metal chemical extraction from industrial and municipal mixed sludge by ultrasound-assisted citric acid. J. of Industrial and Engineering Chemistry. 27:368 - 372. doi: 10.1016/j.jiec.2015.01.016.
