NIVA

Toxicidad de Metales

En el agua se pueden encontrar diferentes tipos de metales, los cuales variarán su concentración y forma dependiendo de factores externos de diferente naturaleza (sismos, fuertes lluvias, tratamientos en el agua etc).
Entre otros, algunos de los metales que ejercen toxicidad sobre los organismos hidrobilógicos de interés comercial y ecológico son:

Aluminio (Al)

El aluminio esta disponible sobre toda la superficie de la tierra (8%) presentándose como silicato de aluminio y otras formas solubles. Las variaciones de éste metal pueden ser de origen natural debido a aguas subterráneas acidas que transportan altas concentraciones de aluminio, y/o particularmente en el caso de Chile, alzas asociadas a eventos climáticos o geológicos.

La concentración de hidróxidos de aluminio soluble o insoluble no debe exceder ciertos límites, pero es importante identificar la forma en que éste se presenta para evaluar el grado de toxicidad que ejercerá. Dependiendo de lo anterior, el desarrollo de los peces u otros organismos hidrobiógicos puede ser afectado y por último presentar efectos subletales o altas mortalidades.

La presencia de especies de Al es principalmente controlada por el pH. Con un pH bajo el aluminio tiende a presentarse en su forma lábil (Al3+) más tóxica. Y a pHs altos el aluminio se presenta con formas más complejas como hidróxidos de aluminio o aluminatos que pueden presentar algún grado de insolubilidad. Esta última puede estar también influida por la  presencia de agentes complejos, como materia orgánica (TOC; carbono orgánico total), incidiendo sobre su toxicidad. Por medio de un fraccionamiento por tamaño y carga iónica es posible identificar las diferentes especies y formas de aluminio presente en el agua como: aluminio particulado, disuelto, no lábil y lábil. Siendo éste último, en el caso de los peces, el que posee mayor afinidad branquial y por lo tanto representa mayor toxicidad.

Cadmio (Cd)

El Cadmio es un metal pesado, que normalmente se encuentra en forma de impurezas en otros minerales. En Chile podría estar asociado a la condición geológica y climática local.

La toxicidad del cadmio esta principalmente relacionada con las especies disueltas  como  iones libres (Cd2+).  La toxicidad aumenta al aumentar la temperatura, disminuir la  dureza del agua y el oxigeno disuelto. Cambios de pH, interacción con otros metales, tipos de organismos, también son factores importantes en relación a su grado de toxicidad. Los estudios confirman que la toxicidad o la bioacumulación son variables dependientes del pH y el nivel de calcio. No obstante, dada su importancia a nivel  nacional sus efectos deben ser estudiados teniendo en consideración la realidad natural local.

La importancia del cadmio radica en el efecto adverso que puede provocar en la viabilidad y fisiología de los peces, y en el ámbito local, asociado a la industria mitilicultora por su posible bioacumulación.

Cobre (Cu)

El cobre es un metal que comúnmente se presenta en aguas superficiales. Las fuentes de aporte de cobre en Chile, normalmente se relacionan con la geología local y en respuesta a eventos geológicos y climáticos puntuales.

La toxicidad del cobre varía según su especie presente y la química del agua. La toxicidad esta atribuida a las especies inorgánicas, principalmente el Cu2+, pero también CuOH+, Cu(OH)2 y Cu2(OH)22+ (Chakoumakos et al., 1979). El método para identificar las distintas especies de cobre es complejo y normalmente la interpretación de su toxicidad se basa en concentraciones totales.

Algunos de los parámetros de calidad de agua que modulan la toxicidad del cobre, son: alcalinidad, dureza, pH, temperatura, fuerza iónica y materia orgánica.

Hierro (Fe)

El hierro es un metal esencial para todos organismos vivos y es el segundo  metal más  abundante en la Tierra (cerca  del 4,7% de la corteza de la Tierra es hierro). Debido a que forma parte de la hemoglobina de la sangre de los peces, debe ser incluido como uno de los ingredientes de su dieta. Cuando el hierro se presenta con una concentración demasiado alta en el agua, puede causar daño a los peces e incluso la muerte. El hierro se puede presentar en diferentes estados, Fe2+ (hierro ferroso) y Fe3+ (hierro férrico). Cuando el Fe2+, entra en contacto con el aire, se oxida a Fe3+. En peces, esta reacción puede generar obstrucción branquial por acumulación de hidróxido de hierro, causando efectos subletales o mortalidad. El tiempo que demore en presentarse esta adherencia de hierro, va a depender del pH del agua, su salinidad y su temperatura.

En pisciculturas con altas concentraciones de Fe2+, especialmente en aquellas en que el agua utilizada proviene de pozos (bajo oxígeno), cuando el agua entra en contacto con el aire, se activa el proceso de oxidación y por ende la precipitación de oxido de hierro, proceso que comúnmente ocurre directamente en los estanques con peces. Un bajo pH y bajas temperaturas harán que se produzca una mayor concentración de hierro como Fe2+ (hierro ferroso). La toxicidad del hierro va a depender del contacto con elementos orgánicos, ya que diferentes investigaciones han demostrado que la toxicidad se reduce en relación al aumento de materia orgánica (TOC) en el agua. Investigaciones en smolt de salmón muestran que los estudios de hierro deben considerar el estado de oxidación y pH para establecer el potencial efecto tóxico de este metal.

Cinc (Zn)

El Cinc es un metal traza esencial, y actúa como cofactor de funciones bioquímicas relacionadas con la expresión génica, por lo que incide en las etapas tempranas del desarrollo de diferentes organismos, condición de interés para la industria acuícola nacional. Mayor información en Publicaciones.

En la naturaleza hay una fuerte presencia de este metal, como carbonato y en yacimientos o betas. Comúnmente el cinc se encuentra asociado a otros metales. Existen diferentes especies de cinc en aguas naturales. Las concentraciones de las diferentes especies están controladas por varios factores (solubilidad de carbonato e hidróxido, adsorción-desorción del material suspendido y complejos orgánicos e inorgánicos). En general un aumento de pH y alcalinidad reducirá la especie iónica tóxica, y por consiguiente disminuirá su toxicidad.  

Los estudios de toxicidad aguda por cinc en salmónidos son escasos, y existe limitada información sobre los efectos a largo plazo, toxicidad letal y sub-letal. Grandes variaciones entre una toxicidad aguda y crónica, se pueden explicar parcialmente por la química del cinc,  pero también por la dureza del agua, especie, etapa de vida, aclimatación y tiempo de exposición de los peces.

(Fuente: “Calidad del agua para el cultivo de smolts en Chile”. 2009. NIVA Chile Ed. 138 pp.)