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i
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El presente trabajo se realizó en el Departamento de Medio Ambiente, en el
laboratorio de Contaminación Ambiental del Centro Interdisciplinario de Investigación
para el Desarrollo Integral Regional Unidad Sinaloa del Instituto Politécnico Nacional
(CIIDIR-IPN), bajo la dirección del Dr. Héctor Abelardo González Ocampo y la Dra.
Guadalupe Durga Rodríguez Meza. El presente trabajo fue apoyado
económicamente a través de los proyectos SIP (IPN) 20130398 y FOMIX 144280. La
alumna María Cecilia Parra Olivas agradece al CIIDIR-IPN por su apoyo e
infraestructura prestados para la realización del presente trabajo de investigación. Al
CONACYT por el apoyo con la beca con clave 489300 y al IPN por las becas
otorgadas (Beca Institucional y Beca PIFI).
v
DEDICATORIA
A dios,
a mis padres y esposo
quienes me alentaron y apoyaron para continuar,
cuando parecía que me iba a rendir.
vi
AGRADECIMIENTOS
Quiero expresar mi más sincero agradecimiento y admiración al Dr. Héctor
González Ocampo y la Dra. Guadalupe Durga Rodríguez Meza, directores de este
estudio, por haberme brindado la oportunidad de adentrarme en el mundo de la
investigación y realizar esta tesis, por su paciencia, apoyo y orientación en todo
momento.
A los miembros de mi comité tutorial, Dra. Gaby, Dr. Antonio Luna, Dr. Mario
Bueno y Dr. Gerardo Rodríguez, por sus valiosos comentarios y aportaciones.
A todos los excelentes investigadores que participaron en mi formación a
través de las clases impartidas, a mis compañeros y personal administrativo siempre
amable y servicial, pero especialmente a aquellas personas que contribuyeron
directamente en las diferentes etapas de esta investigación: Jaqueline, Nancy,
Marisol, Odette, Alba, Yessenia, Gaspar, Sofía, Lolita.
Quiero agradecer la ayuda recibida más allá de lo académico, en los
momentos de mayor dificultad, su capacidad de ver “el elefante completo” me
brindaron respuestas y consuelo. Gracias Dra. Diana Escobedo y Kenya.
vii
ÍNDICE
AGRADECIMIENTOS vi
GLOSARIO ix
INDICE DE FIGURAS x
ÍNDICE DE CUADROS xii
RESUMEN xiii
ABSTRACT xiv
I. INTRODUCCIÓN 1
II. ANTECEDENTES 4
III. JUSTIFICACIÓN 6
IV. HIPÓTESIS 7
V. OBJETIVOS 7
V.1. Objetivo general 7
V.2. Objetivos específicos 7
VI. MATERIALES Y MÉTODOS 8
VI.1. Área de estudio 8
VI.2. Método de muestreo 9
VI.3. Recolecta de muestras 10
VI.4. Análisis de las muestras 11
VI.4.1. Granulometría 11
VI.4.2. Materia orgánica 13
VI.4.3. Concentración de metales en sedimento 13
VI.4.4. Fracción biodisponible de metales en sedimento 14
VI.4.5. Concentración de metales en tejidos de Rhizophora mangle 14
VI.4.6. Determinación de metales pesados 14
VI.5. Factor de enriquecimiento de metales en el sedimento (FE) 16
VI.6. Análisis estadístico 17
VII. RESULTADOS 18
VII.1. Parámetros fisicoquímicos 18
VII.2. Granulometría 19
VII.3. Materia orgánica 20
VII.4. Concentración de metales 20
viii
VII.5. Metales en sedimento asociado a Rhizophora mangle 22
VII.5.1. Fracción total 22
VII.5.2. Fracción biodisponible 33
VII.5.3. Factor de enriquecimiento (FE) 43
VII.6. Metales en tejidos de Rhizophora mangle 44
VII.7. Correlación entre las concentraciones de metales en sedimento y tejidos de Rhizophora mangle 53
VIII. DISCUSIÓN 57
VII.1. Rhizhophora mangle como bioindicador de exposición ambiental de metales 57
VIII.2. Metales en sedimento asociado a Rhizophora mangle 58
VIII.2.1. Fracción total 58
VIII.2.2. Fracción biodisponible 62
VIII.3. Metales en tejidos de Rhizophora mangle 63
VIII.4. Parámetros fisicoquímicos 65
VIII.5. Granulometría 65
VIII.6. Materia orgánica 66
IX. CONCLUSIONES 67
X. BIBLIOGRAFÍA 68
ix
GLOSARIO
Antropogénico. De origen humano o derivado de la actividad del hombre.
Biodisponibilidad. Proceso mediante el cual ciertos elementos o compuestos
dependiendo de la temperatura, salinidad, pH, humedad y presión, quedan a
disposición de los organismos específicos y no de otros.
Bioindicador. Se refiere al uso de un organismo (o parte del mismo) para determinar
cuantitativamente la calidad de su entorno (Bryan et al., 1985).
Contaminante. Generalmente, cualquier sustancia introducida en el ambiente que
afecta adversamente los recursos naturales o la salud de seres humanos, de animal.
Intemperismo. Proceso de transformación y destrucción de los minerales y las rocas
en la superficie de la Tierra, a poca profundidad, bajo la acción de agentes físicos,
químicos y biológicos.
Límite permisible. Concentración o contenido máximo o intervalo de valores de un
componente, que no causará efectos nocivos a la salud del consumidor.
Metal pesado. Se refiere a aquellos elementos que tienen una densidad mayor a 4.5
gr·cm-3 hasta 7 gr·cm-3.
Metal traza. Son constituyentes menores de los ambientes marino y costero,
ampliamente distribuidos en la columna de agua, la biota y los sedimentos. Por su
baja concentración en el agua de mar 1 mg·kg-1 o valores inferiores a este, se les
denomina microelementos o metales traza.
Mineralización. Transformación de materiales orgánicos a compuestos inorgánicos
o minerales, preferentemente por la acción de microorganismos.
Neumatóforos. Son raíces con geotropismo negativo, es decir, que crecen en
dirección opuesta al suelo, su función principal es facilitar el intercambio de gases en
suelos encharcados o con poca aireación.
Sedimento. Partícula inorgánica o partícula orgánica que es acumulada en la
corteza continental u oceánica de forma inconsolidada.
Sitio RAMSAR. Son humedales que cumplen alguno de los criterios de importancia
internacional como hábitat de aves acuáticas, que han sido desarrollados por el
Convenio de Ramsar.
x
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Localización del complejo lagunar Navachiste. ........................................... 8 Figura 2. Localización de los puntos de muestreo. ................................................... 10 Figura 3. Clases texturales de acuerdo con el modelo de clasificación de
Shepard (1954). .................................................................................................. 12 Figura 4. Distribución de los tipos de sedimentos en los puntos de muestreo del
complejo lagunar Navachiste. ............................................................................. 19 Figura 5. Curvas de calibración: a) Cu, b) Zn, c) Mn, d) Fe, e) Ni y f) Cr. ................ 21 Figura 6. Variación espacio-temporal del contenido de Cu (µg.g-1) en la fracción
total del sedimento del complejo Navachiste. ..................................................... 26 Figura 7. Variación espacio temporal del contenido de Zn (µg.g-1) en la fracción
total del complejo lagunar Navachiste. ............................................................... 27 Figura 8. Variación espacio temporal del contenido de Mn (µg.g-1) en la fracción
total del sedimento del complejo lagunar Navachiste. ....................................... 28 Figura 9. Variación espacio-temporal del contenido de Fe (%) en la fracción total
del sedimento del complejo lagunar Navachiste ................................................. 30 Figura 10. Variación espacio temporal del contenido de Ni (µg.g-1) en la fracción
total del sedimento del complejo lagunar Navachiste. ........................................ 31 Figura 11. Variación espacio temporal del contenido de Cr (µg.g-1) en la fracción
total del sedimento del complejo lagunar Navachiste ........................................ 32 Figura 12. Variación espacio temporal del contenido de Cd (µg.g-1) en la fracción
total del sedimento del complejo lagunar Navachiste. ....................................... 33 Figura 13. Variación temporal de la concentración de Cu (µg.g-1) en la fracción
total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. ................ 37 Figura 14. Variación temporal de la concentración de Zn (µg.g-1) en la fracción
total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. ................ 38 Figura 15. Variación temporal de la concentración de Mn (µg.g-1) en la fracción
total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. ................ 39 Figura 16. Variación temporal de la concentración de Fe (%) en la fracción total
y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. ........................ 40 Figura 17. Variación temporal de la concentración de Ni (µg.g-1) en la fracción
total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. ................ 41 Figura 18. Variación temporal de la concentración de Cr (µg.g-1) en la fracción
total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. ................ 42 Figura 19. Variación temporal de la concentración de Cd (µg.g-1) en la fracción
total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. ................ 43 Figura 20. Variación estacional del contenido de Cu (µg.g-1) en tejidos de R.
mangle. ............................................................................................................... 47 Figura 21. Variación estacional del contenido de Zn (µg.g-1) en órganos de R.
mangle. ............................................................................................................... 48
xi
Figura 22. Variación estacional del contenido de Mn (µg.g-1) en órganos de R. mangle.. .............................................................................................................. 49
Figura 23. Variación estacional del contenido de Fe (µg.g-1) en órganos de R. mangle. ............................................................................................................... 50
Figura 24. Variación estacional del contenido de Ni (µg.g-1) en órganos de R. mangle. ............................................................................................................... 51
Figura 25. Variación estacional del contenido de Cr (µg.g-1) en órganos de R. mangle.. .............................................................................................................. 52
Figura 26. Variación estacional del contenido de Cd (µg.g-1) en órganos de R. mangle. ............................................................................................................... 53
Figura 27. Modelo de regresión lineal y coeficiente de determinación entre contenido de Cu en la fracción biodisponible del sedimento y hojas de Rhizophora mangle. ............................................................................................ 55
Figura 28. Modelo de regresión lineal y coeficiente de determinación que describen la relación del contenido de Mn en la fracción biodisponible del sedimento y hojas de Rhizophora mangle. ......................................................... 56
xii
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro 1. Factor de enriquecimiento (FE) ............................................................... 17
Cuadro 2. Parámetros fisicoquímicos del agua superficial en las tres bahías del sistema lagunar. ..................................................................................... 18
Cuadro 3. Contenido promedio de materia orgánica (%) y clasificación en los sedimento del complejo lagunar Navachiste. Se indican los valores promedio ± DE. ...................................................................................... 20
Cuadro 4. Porcentaje de recuperación de estándares de referencia certificados 1570a, PACS-2 y MESS-3. .................................................................... 21
Cuadro 5. Concentración (µg·g-1) de la fracción total de metales en sedimento asociado a Rhizophora mangle. ............................................................. 23
Cuadro 6. Matriz de coeficientes de correlación que muestra la relación entre la concentración de metales en la fracción total del sedimento, materia orgánica, textura del sedimento y parámetros fisicoquímicos del agua de mar ........................................................................................... 24
Cuadro 7. Concentración de metales (µg.g-1) en la fracción biodisponible del sedimento asociado a Rhizophora mangle............................................. 35
Cuadro 8. Matriz de coeficientes de correlación entre la concentración de la fracción biodisponible y fracción total de metales en el sedimento, materia orgánica, textura del sedimento y parámetros fisicoquímicos del agua de mar. .................................................................................... 36
Cuadro 9. Factor de enriquecimiento de metales en sedimentos adyacentes a Rhizophora mangle, utilizando Sc como elemento normalizador. .......... 45
Cuadro 10. Concentración de metales (µg.g-1) en raíz, tallo y hoja de Rhizophora mangle.................................................................................................... 47
Cuadro 11. Coeficientes de correlación de Spearman (p<0.05) entre la concentración de metales en la fracción biodisponible del sedimento y tejidos de Rhizophora mangle. ............................................................ 55
Cuadro 12. Concentración de cobre y zinc medidos en órganos de mangle registrados en diferentes partes del mundo (μg·g-1 ps). ......................... 65
xiii
RESUMEN
El complejo lagunar Navachiste, Sinaloa, México, cuenta con 10,056 ha de
manglar, de gran relevancia ecológica por lo que se reconoce como sitio RAMSAR.
Una de las amenazas al sistema lagunar son las descargas de aguas residuales a
las bahías Navachiste y Macapule provenientes de drenes agrícolas, acuícolas y
efluentes domésticos, que incluyen organismos patógenos, plaguicidas, metales
pesados, entre otros. De las especies de manglar presentes en el complejo lagunar,
Rhizophora mangle es una especie predominante, que cuenta con raíces adventicias
que disminuyen el flujo de las corrientes y favorecen la precipitación del material
particulado y de los contaminantes. Por tal motivo, se planteó determinar la
concentración de metales pesados (Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Cr y Cd) en tejidos de R.
mangle y evaluar su potencial como bioindicador de exposición ambiental de estos
contaminantes. Para ello, se recolectaron de manera estacional muestras de raíz,
tallo y hoja de cada árbol seleccionado y sedimento asociado al sitio de muestreo. El
tejido se secó y homogenizó para su digestión con HNO3. La absorbancia de los
elementos se determinó por espectrofotometría de absorción atómica (EAA) con
flama aire-acetileno. El análisis estadístico se realizó en SAS versión 9.0. La
concentración promedio de metales en sedimento fue en el siguiente orden:
Fe (2.3%)> Mn (563 µg·g-1)> Zn (60 µg·g-1)> Cr (48 µg·g-1)> Ni (23 µg·g-1)> Cu (16
µg·g-1)> Cd (0.45 µg·g-1). El Cd y Zn presentaron “enriquecimiento” en los sedimentos
de las bahías Navachiste y Macapule durante todo el año, que se asocia al uso
intensivo de agroquímicos de la zona agrícola adyacente. En hoja y tallo de R.
mangle el contenido de metales fue en el orden Mn>Fe>Zn>Cu>Cr>Ni>Cd y en raíz
Fe>Mn>Zn>Cu>Cr>Ni>Cd, las concentraciones encontradas sugieren estrategias de
inmovilización de Fe y Cu en raíz y translocación de Mn a hojas. Se determinó una
fuerte correlación (>0.75) entre los contenidos de Mn en el sedimento y de hoja, que
se mantiene durante todo el año por lo que su concentración en la hoja de R. mangle
puede emplearse como un indicador biológico de exposición ambiental de Mn.
Palabras clave: Bioindicador, metales pesados, Golfo de California, mangle rojo.
xiv
ABSTRACT
The lagunar complex of Navachiste, Sinaloa, Mexico, has 10,056 ha of
manglar, of great ecological importance because of what it´s known as RAMSAR site.
One trend of the lagunar system are the downloads of waste water to Navachiste and
Macapule bays from agricultural, aquaculture and households seawares, which
includes pathogen organisms, pesticides, heavy metals, among others. Among the
species of mangle presented in the lagunar complex, Rhizophora mangle is the
dominant specie, that has secondary roots which reduces the current flow and
improve the precipitation of particulate material and pollutants. This is why, was
planted to determine the amount of heavy metals (Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Cr and Cd) in
R. mangle tissue and evaluates its potential as bioindicator of environmental
exposure to this pollutants. For this was collected samples seasonally from the root,
stem and leaf of each selected tree and sediment associated to the sampling site.
The tissue was dried and homogenized to the digestion with HNO3. The absorbance
of the elements was determined by atomic absorption spectrophotometry (EAA) with
air-acetylene flame. The statistical analysis was carried out in SAS version 9.0. The
metals mean concentration in sediment was in the following order: Fe (2.3%)> Mn
(563 µg·g-1)> Zn (60 µg·g-1)> Cr (48 µg·g-1)> Ni (23 µg·g-1)> Cu (16 µg·g-1)> Cd (0.45
µg·g-1). The Cd and Zn presented “enrichment” in the sediments of Navachiste and
Macapule Bay during the whole year, which can be associated to the intensive use of
agrochemicals of the adjacent agricultural zone. In the leaf and stem of R. mangle the
amount of metals was in the order of Mn>Fe>Zn>Cu>Cr>Ni>Cd and in the root
Fe>Mn>Zn>Cu>Cr>Ni>Cd, the concentrations found suggested strategies of
immobilization of Fe and Cu in root and translocation of Mn in leafs. Was determine a
strong correlation (>0.75) among the contents of Mn in sediment and leaf, which is
maintained during the year this is why the concentration in R. mangle in leaf can be
used as biological indicator of environmental exposure to Mn.
Key words: Bioindicator, heavy metals, California Gulf, red mangle.
1
I. INTRODUCCIÓN
Los manglares son ecosistemas en las que predominan distintas especies
conocidas como “mangle”, un árbol o arbusto con ramas descendentes que llegan al
suelo y se arraigan en él, y tienen la particularidad de ser plantas resistentes a la
salinidad del agua, se desarrollan en las planicies costeras de los trópicos húmedos
cerca de las desembocaduras de ríos y arroyos o alrededor de esteros y lagunas
costeras, además sirven de transición entre los ecosistemas terrestres y los
ecosistemas marinos (CONABIO, 2009). A nivel mundial, están representados por 70
especies tropicales y subtropicales, 28 géneros y 19 familias (Lewis et al., 2011), su
cobertura se ha estimado en 152.308 km2 (Spalding et al., 2010) y 137.760 km2 (Giri
et al., 2011).
En México predominan cuatro especies de mangle: Rhizophora mangle
(mangle rojo), Laguncularia racemosa (mangle blanco), Avicennia germinans
(mangle negro, madre de sal) y Conocarpus erectus (mangle botoncillo). Todas estas
especies están sujetas a protección especial de acuerdo a la NOM-059-SEMARNAT-
2010 y ocupan en el estado de Sinaloa una superficie mayor a 80,000 ha, que
representa el 10.5 % de la superficie de manglar del país. Los manglares brindan una
gran variedad de servicios ambientales, son zonas de alimentación, refugio y
crecimiento de juveniles de crustáceos y alevines, controlan la erosión y protegen las
costas, mejoran la calidad del agua al funcionar como filtro biológico, mantienen
procesos de sedimentación y sirven de refugio de flora y fauna silvestre (CONABIO,
2009). A pesar de su papel en el entorno, los mangles han sido explotados y
sometidos a prácticas de aprovechamiento inadecuados como recuperación de
tierras y silvicultura sostenible, agricultura y acuicultura (MacFarlane et al., 2007). Su
proximidad con el desarrollo urbano, ha incrementado los efectos adversos sobre
estos ecosistemas por la entrada de contaminantes, entre los que se encuentran los
metales pesados (MacFarlane y Burchett, 2002), lo que representa un riesgo para la
biota y la salud humana.
2
Los metales pesados se encuentran entre los contaminantes más serios en el
ambiente natural debido a sus problemas de toxicidad, persistencia y bioacumulación
(MacFarlane y Burchett, 2000). Los sedimentos de manglar tienen una capacidad
extraordinaria de acumular metales en formas que son poco biodisponibles y difíciles
de remover, debido a sus propiedades físicas y químicas, caracterizadas por su
condición reductora y por ser ricos en materia orgánica y en sulfuros (Vane et al.,
2009). No obstante, por cambios en las propiedades del sedimento como pH,
contenidos de limos y arcillas, salinidad, potencial redox y por alteración de las
condiciones anaeróbica y aeróbica, entre otros, los metales pueden removilizarse o
resuspenderse hacia la columna de agua, convirtiéndose en fuentes secundarias de
contaminación (Tam y Wong, 1996).
En los sedimentos de manglar predominan las condiciones reductoras, bajo
las cuales los oxi-hidróxidos se reducen y se disuelven, liberando los metales
asociados a la columna del agua. Dado que las aguas del sistema de manglar son
ricas en sulfuro disuelto, debido al metabolismo predominante de la reducción del
sulfato del sedimento, muchos de los metales liberados a la columna de agua
precipitan eficientemente como sulfuros insolubles (Lacerda et al., 1997).
Adicionalmente, los manglares tienen influencia sobre la movilidad de los metales, a
través de la disminución del oxígeno disuelto producido por la descomposición de la
materia orgánica, producto de la hojarasca (Ramos e Silva et al., 2006), por lo tanto,
los cambios estacionales en la geoquímica redox del sedimento pueden tener una
fuerte influencia sobre la movilidad y biodisponibilidad de los metales (Koretsky et al.,
2006).
El término bioindicador se refiere al uso de un organismo (o parte del mismo)
para determinar cuantitativamente la calidad de su entorno (Bryan et al., 1985). Esto
implica la selección de una especie que acumula metales pesados, para ser
monitoreados y medir la exposición a diversos niveles de concentración en el
ambiente (Ernst y Peterson, 1994). Estos bioindicadores deben ser sedentarios o
residentes en el área de interés, fácil de identificar y colectar, abundantes, de vida
3
larga, disponibles todo el año y tener una distribución geográfica amplia, y ser
tolerantes a los contaminantes (Wittig, 1993). Los manglares cumplen con todas las
características de bioindicadores potenciales de la contaminación por metales
pesados, como consecuencia de las actividades antropogenicas. Con base, al
gradiente de salinidad, Rhizhophora mangle se encuentra expuesta en primer orden
a los aportes de agua. Por lo anterior, se planteó como objetivo determinar el papel
bioindicador de exposición ambiental de metales pesados de Rhizophora mangle L. a
través de su evaluación espacio temporal en tejido vegetal y sedimento en el
complejo lagunar Navachiste, Sinaloa, México.
4
II. ANTECEDENTES
II.1. Estudios internacionales sobre el uso de manglares como bioindicadores.
Estudios del contenido de metales pesados en manglares son amplios, se
reportan datos para al menos 33 especies y en 12 tejidos, tales como hojas, tallos,
corteza, tronco, ramas, flores, raíces aéreas, raíces sumergidas, plántulas, entre
otros (Lewis et al., 2011). MacFarlane y Burchett (2002) determinaron la
acumulación y distribución de metales pesados en el mangle gris (Avicennia marina)
de Bahía Homebush, Australia, para evaluar su potencial como bioindicador;
concluyendo que las raíces de A. marina se pueden emplear como un indicador
biológico de la exposición ambiental a Cu, Pb y Zn y las hojas para Zn, con
seguimiento temporal.
En 2005, Defew y colaboradores, determinaron en Laguncularia racemosa de
Bahía Punta Mala, Panamá, concentraciones altas en hojas de Fe (35.8 µg·g-1), Zn
(3.7 µg·g-1), Pb (6.2 µg·g-1) y en sedimento de Fe (105 µg·g-1), Zn (56.3 µg·g-1), Pb
(78.2 µg·g-1). Los niveles obtenidos indican de moderada a grave la contaminación
dentro de la bahía, por lo cual, esto representaba una amenaza para la regeneración
y el crecimiento del mangle, sin embargo, estudios biológicos anteriores indicaban
regeneración de manglares y dominación de la estructura de soporte por L.
racemosa, junto con un gran número de plántulas y árboles jóvenes.
Naranjo-Sánchez y Troncoso-Olivo (2008) determinaron los contenidos de Cd,
Cu, Zn y Pb en órganos de Rhizophora mangle de la Ciénaga Grande de Santa
Marta, Caribe Colombiano, concluyeron que existen diferencias significativas en los
contenidos de Cd, Cu y Zn entre órganos de R. mangle, y encontraron el siguiente
orden de concentración: raíces absorbentes > tallo > hojas jóvenes > hojas adultas >
raíces aéreas.
5
II.2. Estudios nacionales.
La concentración de metales pesados se ha analizado a lo largo de las
lagunas costeras del estado de Sinaloa con diferentes grupos taxonómicos, como
moluscos, crustáceos y algas. Páez Osuna y Ruíz Fernández (1995) evaluaron
concentraciones de metales pesados (Fe, Mn, Ni Cu, Co, Cd, Cr y Zn) en Penaeus
vannamei de ambientes estuarinos y marinos en el Estero de Urías y Huizache-
Camainero. Las concentraciones de metales pesados, con la excepción de Fe, se
encontraron dentro de los rangos de organismos similares de otros lugares.
Páez-Osuna et al. (2000), evaluaron macroalgas como bioindicadores de la
disponibilidad de metales pesados en las lagunas costeras de la región subtropical
del Pacífico de México, un punto de muestreo fue la Bahía de Navachiste donde
Codium amplivesiculatum presentó concentraciones en el siguiente orden
Fe>Mn>Zn>Ni>Cu>Co>Cd>Cr. Los autores concluyen que las macroalgas fueron
eficaces bioindicadores, sin embargo la desventaja de utilizar macroalgas como
bioindicadores en la costa del Pacífico subtropical de México está relacionada con la
incertidumbre de los patrones de absorción de metales entre las diferentes especies
presentes.
En 2006, Orduña-Rojas y Longoria-Espinoza evaluaron el contenido de
metales en Ulva lactuca L. de la Bahía de Navachiste (sureste del Golfo de
California) Sinaloa, México, encontrando que las concentraciones más altas de Fe
fueron observadas en agosto, Cu en diciembre, Zn en abril, Pb en febrero y para Cd
fueron relativamente bajas en comparación con el resto de los metales sin
variaciones durante las estaciones analizadas. La abundancia relativa de metales en
Ulva lactuca fue en el siguiente orden: Fe> Zn> Pb> Cu> Cd.
6
III. JUSTIFICACIÓN
Actualmente, no se ha realizado estudios de retención de metales pesados en
tejidos de mangle del complejo lagunar Navachiste, que permita evaluar la
bioacumulación y su potencial como bioindicador de la contaminación ambiental
tomando en cuenta que es una zona donde se vierten aguas agrícolas, acuícolas y
domésticas, que incluyen gran cantidad de contaminantes entre ellos metales
pesados.
7
IV. HIPÓTESIS
Rhizophora mangle L. es un bioindicador de exposición ambiental de metales
pesados en el complejo lagunar Navachiste, Sinaloa, México.
V. OBJETIVOS
V.1. Objetivo general
Determinar si Rhizophora mangle L. es un bioindicador de exposición
ambiental de metales pesados en el complejo lagunar Navachiste, Sinaloa, México.
V.2. Objetivos específicos
1. Determinar el contenido de Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Cr, Cd y Sc en los sedimentos
asociados a Rhizophora mangle.
2. Determinar el factor de enriquecimiento (FE) en las muestras de sedimento
(FE).
3. Determinar la concentración de Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Cr y Cd en raíz, tallo y hoja
de R. mangle.
4. Determinar la correlación entre las concentraciones de metales en sedimento
y órganos de R. mangle.
5. Determinar la variación estacional de la concentración de metales pesados en
el complejo lagunar Navachiste.
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actividad de huracanes o vientos; se detecta sedimentación terrígena. Respecto a la
salinidad, de acuerdo con Escobedo et al. (1999), fluctúa entre 30 y 45 ‰, con las
salinidades máximas durante el verano y las mínimas en invierno; esto es debido a
que en su mayor parte es somero y los aportes de aguas continentales hacen que las
concentraciones de sales sean fluctuantes en diversas épocas del año con
prevalencias de gradientes hiposalinos, en las áreas de influencia de las descargas
de los drenes. El clima predominante corresponde al Bw(h') hw(e) seco cálido,
extremoso, con lluvias en verano.
El complejo lagunar Navachiste engloba más de 10,056 ha de manglar,
constituidos principalmente por las especies Laguncularia racemosa, Avicennia
germinans, Rizophora mangle y Concarpus erectus (Monzalvo-Santos, 2006). Esta
zona se encuentra catalogada dentro del Área Natural Protegida Islas del Golfo de
California (DOF, 1978) y desde 2008 este complejo lagunar fue registrado como sitio
RAMSAR (RAMSAR, 2012).
VI.2. Método de muestreo
Se empleó el método de muestreo dirigido, se establecieron 12 puntos de
muestreo en el complejo lagunar Navachiste (Figura 2), cuatro en cada bahía. Para
Navachiste y Macapule se ubicaron tres puntos en las zonas con mayor aporte de
aguas residuales y el cuarto en la zona de menor influencia como punto control
(puntos 8 y 9). La Bahía San Ignacio se estableció como control para el estudio, dado
que no presenta descargas de aguas residuales; los puntos de muestreo se ubicaron
en las zonas de mayor densidad de manglar. La frecuencia del muestreo se
estableció de forma estacional, durante los meses de marzo, junio, septiembre y
diciembre del año 2013.
VI.3.
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de a
Los
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salin
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mues
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proce
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11
VI.4. Análisis de las muestras
Previo al análisis de las muestras, el sedimento fue secado en horno a
temperatura de 45 °C; se fraccionaron en dos partes, una se conservó para realizar
análisis de granulometría y la otra se homogenizó en mortero de porcelana para
realizar análisis de metales pesados y materia orgánica. Las muestras de raíz, tallo y
hoja de R. mangle fueron secadas por separado en un horno a una temperatura de
60 °C y procesadas con un triturador de granos para su posterior digestión ácida.
VI.4.1. Granulometría
La textura del suelo se define como la proporción relativa de grupos
dimensionales de partículas (arena, limo y arcilla), las cuales al combinarse generan
clases texturales y proporcionan una idea general de las propiedades físicas del
suelo. Para determinar las características texturales del sedimento se utilizaron dos
técnicas, para fracción gruesa el método propuesto por Folk (1974) y para fracción
fina el procedimiento de Bouyoucos descrito en la NOM-021-SEMARNAT-2000.
Para ello, la metodología de Folk (1974) se aplica para sedimentos
dominantemente arenosos-gravosos, y se utilizaron 50 g de muestra seca colocada
en los tamices espaciados de 63 μm, 105 μm, 125 μm, 149 μm, 250 μm, 500 μm, 1
mm y 4.75 mm. En un rotap se colocaron los tamices y se pusieron en agitación
durante 10 min. Posteriormente, la masa de sedimento retenida en cada tamiz se
pesó, y se estimó en porcentaje el contenido de arenas, limos y arcillas con la
siguiente ecuación:
fmX
n
Donde:
f = porcentaje en peso de cada una de las clases de tamaños;
m = número de clases de tamaño;
n = 100 cuando f está en porcentaje.
El procedimiento de Bouyoucos descrito en el método AS-09 de la NOM-021-
SEMARNAT-2000 para textura fina, consistió en pesar 50 g de sedimento seco y
12
Figura 3. Clases texturales de acuerdo con el modelo de clasificación de Shepard (1954).
ponerlo en un vaso de precipitado de 250 mL, se adicionó agua hasta cubrir la
superficie con una lámina de 2 cm, agregando 25 mL del agente dispersante
(hexametafosfato de sodio), 5 mL de oxalato de sodio y 5 mL de metasilicato de
sodio, la mezcla se dejó reposar durante 5 min y se pasó a un agitador mecánico por
5 min. Posteriormente, el contenido se vació en una probeta de 1 L y se aforó con
agua destilada a 1000 mL con el hidrómetro dentro. A continuación se agitó con un
émbolo, unas 10 veces para lograr homogeneidad de las partículas. Las lecturas con
el hidrómetro se realizaron a los 40 s para la separación de partículas mayores de
0.05 mm (arena) y 2 h para partículas de diámetro mayores de 0.002 mm (limos y
arena), en ambos casos, se tomó la temperatura y las lecturas del hidrómetro se
corrigieron agregando 0.36 por cada 1 °C arriba de 19.5 °C o restando la misma
cantidad por cada 1 °C debajo de dicha temperatura. La cantidad de arenas, limos y
arcillas se estimó con base a los datos corregidos y las siguientes ecuaciones:
Arena (%) = 100 - (L1 x 2) ± (factor de corrección por temperatura, T1)
Arcilla (%) = (L2 x 2) ± (factor de corrección por temperatura, T2)
Limo (%) = 100 - (% de arena + % de arcilla)
Donde:
L1= Lectura 1 (40 s);
L2= Lectura 2 (después de 2 h);
T1= Temperatura 1 (40 s);
T2= Temperatura 2 (después de 2 h).
A partir de los porcentajes de
arenas, arcillas y limos, se relacionaron
los valores porcentuales entre sí, de
acuerdo con el método de Shepard
(1954) (Figura 3).
13
VI.4.2. Materia orgánica
Para determinar la materia orgánica se empleó el método de Walkley y Black
descrito en el método AS-07 de la NOM-021-SEMARNAT-2000. Este método se
basa en la oxidación de carbono orgánico de una muestra de 0.5 g de suelo seco
pasado por un tamiz de 0.5 mm, por medio de una disolución de 10 mL de dicromato
de potasio y el calor de reacción que se genera al mezclarla con 20 mL de ácido
sulfúrico concentrado. Después de 30 min de reposo, la mezcla se diluyó con 200 mL
de agua destilada, se adicionó 5 mL de ácido fosfórico y 5 a 10 gotas de indicador de
difenilamina. El dicromato de potasio residual, se valoró con sulfato ferroso hasta un
punto final verde claro. En cada análisis se incluyó un blanco. Con este
procedimiento se detecta entre un 70 y 84% del carbón orgánico total por lo que es
necesario introducir un factor de corrección, para México se recomienda utilizar el
factor de 1.298 (1/0.77). Después del análisis se llevaron a cabo los cálculos para
determinar el porcentaje de carbono orgánico, aplicando la siguiente fórmula:
_ _(%) ( )(0.39)B T
C Orgánico N mcfg
Donde:
B= volumen de sulfato ferroso gastado para valorar el blanco de reactivos (mL);
T= volumen de sulfato ferroso gastado para valorar la muestra (mL);
N= normalidad exacta del sulfato ferroso;
g= peso de la muestra empleada (g);
mcf= factor de corrección de humedad.
Una vez obtenido el porcentaje de carbono orgánico se determinó el
porcentaje de materia orgánica, con la siguiente fórmula:
Materia orgánica (%) = C orgánico (%) x 1.724
VI.4.3. Concentración de metales en sedimento
La concentración total de metales pesados en sedimentos, se obtuvo a partir
de la digestión ácida de 0.5 g de la muestra seca y homogenizada, en matraces de
14
500 mL a los que se les adicionó 5 mL de agua regia (1:3 HCl:HNO3), procedimiento
descrito por Breder (1982). Los matraces se colocaron en planchas de calentamiento
en reflujo hasta sequedad, evitando perdidas de la muestra con vidrios de reloj. Las
muestras se dejaron reaccionar durante un lapso de 6 a 7 h en reflujo, en el caso de
los sedimentos, se añadió 5 mL más del agua regia a las 3 h de iniciada la digestión
para asegurar la extracción total de los elementos. Las muestras digeridas casi a
sequedad, se dejaron enfriar y fueron aforadas en un matraz volumétrico de 50 mL
con agua desionizada y contenidas en tubos de polipropileno para su preservación.
VI.4.4. Fracción biodisponible de metales en sedimento
Para la determinación de la fracción biodisponible de metales en el sedimento
se utilizó la técnica descrita por Luoma y Bryan (1981) y modificado por Szefer et al.
(1995) que consiste en tomar una muestra de un 1 g de sedimento seco y
homogenizado, añadirle 10 mL de HCl 1N y dejar en agitación por un lapso de 15
min en baño ultrasónico. La solución se preservó en tubos de 15 mL y se dejó
sedimentar para la posterior determinación del contenido de metales.
VI.4.5. Concentración de metales en órganos de Rhizophora mangle
La concentración total de metales pesados en raíz, tallo y hoja de R. mangle,
se obtuvo a partir de la digestión ácida de 0.5 g de muestra seca y homogenizada en
matraces de 500 mL a los que se les añadió 5 mL de ácido nítrico concentrado
(HNO3). Los matraces se colocaron en planchas de calentamiento, evitando la
perdida de muestra con vidrios de reloj y se dejaron reaccionar durante un lapso de 4
a 5 h en reflujo. Las muestras digeridas recibieron el mismo tratamiento de los
sedimentos, se dejaron enfriar, fueron aforadas a 50 mL con agua desionizada y
contenidas en tubos de polipropileno.
VI.4.6. Determinación de metales pesados
La determinación de contenido de metales pesados se llevó a cabo en las
muestras digeridas de tejido (raíz, tallo y hoja) de R. mangle, sedimento y de la
fracción biodisponible.
15
Para la lectura de absorbancia de metales pesados se realizaron curvas de
calibración con estándares certificados de Perkin Elmer para Cu, Zn, Mn, Fe, Ni y Cr
cada curva fue de 6 puntos oscilando la concentración de 0.125 mg·L-1 a 4 mg·L-1. La
absorbancia de metales se cuantificó por medio de un espectrofotómetro de
absorción atómica (AVANTA GBC) con lámparas individuales de cátodo hueco y
longitud de onda específica para cada uno de los metales, y un quemador flama
aire/acetileno que alcanza una temperatura de 2100-2400 °C.
El proceso consistió en la atomización del analito (matriz líquida), así los
átomos en estado basal de la muestra se expusieron a una determinada longitud de
onda de una lámpara de cátodo hueco constituida con el mismo analito a determinar.
Durante la atomización, los átomos en la muestra son excitados a través de la llama
(aire-acetileno). La cantidad de luz absorbida después de pasar a través de la llama
es directamente proporcional a la concentración de ese elemento en la muestra
analizada. Las absorbancias de cada elemento fueron procesadas en una hoja de
cálculo de Microsoft Excel 2010, para obtener las concentraciones de cada uno de
las muestras se aplicó la siguiente ecuación:
*Y b
Va
Xw
Donde:
X= concentración;
Y = absorbancia de la muestra;
a = pendiente (coeficiente de absortividad);
b = ordenada al origen;
V= Volumen de aforo de la muestra digerida;
W= peso seco de la muestra.
Por otro lado, la confiabilidad de la metodología se validó mediante la
utilización de blancos, muestras por duplicado y materiales de referencia certificados,
que recibieron el mismo tratamiento de las muestras. Para sedimento se utilizó el
SRM MESS-03 y PACS-2 (Marine sediment reference materials for trace metals and
16
other constituents NRC-National Research Council Canada) y para tejido de R.
mangle se empleó el material de hojas de espinaca SRM 1570a (Trace Elements in
Spinach Leaves NIST-National Institute of Standar and Tecnology).
Las concentraciones de metales pesados, de las muestras que registraron
valores por debajo del límite de detección del método establecido por
Espectrofotometría de absorción atómica, y los elementos Cd y Sc, fueron
determinados por medio de la técnica de Espectrofotometría de emisión con plasma
inductivamente acoplado, utilizando un ICP-AES en las líneas espectrales 228.802
nm para Cd, 267.716 nm para Cr, 361.383 nm para Sc, 327.393 para Cu y 231.604
nm para Ni.
VI.5. Factor de enriquecimiento de metales en el sedimento (FE)
El factor de enriquecimiento (FE) consiste en técnicas de normalización
geoquímica e informan sobre un contaminante inorgánico o elemento químico de la
corteza terrestre que puede ser transportado por la lluvia, viento o actividades
antropogenicas. Para calcular el FE se utilizó el scandio (Sc) como elemento
normalizador y se utilizó como referencia los valores promedio para la corteza
continental determinados por Taylor (1964), y se empleó la formula siguiente
(Windom et al., 1989):
Mi EiFE
Mr Er
Donde:
(M)i= Concentración del metal en la muestra de sedimento;
(E)i= Concentración de Fe en la muestra de sedimento;
(M)r = Contenido promedio del metal en la corteza;
(E)r= Concentración de Fe en la corteza terrestre.
Los intervalos de referencia para determinar la intensidad del enriquecimiento
de los elementos se presenta en el Cuadro 1.
17
Cuadro 1. Factor de enriquecimiento (FE) Valor Intensidad de enriquecimiento de los elementos < 2
2<FE≤10 >10
Elemento conservativo Elementos enriquecido Elemento altamente enriquecido
VI.6. Análisis estadístico
El análisis de los datos se realizó con el paquete estadístico SAS 9.0,
determinando supuestos de normalidad y homocedasticidad mediante las pruebas de
Shapiro-Wilks y Bartlett, respectivamente. Cuando los datos cumplieron dichos
supuestos se aplicó un análisis de varianza (ANDEVA) (p<0.05), seguido de la
prueba de Tukey (p<0.05); en caso contrario se realizó el análisis de varianza no
paramétrico mediante la prueba de Kruskal-Wallis (p<0.05) y la prueba de
comparación de medias de rangos para la prueba de Kruskal-Wallis (p<0.05). Lo
anterior, para determinar la existencia de diferencias significativas en las
concentraciones de metales pesados de sedimento y órganos de R. mangle entre las
bahías.
Se determinó la correlación entre las concentraciones de metales en
sedimento y en tejido de R. mangle, mediante el análisis de correlación de Pearson
(p<0.05) cuando los datos fueron normales, en caso contrario se utilizó el análisis de
correlación de Spearman. Se empleó el criterio empírico que establece que
habiéndose rechazado H0 y cuando el coeficiente de correlación es mayor que 0.75 o
menor que -0.75 la correlación entre las variables se considera valida, de lo contrario,
se considera que no existe correlación entre las variables.
Para conocer la distribución de los elementos, su comportamiento estacional y
posibles patrones de distribución se empleó el software de mapeo Surfer 7.0 para la
elaboración de mapas. Para ello, se utilizaron cartas vectoriales de INEGI de la zona
de estudio.
18
VII. RESULTADOS
VII.1. Parámetros fisicoquímicos
Los parámetros de temperatura, salinidad y pH fueron medidos en los 12
puntos de muestreo establecidos en el complejo lagunar Navachiste, los valores
promedios y desviación estándar se muestran en el Cuadro 2.
Cuadro 2. Parámetros fisicoquímicos del agua superficial en las tres bahías del complejo lagunar.
Mes Bahía T (°C) Salinidad (‰) pH San Ignacio 19.4 ± 1.3 35.7 ± 1.2 7.7 ± 0.3
Primavera Navachiste 18.0 ± 1.1 31.5 ± 1.9 7.3 ± 0.8
Macapule 19.7 ± 0.7 27.5 ± 1.7 7.2 ± 0.1
San Ignacio 28.1 ± 0.7 37 ± 2.5 8.3 ± 0.6
Verano Navachiste 29.1 ± 1.1 40.7 ± 2.1 7.4 ± 0.2
Macapule 28.2 ± 0.4 42.3 ± 2.5 7.1 ± 0.3
San Ignacio 31.8 ± 0.7 35 ± 0 7.8 ± 0.1
Otoño Navachiste 30.7 ± 1 34 ± 1.6 7.8 ± 0.1
Macapule 30.8 ± 0.6 33.7 ± 1.4 7.4 ±0.2
San Ignacio 22.5 ± 0.1 34.8 ± 0.5 7.3 ± 0.01
Invierno Navachiste 22.8 33.0 ± 1.4 7.3
Macapule 23.1 ± 0.2 35.3 ± 0.5 7.3 ± 0.2
Media±Desviación estándar, con n=4
En general, la temperatura superficial del mar mínima registrada fue de 18°C
durante primavera y la máxima de 31.8°C en otoño, con una media anual de 25.3 °C.
El valor de la salinidad mínima registrada fue de 27.5 durante primavera y la máxima
de 42.3 durante el verano, con un promedio anual de 35. En cuanto al pH, el valor
mínimo fue de 7.1 y el máximo de 8.3, ambos registrados durante el verano, con una
media anual de 7.5
VII.2
sujet
fracc
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núme
Maca
proce
2000
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fue c
2. Granulom
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20
VII.3. Materia orgánica
El porcentaje de materia orgánica fue determinado en 12 muestras de
sedimento del complejo lagunar Navachiste, para cada época del año, por medio del
método AS-07 (NOM-021-SEMARNAT-2000). Con base en la clasificación descrita
en dicha norma, el porcentaje de materia orgánica en sedimento de las bahías de
Navachiste y bahía Macapule se clasificaron como “alto” en primavera-verano y
“medio” en otoño invierno; en bahía San Ignacio fue “medio” en primavera e invierno
y “bajo” en verano-otoño (Cuadro 3).
Cuadro 3. Contenido promedio de materia orgánica (%) y clasificación en los sedimento del complejo lagunar Navachiste. Se indican los valores promedio ± DE.
Estación Bahía Media (%) Clasificación1 Primavera
San Ignacio 1.8 ± 0.5 Medio Navachiste 7.3 ± 1.0 Muy alto Macapule 4.3 ± 1.0 Alto
Verano San Ignacio 0.6 ± 1.0 Bajo Navachiste 2.7 ± 0.6 Medio Macapule 4.4 ± 0.5 Alto Otoño San Ignacio 1.2 ± 1.0 Bajo Navachiste 3.8 ± 0.7 Alto Macapule 3.3 ± 1.1 Medio Invierno San Ignacio 2.3 ± 0.7 Medio Navachiste 5.1 ± 0.6 Alto Macapule 2.7± 1.0 Medio 1 NOM-021-SEMARNAT-2000
VII.4. Concentración de metales
En la Figura 5 se muestran las curvas de calibración obtenidas para cada
elemento, con un coeficiente de correlación de 0.999, en la mayoría de los casos.
y = 0.0511x + 0.0006R² = 0.9999
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 2 4 6
Absorban
cia
Concentración de Cu (µg∙mL‐1)
(a)
y = 0.111x + 0.0058R² = 0.999
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 2 4 6
Absorban
cia
Concentración de Zn (µg∙mL‐1)
(b)
21
Figura 5. Curvas de calibración: a) Cu, b) Zn, c) Mn, d) Fe, e) Ni y f) Cr.
Para validar la metodología empleada en el procesamiento de las muestras,
limpieza de los materiales, calidad de los reactivos empleados y la linealidad del
equipo de espectrofotometría de absorción atómica, se utilizaron estándares de
referencia certificados de sedimento marino (PACS-2, MESS-3) y hojas de espinaca
(1570), para obtener los valores de concentración obtenida y los porcentajes de
recuperación de este estudio (Cuadro 4).
Cuadro 4. Porcentaje de recuperación de estándares de referencia certificados 1570a, PACS-2 y MESS-3.
Estándar de Referencia
Elemento Concentración
Certificada
Concentración promedio obtenida
Recuperación (%)
*1570a Cu (µg·g-1) 12.2 ± 0.6 11.52 99 Ni (µg·g-1) 2.14 ± 0.1 1.53 75 Zn (µg·g-1) 82 ± 3 80.79 100
Fe (µg·g-1) - 189.38 - **PACS-2 Cu (µg·g-1) 310 ± 12 311.49 100
Fe (g·100g-1) 4.09 ± 0.06 3.75 93 Ni (µg·g-1) 39.5 ± 2.3 50.27 120
Zn (µg·g-1) 364 ± 23 378.67 100
y = 0.0472x ‐ 0.0006R² = 0.9999
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 2 4 6
Absorban
cia
Concentración de Mn (µg∙mL‐1)
(c)
y = 0.0118x ‐ 0.0004R² = 0.9997
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0 2 4 6
Absorban
cia
Concentración de Fe (µg∙mL‐1)
(d)
y = 0.0274x + 0.0016R² = 0.9993
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0 1 2 3 4 5
Absorban
cia
Concentración de Ni (µg∙mL‐1)
(e)
y = 0.0058x ‐ 0.0005R² = 0.9992
0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
0 1 2 3
Absorban
cia
Concentración Cr (µg∙mL‐1)
(f)
22
Estándar de Referencia
Elemento Concentración
Certificada
Concentración promedio obtenida
Recuperación (%)
**MESS-3 Cu (µg·g-1) 33.9 ± 1.6 33.51 100 Fe (g·100g-1) 4.34 ± 0.11 4.31 100 Ni (µg·g-1) 46.9 ± 2.2 49.1 100 Zn (µg·g-1) 159 ± 8 161.97 100
* NIST SRM Trace Elements in Spinach Leaves ** NRC SRM Marine sediment
Para el estándar de referencia de sedimento marino MESS-3, se obtuvo un
porcentaje de recuperación del 100% y para el estándar PACS-2 se obtuvo de 93-
100% de recuperación. El estándar de referencia de hoja de espinaca 1570a obtuvo
un porcentaje de recuperación del 75-100%, para Fe, no se especifica una
concentración certificada.
VII.5. Metales en sedimento asociado a Rhizophora mangle
VII.5.1. Fracción total
El orden de concentración de Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Cr y Cd en 48 muestras de
sedimento asociado a R. mangle, tomadas estacionalmente durante el año 2013 en
el complejo lagunar Navachiste fue Fe>Mn>Zn>Cr>Ni>Cu>Cd (Cuadro 5). La
relación entre la concentración de metales en la fracción total del sedimento, materia
orgánica, textura del sedimento y parámetros fisicoquímicos del agua de mar,
durante las diferentes épocas del año se describen en el Cuadro 6.
23
Cuadro 5. Concentración (µg·g-1) de la fracción total de metales en sedimento asociado a Rhizophora mangle.
Estación Bahía Fe * Cu Zn Mn Ni Cr Cd
San Ignacio 1.9 ± 1 6.5 ± 4 41.6 ± 19.3 336 ± 103 14 ± 5.2 44.3 ± 15.3 0.4 ± 0.1 Primavera Navachiste 2.3 ± 0.6 20.8 ± 6 87.4 ± 28.7 763.8 ± 407.2 32.6 ± 6.8 62.6 ± 15.6 0.5 ± 0.1 Macapule 2.8 ± 0.8 30 ± 10.5 70 ± 20.8 940 ± 602.3 39.9 ± 9.2 60.4 ± 10.3 0.6 ± 0.1 San Ignacio 1.8 ± 0.6 9.1 ± 6.2 40.4 ± 22.9 183.8 ± 63.5 22 ± 4.9 46.6 ± 7.3 0.2 ± 0.1 Verano Navachiste 2 ± 0.6 12.9 ± 5.6 49.5 ± 17 326.0 ± 242.6 18 ± 1.6 41.7 ± 9.4 0.6 ± 0.3 Macapule 2.7 ± 0.6 26.4 ± 7.9 86.1 ± 20.6 454.4 ± 257.5 51 ± 36.1 57.7 ± 8.2 0.6 ± 0.1 San Ignacio 1.5 ± 0.5 3.8 ± 0.7 25.2 ± 9 1051.9 ± 223 9.7 ± 2.3 29.2 ± 5 0.2 ± 0.1 Otoño Navachiste 2.6 ± 0.8 16.4 ± 9.1 69.3 ± 25.7 608 ± 334 19.7 ± 6.7 43.9 ± 13.5 0.3 ± 0.1 Macapule 2.7 ± 1.2 22.6 ± 12.9 72.7 ± 37.6 684.1 ± 444.4 24.1 ± 9.7 49.6 ± 12.1 0.6 ± 0.1 San Ignacio 2.2 ± 1.2 5.5 ± 4.5 36.1 ± 12.5 47.5 ± 8 9.1 ± 3.9 37.8 ± 8.2 0.5 ± 0.6 Invierno Navachiste 2.8 ± 0.9 15.4 ± 8.6 69.7 ± 24.5 102.8 ± 53.5 16.5 ± 5.8 46.8 ± 11.6 0.4 ± 0.2 Macapule 2.7 ± 0.9 22 ± 11.2 71.5 ± 28.5 131.8 ± 96.2 21.7 ± 8.7 51 ± 12.7 0.6 ± 0.2 Media ± Desviación estándar, con n=4. *Concentración expresada en porcentaje (%).
24
Spearman (p<0.05)
Cuadro 6. Matriz de coeficientes de correlación entre la concentración de metales en la fracción total del sedimento, materia orgánica, textura del sedimento y parámetros fisicoquímicos del agua de mar Primavera
Zn Mn Fe Cd Cr Cu Ni MO Aren Arc Lim T Sal pH Zn 1 Mn 0.86 1 Fe 0.62 0.77 1 Cd - - - 1 Cr 0.87 0.8 0.73 - 1 Cu 0.70 0.85 0.69 - 0.76 1 Ni 0.76 0.94 0.69 - 0.75 0.92 1 MO 0.75 0.65 - - 0.62 0.63 0.68 1 Aren
-0.82 -0.87 -0.58 - -0.73 -0.81 -0.92 -0.75 1
Arc 0.79 0.87 - - 0.79 0.86 0.93 0.74 -0.93 1 Lim 0.62 0.71 - - 0.64 0.74 0.84 0.69 -0.91 0.8 1 T - - - - - - - - - - - 1 Sal - -0.59 - - - -0.86 -0.8 - 0.69 -0.71 -0.77 - 1 pH - -0.59 - - - -0.86 -0.8 - 0.69 -0.71 -0.77 - - 1 Verano
Zn Mn Fe Cd Cr Cu Ni MO Aren Arc Lim T Sal pH Zn 1 Mn 0.83 1 Fe 0.94 0.89 1 Cd - - - 1 Cr 0.73 0.62 0.71 - 1 Cu 0.98 0.83 0.95 - 0.71 1. Ni 0.61 - - - 0.81 - 1 MO 0.71 0.61 0.70 0.68 - 0.72 - 1 Aren -0.81 -0.84 -0.79 -0.65 - -0.85 - -0.70 1 Arc - - - - - - - - - 1 Lim 0.78 0.86 0.80 0.67 - 0.83 - 0.68 -0.99 - 1 T - - - 0.68 - - - - - - - 1 Sal 0.68 0.62 - 0.74 - 0.68 - 0.70 -0.75 - 0.71 - 1 pH -0.68 -0.62 - -0.74 - -0.68 - -0.70 0.75 - -0.71 - - 1
25
Continuación Cuadro 6. Matriz de coeficientes de correlación que muestra la relación entre la concentración de metales en la fracción total del sedimento, materia orgánica, textura del sedimento y parámetros fisicoquímicos del agua de mar. Otoño Zn Mn Fe Cd Cr Cu Ni MO Aren Arc Lim T Sal pH Zn 1 Mn - 1 Fe 0.97 - 1 Cd - - - 1 Cr 0.92 - 0.91 - 1 Cu 0.92 - 0.84 0.60 0.92 1 Ni 0.97 - 0.91 - 0.92 0.96 1 MO 0.71 - 0.68 - 0.80 0.84 0.77 1 Aren -0.77 - -0.73 -0.60 -0.80 -0.89 -0.83 -0.86 1 Arc - - - - - - - 0.67 -0.75 1 Lim 0.77 - 0.72 0.61 0.80 0.89 0.84 0.86 -1.00 0.71 1 T -0.59 - - - - - -0.59 - 0.59 - -0.60 1 Sal -0.65 - - -0.76 -0.59 -0.71 -0.74 - 0.59 - -0.62 - 1 pH - - - -0.82 - - - - - - - - 0.87 1 Invierno Zn Mn Fe Cd Cr Cu Ni MO Aren Arc Lim T Sal pH Zn 1.00 Mn 0.92 1.00 Fe 0.86 0.77 1.00 Cd - - 0.24 1.00 Cr 0.96 0.88 0.83 - 1.00 Cu 0.92 0.80 0.64 - 0.92 1.00Ni 0.94 0.80 0.71 - 0.95 0.99 1.00 MO 0.65 - 0.67 - 0.61 0.58 0.59 1.00 Aren -0.78 -0.63 -0.61 - -0.71 -0.78 -0.75 -0.83 1.00 Arc - - - - - - - - - 1.00 Lim 0.73 - - - 0.66 0.73 0.70 0.82 -0.99 - 1.00 T - - - - - 0.71 0.65 - - - - 1.00 Sal - - - - - - - - - - - - 1.00 pH - - - - - - - - - - - - - 1.00 Spearman (p<0.05)
26
Cobre
La concentración promedio anual de Cu en la fracción total del sedimento del
complejo lagunar fue de 16 μg·g-1. En Macapule (MA) se registró un promedio de 25
μg·g-1, Navachiste (NA) 15 μg·g-1 y en San Ignacio (SI) 8 μg·g-1. La variación espacio-
temporal (Figura 6), muestra que la estación 12, ubicado en el área de influencia del
Dren 29+1000, mantiene las concentraciones más altas durante todo el ciclo, entre
30 y 40 μg·g-1.
Figura 6. Variación espacio-temporal del contenido de Cu (µg.g-1) en la fracción total del sedimento del complejo Navachiste: a) primavera, b) otoño, c) verano y d) invierno.
El contenido de Cu se encontró correlacionado (Spearman, p<0.05)
principalmente con la fracción de arcillas y limos, así como con otros metales como
Mn, Fe, Zn y Ni (Cuadro 6).
Las relaciones anteriores explican una mayor concentración de Cu en los
puntos localizados en los márgenes de NA y MA, principalmente en las áreas de
mayor influencia de los drenes (estaciones 5, 6, 7, 10, 11 y 12) donde la textura del
27
sedimento se clasifico como limo-arcilloso (Figura 4). Para la concentración de Cu en
la fracción total del sedimento no hubo diferencias estadísticas significativas entre las
estaciones del año (K-W, p>0.05).
Zinc
La concentración promedio anual de Zn en la fracción total del sedimento del
complejo lagunar fue de 60 μg·g-1; donde MA registró un promedio de 75 μg·g-1,
NA 64 μg·g-1 y SI 41 μg·g-1. La variación espacio-temporal se detalla en la Figura 7.
Figura 7. Variación espacio temporal del contenido de Zn (µg.g-1) en la fracción total del complejo lagunar Navachiste: a) primavera, b) otoño, c) verano y d) invierno.
De manera general el contenido de Zn se fue mayormente asociado con Fe y
Mn (r>0.83) y a la fracción de limos y arcillas (r>0.70) del sedimento (Figura 4),
además de Cu (r>0.92) en verano-invierno. Durante primavera-verano se encontró
una mayor correlación con el contenido de materia orgánica (r=0.75), que explica que
NA y SI presenten mayor concentración de Zn en primavera (Figura 7), cuando
registraron el mayor contenido de materia orgánica, NA (6.1-8.5%) y SI (1.3-2.5%),
mientras que MA registra mayores concentraciones de Zn y contenido de materia
28
orgánica (1.74-8.47 %) durante el verano. No obstante en las variaciones
estacionales no se determinaron diferencias significativas (K-W, p<0.5) para la
concentración de Zn en la fracción total del sedimento.
Manganeso
La concentración promedio anual de Mn en la fracción total del sedimento del
complejo lagunar fue de 563 μg·g-1, donde MA registró un promedio de 684 μg·g-1,
NA 553 μg·g-1 y SI 452 μg·g-1. La variación espacio-temporal (Figura 8), muestra que
las mayores concentraciones de Mn se registraron durante la primavera y otoño; en
NA y MA durante primavera y en SI durante el otoño.
Figura 8. Variación espacio temporal del contenido de Mn (µg.g-1) en la fracción total del sedimento del complejo lagunar Navachiste: a) primavera, b) otoño, c) verano y d) invierno.
Durante la primavera el contenido de Mn se encontró correlacionado con otros
metales como Cu, Zn, Cr y Ni (r>0.85, p<0.05) y Fe (r=0.77, p<0.05), el contenido de
arcillas (r=0.87, p<0.05) y una relación inversa al pH (r=-0.59, p<0.05) (Cuadro 6). En
verano el contenido de Mn se asoció a Cu, Zn, Fe (r>0.83, p<0.05), el contenido de
limos (r=0.83) y una relación inversa al pH (r=-0.62). Durante el otoño no se
29
determinaron asociaciones entre la concentración de Mn en la fracción total del
sedimento y la textura del sedimento, contenido de materia orgánica y/o los
parámetros fisicoquímicos del agua de mar. En invierno el contenido de Mn se asoció
principalmente a metales como Zn, Cr, Cu y Ni (r>0.80, p<0.05).
Se presentaron diferencias significativas (K-W, p<0.05) entre las estaciones de
año para la concentración de Mn en la fracción total del sedimento de SI, cuando en
otoño se registraron concentraciones 4 a 5 veces más altas respecto al resto del año
(Figura 8).
Hierro
El porcentaje promedio anual de Fe en la fracción total del sedimento del
complejo lagunar fue de 2.3%, donde MA registro un porcentaje de 2.7%, NA 2.4% y
SI 1.9%. La variación espacio-temporal (Figura 9), muestra que SI y NA registraron
fluctuaciones en las estaciones del año, entre 1.5-2.4% y 1.5-2.8% respectivamente,
mientras que NA presentó máximos de 3.4-3.8% en el área de influencia de los
drenes 29+1000 y Morelos.
El porcentaje de Fe se correlacionó principalmente con Zn, Mn, Cr, Cu y Ni
durante el año, con el contenido de materia orgánica durante primavera-invierno y
con la fracción de limos en sedimento durante verano-otoño (Cuadro 6). No hubo
diferencias significativas (K-W, p<0.05) entre las estaciones del año para el
porcentaje de Fe en la fracción total del sedimento.
30
Figura 9. Variación espacio-temporal del contenido de Fe (%) en la fracción total del sedimento del complejo lagunar Navachiste: a) primavera, b) verano, c) otoño y d) invierno.
Níquel
La concentración promedio anual de Ni en la fracción total del sedimento del
complejo lagunar fue de 23 μg·g-1; donde MA registró un promedio de 34 μg·g-1,
NA 22 μg·g-1 y SI 14 μg·g-1. La variación espacio-temporal (Figura 10), muestra que
MA y SI registraron concentraciones más altas durante el verano y NA en primavera.
El contenido de Ni se correlacionó con Zn, Mn, Fe, Cr, y Cu, durante
primavera, otoño e invierno, esta asociación solo se mantuvo con Zn y Cr durante el
verano (Cuadro 6). Con respecto a la textura del sedimento, se asoció principalmente
a la fracción de limos (r>70), con excepción durante el verano, donde no se observa
correlación.
31
Figura 10. Variación espacio temporal del contenido de Ni (µg.g-1) en la fracción total del sedimento del complejo lagunar Navachiste: a) primavera, b) otoño, c) verano y d) invierno.
En NA y SI se determinaron diferencias significativas (K-W, p<0.05) entre
estaciones del año, en la concentración de Ni de la fracción total del sedimento; en
NA el contenido de Ni es mayor en primavera respecto al resto de año y en SI es
mayor durante el verano.
Cromo
La concentración promedio anual de Cr en la fracción total del sedimento del
complejo lagunar fue de 48 μg·g-1; donde MA registró un promedio de 55 μg·g-1,
NA 49 μg·g-1 y SI 39 μg·g-1. La variación espacio-temporal (Figura 11), muestra que
NA registró concentraciones más altas durante primavera, mientras que MA y SI
durante primavera-verano, sin determinarse diferencias significativas (K-W, p<0.05)
entre estaciones del año, en la concentración de Cr de la fracción total del
sedimento.
32
Figura 11. Variación espacio temporal del contenido de Cr (µg.g-1) en la fracción total del sedimento del complejo lagunar Navachiste: a) primavera, b) otoño, c) verano y d) invierno.
El contenido de Cr se correlacionó con Zn, Cu, Fe, Ni y Mn, durante todo el
año, excepto Mn en otoño. La correlación de Cr con estos metales fue menor durante
primavera-verano (0.62<r<85, p<0.05) respecto a otoño-invierno (0.83<r<96, p<0.05).
Además, se correlacionó con la fracción de limos y contenido de materia orgánica
durante primavera, otoño e invierno (Cuadro 6).
Cadmio
La concentración promedio anual de Cd en la fracción total del sedimento del
complejo lagunar fue de 0.45 μg·g-1; donde MA registró un promedio de 0.58 μg·g-1,
NA 0.43 μg·g-1 y SI 0.34 μg·g-1. La variación espacio-temporal (Figura 12), muestra
que el contenido Cd en MA fue constante durante todo el año, NA registró
concentraciones más altas durante verano y SI durante primavera e invierno, sin
diferencias significativas (K-W, p<0.05) entre las estaciones del año, en la
concentración de Cd de la fracción total del sedimento.
33
Figura 12. Variación espacio temporal del contenido de Cd (µg.g-1) en la fracción total del sedimento del complejo lagunar Navachiste: a) primavera, b) otoño, c) verano y d) invierno.
En primavera e invierno el contenido de Cd en la fracción total el sedimento
mostro nula correlación con otros metales, contenido de materia orgánica, textura del
sedimento y parámetros fisicoquímicos del agua de mar, durante el verano mostró
asociación con el contenido de materia orgánica (r=0.68, p<0.05) y Ni(r=0.81,
p<0.05). En otoño, registro una alta correlación con el contenido de Zn(r=0.92,
p<0.05) y Fe(r=0.91, p<0.05), además de Cu (r=0.60, p<0.05), con la fracción de
limos(r=0.61, p<0.05) y salinidad (r=0.82, p<0.05) (Cuadro 6).
VII.5.2. Fracción biodisponible
Las concentraciones promedio de Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Cr y Cd en sedimento
asociado a R. mangle, del complejo lagunar Navachiste fue en el siguiente orden:
Fe>Mn>Zn>Cr>Ni>Cu>Cd (Cuadro 7). La relación entre la concentración de metales
en la fracción biodisponible y total del sedimento, materia orgánica, textura del
sedimento y parámetros fisicoquímicos del agua de mar, durante las diferentes
épocas del año se describen en el Cuadro 8.
34
Cuadro 7. Concentración de metales (µg.g-1) en la fracción biodisponible del sedimento asociado a Rhizophora mangle.
Estación Bahía Cu Zn Mn Fe * Ni Cr Cd
San Ignacio 0.9 ± 0.6 5.4 ± 1.9 185.9 ± 17 0.18 ± 0.04 4.2 ± 1.5 43.9 ± 11.9 0.5 ± 0.2 Primavera Navachiste 3.7 ± 0.8 12.2 ± 2.0 453.4 ± 433.6 0.38 ± 0.09 8.7 ± 1.5 30.7 ± 8.4 0.3 ± 0.3 Macapule 4.8 ± 1.8 20.8 ± 6.1 663.9 ± 427.8 0.45 ± 0.13 10.2 ± 3.6 45.2 ±15.7 0.3 ± 0.2 San Ignacio 6.0 ± 4.9 39.5 ± 25.6 156.3 ± 83.0 1.90± 0.43 12.9 ± 4.5 41.8 ± 12.6 0.2 ± 0.2 Verano Navachiste 7.5 ±4.7 51.1 ± 19.6 270.9± 213.2 1.49 ± 0.48 14.3 ± 4.1 32 ± 11.5 0.5 ± 0.3 Macapule 16.7 ± 7.1 84.3 ± 16.8 548.3 ± 364.8 2.19 ± 0.38 23.3 ± 4.8 46.5 ± 10.5 0.5 ± 0.1 San Ignacio 0.8 ± 0.5 13.7 ± 2.3 118 ± 71.4 0.21 ± 0.02 6.7 ± 1.6 19.0 ± 3.2 0.2 ± 0.1 Otoño Navachiste 5.6 ± 3.7 25.0 ± 3.8 286.8 ± 206.8 0.33 ± 0.07 14.8 ± 4.6 32.1 ± 11.3 0.3 ± 0.1 Macapule 8.9 ± 5.1 28.8 ± 9 308.4 ± 298.3 0.28 ± 0.04 18.5 ± 7 32.2 ± 11.2 0.5 ± 0.1 San Ignacio 1.7 ± 1.1 23.7 ± 8.9 72.2 ± 22.2 0.41 ± 0.19 8.9 ± 2.8 21.9 ± 6.5 0.5 ± 0.4 Invierno Navachiste 6.8 ± 3.8 43.2 ± 13.9 250.9 ± 118.8 0.46 ± 0.07 15.5 ± 5 33.3 ± 11.7 0.4 ± 0.1 Macapule 7.1 ± 3.5 60.7 ± 29.1 220.0 ± 215 0.45 ± 0.11 18.4 ± 6.3 31.7 ± 10.4 0.4 ± 0.1 Media ± Desviación estándar, con n=4. *Concentración expresada en porcentaje (%).
35
Cuadro 8. Matriz de coeficientes de correlación entre la concentración de la fracci ón biodisponible y fracción total de metales en el sedimento, materia orgánica, textura del sedimento y parámetros fisicoquímicos del agua de mar. Primavera ZnFB MnFB FeFB CdFB CrFB CuFB NiFB ZnFT - - 0.71 -0.72 - 0.69 - MnFT - 0.73 0.77 - - 0.86 - FeFT - - 0.62 - - 0.62 - CdFT 0.63 - - - - - - CrFT - - 0.73 -0.60 - 0.64 - CuFT 0.84 0.68 0.85 - - 0.96 - NiFT 0.78 0.78 0.85 - - 0.93 0.59 ZnFB 1 0.61 0.77 - - 0.80 0.71 MnFB 0.61 1 0.71 - - 0.74 - FeFB 0.77 0.71 1 - - 0.80 - CdFB - - - 1 - - - CrFB - - - - 1 - - CuFB 0.80 0.74 0.80 - - 1 - NiFB 0.71 - - - - - 1 MO - - 0.65 - - 0.65 0.66 Aren -0.63 -0.69 -0.91 0.61 - -0.83 - Arc 0.76 0.64 0.86 - - 0.88 - Lim 0.71 0.65 0.91 - - 0.70 0.63 T - - - - - - - Sal -0.92 -0.71 -0.77 - - -0.83 -0.74 pH -0.92 -0.71 -0.77 - - -0.83 -0.74 Verano ZnFB MnFB FeFB CdFB CrFB CuFB NiFB ZnFT 0.98 0.85 0.87 - - 0.90 0.91 MnFT 0.85 0.94 0.73 - - 0.72 0.78 FeFT 0.93 0.82 0.90 - 0.61 0.77 0.83 CdFT - - - 0.74 - - - CrFT 0.76 0.68 0.70 - 0.90 0.71 0.73CuFT 0.95 0.82 0.89 - - 0.87 0.88 NiFT 0.62 - - - 0.62 0.64 0.64 ZnFB 1.00 0.88 0.82 - 0.60 0.90 0.94 MnFB 0.88 1.00 0.71 - - 0.86 0.83 FeFB 0.82 0.71 1.00 - - 0.75 0.65 CdFB - - - 1.00 - - - CrFB 0.60 - - - 1.00 - - CuFB 0.90 0.86 0.75 - - 1.00 0.86 NiFB 0.94 0.83 0.65 - - 0.86 1.00 MO 0.72 - - 0.63 - - 0.70 Aren -0.77 -0.80 -0.64 - - -0.71 -0.79 Arc - 0.24 - - - - - Lim 0.74 0.79 0.64 - - 0.65 0.74 T - - - - - - - Sal 0.71 0.68 - 0.64 - 0.62 0.74 pH -0.71 -0.68 - -0.64 - -0.62 -0.74 Spearman (p<0.05), FT: Fracción total, FB: Fracción biodisponible
36
Continuación Cuadro 8. Matriz de coeficientes de correlación entre la concentración de la fracción biodisponible y fracción total de metales en el sedimento, materia orgánica, textura del sedimento y parámetros fisicoquímicos del agua de mar. Otoño ZnFB MnFB FeFB CdFB CrFB CuFB NiFB ZnFT 0.87 0.69 0.69 - 0.93 0.83 0.97 MnFT - - - - - - - FeFT 0.78 0.78 0.61 - 0.94 0.77 0.92 CdFT 0.60 - - 0.73 - 0.76 0.60 CrFT 0.84 0.65 0.69 - 0.97 0.86 0.92 CuFT 0.85 0.57 0.72 0.70 0.88 0.93 0.94 NiFT 0.88 0.65 0.71 0.66 0.90 0.87 0.99 ZnFB 1.00 - 0.87 0.72 0.85 0.84 0.90 MnFB - 1.00 - - 0.70 0.66 0.65 FeFB 0.87 - 1.00 0.60 0.69 0.75 0.71 CdFB 0.72 - 0.60 1.00 - 0.72 0.67 CrFB 0.85 0.70 0.69 0.48 1.00 0.85 0.92 CuFB 0.84 0.66 0.75 0.72 0.85 1.00 0.88 NiFB 0.90 0.65 0.71 0.67 0.92 0.88 1.00 MO 0.71 0.60 0.81 0.60 0.78 0.85 0.76 Aren -0.83 - -0.82 -0.75 -0.79 -0.88 -0.80 Arc - - 0.70 - - - - Lim 0.84 - 0.83 0.74 0.78 0.87 0.80 T -0.65 - -0.80 - - - - Sal -0.77 - -0.62 -0.76 - -0.74 -0.77 pH - - - -0.62 - - -
Invierno ZnFB MnFB FeFB CdFB CrFB CuFB NiFB ZnFT 0.97 0.77 0.59 - 0.87 0.85 0.94 MnFT 0.87 0.68 - - 0.89 0.66 0.90 FeFT 0.74 - 0.62 - 0.69 - 0.70 CdFT - - 0.63 0.88 - - - CrFT 0.91 0.62 - - 0.93 0.82 0.93 CuFT 0.97 0.71 - - 0.83 0.92 0.94 NiFT 0.97 0.70 - - 0.84 0.91 0.94 ZnFB 1.00 0.76 0.59 - 0.80 0.87 0.94 MnFB 0.76 1.00 0.67 - 0.61 0.83 0.73 FeFB 0.59 0.67 1.00 0.72 - - - CdFB - - 0.72 1.00 - - - CrFB 0.80 0.61 - - 1.00 0.75 0.92 CuFB 0.87 0.83 - - 0.75 1.00 0.85 NiFB 0.94 0.73 - - 0.92 0.85 1.00 MO 0.61 - 0.62 - - 0.60 - Aren -0.79 -0.77 -0.75 - -0.68 -0.87 -0.73 Arc - -0.59 - - - - - Lim 0.73 0.75 0.77 0.59 0.63 0.85 0.66 T 0.68 - - - - 0.62 0.71 Sal - - - - - - - pH - - - - - - - Spearman (p<0.05, FT: Fracción total, FB: Fracción biodisponible
37
Cobre
El promedio anual de la concentración de Cu en la fracción biodisponible del
sedimento fue de 5.9 μg·g-1, donde MA registró un promedio de 9.4 μg·g-1, NA de 5.9
μg·g-1 y SI 2.4 μg·g-1. La fracción biodisponible de Cu registro concentraciones
máximas durante el verano (Figura 13), correspondiendo a 2/3 partes del contenido
total en el sedimento, obteniendo solamente SI diferencias significativas (K-W,
p<0.05), durante el verano con relación al resto del año.
Figura 13. Variación temporal de la concentración de Cu (µg.g-1) en la fracción total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p<0.05). Se indica el promedio ± error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas.
La fracción biodisponible de Cu se encontró correlacionado principalmente con
Mn, Fe, Ni y Zn, con la fracción de limos del sedimento y de manera inversa con la
salinidad (Cuadro 8).
San Ignacio
P V O I0
10
20
30
40
Cu
(µ
g.g
-1)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I0
10
20
30
40
Cu
(µ
g.g
-1)
a
Media ± EE
Fracción total
Fracción biodisponible
b b b
38
Zinc
El promedio anual de la concentración biodisponible de Zn en la fracción
biodisponible del sedimento fue de 34 μg·g-1, donde MA registró un promedio de 49
μg·g-1, NA de 33 μg·g-1 y SI 21 μg·g-1. La variación estacional de esta fracción
presentó concentraciones maximas en verano (Figura 13), equivalentes al contenido
total de Zn en el sedimento y minimas en primavera que compredió del 13-30% de la
fracción total, con diferencias significativas (K-W, p<0.05) entre primavera y verano
en las tres bahias.
Figura 14. Variación temporal de la concentración de Zn (µg.g-1) en la fracción total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p<0.05). Se indica el promedio ± error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas.
La fracción biodisponible de Zn se encontró correlacionado con Mn, Fe, Ni y
Zn, con la fracción de limos del sedimento, contenido de materia orgánica y de
manera inversa con la salinidad, con excepción en invierno (Cuadro 8).
San Ignacio
P V O I0
20
40
60
80
100
120
Zn
(µ
g.g
-1)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I0
20
40
60
80
100
120
Zn
(µ
g.g
-1)
a a
b Media ± EE
Fracción total
Fracción biodisponible
a
b b
ab ab ab
ab
ab
ab
39
Manganeso
El promedio anual de la concentración de Mn en la fracción biodisponible del
sedimento fue de 295 μg·g-1, en MA se registró un promedio de 435 μg·g-1, NA 316
μg·g-1 y SI 133 μg·g-1, sin diferencias significativas (p>0.05) entre estaciones del año
(Figura 15).
Figura 15. Variación temporal de la concentración de Mn (µg.g-1) en la fracción total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p>0.05). Se indica el promedio ± error estándar.
San Ignacio
P V O I0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Mn
(µg
.g-1)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Mn
(µg
.g-1)
Media ± EE
Fracción total
Fracción biodisponible
40
Hierro
La concentración promedio anual de Fe (%) en la fracción biodisponible del
sedimento fue de 0.71%, donde MA registró un promedio de 0.71%, NA de 0.67%
μg·g-1 y SI 0.62%. En la variación temporal, se observó concentraciones máximas
durante el verano, entre 1.49-2.19% (Figura 16), con diferencias significativas (K-W,
p<0.05) con relación al resto del año, cuando se registraron concentraciones entre
0.18-0.45%
Figura 16. Variación temporal de la concentración de Fe (%) en la fracción total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p<0.05). Se indica el promedio ± error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas.
La fracción biodisponible de Fe se encontró correlacionado principalmente con
la concentración total de Mn, Fe, Ni y Zn, además de la fracción de limos del
sedimento (Cuadro 8).
San Ignacio
P V O I0
1
2
3
4
Fe
(%)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I0
1
2
3
4
Fe
(%)
a a
a
Media ± EE
Fracción total
Fracción biodisponible
b b ab ab ab b
ab b ab
41
Níquel
La concentración media anual de Ni en la fracción biodisponible del
sedimento fue de 13 μg·g-1, donde MA promedió 18 μg·g-1, NA de 13 μg·g-1 y SI 8
μg·g-1. En primavera, se registró la más baja biodisponibilidad de Ni en todo el
complejo lagunar (Figura 17), durante esta época no se encontró una asociación con
el contenido de otros metales como Fe, Cu, Mn, únicamente con el Zn biodisponible
(r=0.71); a diferencia de verano-invierno cuando se encontró una alta correlacion con
Cu, Zn y Cr (0.8<r<97). En SI existen diferencias significativas (K-W, p<0.05) entre
primavera y verano.
Figura 17. Variación temporal de la concentración de Ni (µg.g-1) en la fracción total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p<0.05). Se indica el promedio ± error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas.
San Ignacio
P V O I0
10
20
30
40
50
60
70
80
Ni
(µg
.g-1)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I0
10
20
30
40
50
60
70
80
Ni
(µg
.g-1)
Media ± EE
Fracción total
Fracción biodisponible
a
b ab ab
42
Cromo
La concentración media anual de Cr biodisponible del sedimento fue de 34.18
μg·g-1, donde MA promedió 39 μg·g-1, NA y SI de 32 μg·g-1. SI y MA presentaron un
patrón similar en la biodisponibilidad de Cr en el sedimento, primavera-verano con
promedios entre 40-46 μg·g-1 y durante otoño-invierno una marcada disminución, SI a
20 μg·g-1 y MA a 32 μg·g-1; mientras que en NA el contenido de Cr biodisponible
permanece constante. No obstante la similitud en la variación estacional entre SI y
NA, solo en SI se determinaron diferencias significativas (K-W, p<0.05) entre los
periodos primavera-verano y otoño-invierno (Figura 18).
Figura 18. Variación temporal de la concentración de Cr (µg.g-1) en la fracción total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p<0.05). Se indica el promedio ± error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas.
Durante primavera el contenido de Cr biodisponible no se encontró
correlacionado con otros metales, contenido de materia orgánica, fracción del
sedimento o parámetros fisicoquímicos del agua de mar; en verano una débil
correlación se mantuvo con la fracción total y biodisponible de Zn, Cu y Ni
San Ignacio
P V O I10
20
30
40
50
60
70
80
Cr
(µg
.g-1
)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I10
20
30
40
50
60
70
80
Cr
(µg
.g-1
)
Media ± EE
Fracción total
Fracción biodisponible
a a
b b
43
(0.60<r<0.62, p<0.05), mientras que durante otoño-invierno, el contenido
biodisponible de Cr se encontró altamente correlacionado con el Zn, Cu y Ni
(0.80<r<0.93, p<0.05) (Cuadro 8).
Cadmio
La concentración promedio anual de Cd biodisponible del sedimento fue de
0.39 μg·g-1, donde MA presentó un promedio de 0.43 μg·g-1, NA de 0.39 μg·g-1 y SI
de 0.35 μg·g-1; sin diferencias significativas (K-W, p>0.05) entre las estaciones del
año (Figura 19).
Figura 19. Variación temporal de la concentración de Cd (µg.g-1) en la fracción total y biodisponible en sedimento del complejo lagunar Navachiste. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p>0.05). Se indica el promedio ± error estándar.
VII.5.3. Factor de enriquecimiento (FE)
Se determinó el factor de enriquecimiento de los metales presentes en los
sedimentos adyacentes a Rhizophora mangle (Cuadro 9), para lo cual se utilizó como
referencia los valores promedio para la corteza continental determinados por Taylor
San Ignacio
P V O I0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Cd
(µg
.g-1)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Cd
(µ
g.g
-1)
Media ± EE
Fracción total
Fracción biodisponible
44
(1964), como elemento normalizador se utilizó el Sc, debido a que es un elemento
conservativo y tiene una cercana relación geoquímica y granulométrica (limo-arcillas)
con los metales (Shoer et al., 1982).
Cuadro 9. Factor de enriquecimiento de metales en sedimentos adyacentes a Rhizophora mangle, utilizando Sc como elemento normalizador.
Primavera Verano Otoño Invierno Elemento Bahía FE Clasificación FE Clasificación FE Clasificación FE Clasificación
Cu SI 0.44 C 0.57 C 0.33 C 0.39 C NA 1.02 C 0.93 C 0.88 C 0.83 C MA 1.33 C 1.32 C 1.19 C 1.20 C
Zn SI 2.19 C 2.03 E 1.68 C 2.16 E NA 3.32 E 2.88 E 3.11 E 3.15 E MA 2.47 E 3.41 E 3.07 E 3.16 E
Mn SI 1.27 C 0.69 C 5.22 E 1.06 C NA 2.14 E 1.31 C 1.94 C 1.68 C MA 2.38 E 1.30 C 2.04 E 1.97 C
Ni SI 0.68 C 1.11 C 0.62 C 0.50 C NA 1.18 C 1.06 C 0.83 C 0.70 C MA 1.35 C 1.77 C 0.99 C 0.89 C
Cr SI 1.59 C 1.69 C 1.38 C 1.60 C NA 1.69 C 1.74 C 1.41 C 1.54 C MA 1.54 C 1.63 C 1.62 C 1.63 C
Fe SI 1.19 C 1.13 C 1.27 C 1.60 C NA 1.10 C 1.47 C 1.46 C 1.58 C MA 1.22 C 1.33 C 1.45 C 1.52 C
SI 7.70 E 3.2 E 6.0 E 10.0 AE Cd NA 6.14 E 12.5 AE 4.4 E 6.6 E
MA 8.20 E 8.3 E 10.6 AE 10.1 AE C: Conservativos (2 < FE), E: Enriquecidos (2<FE≤10), AE: Altamente enriquecidos (>10)
Cd se clasificó como “altamente enriquecido” en NA durante el verano, en MA
durante otoño-invierno y en SI durante el invierno, para cada una de las bahías el
resto del año se encontró enriquecido. Por otro lado, Zn fue clasificado “enriquecido”
en NA y MA durante todo el año y en SI durante verano e invierno, para el caso de
Mn, este elemento se clasificó como “enriquecido” en NA y MA en primavera,
mientras que en otoño fue en SI y MA. En cuanto a Cu, Ni, Cr, Fe fueron clasificados
como conservativos.
VII.6. Metales en tejidos de Rhizophora mangle
Se determinó la concentración promedio de Cu, Zn, Fe, Mn, Cr, Ni y Cd en
raíz, tallo y hoja de R. mangle del complejo lagunar Navachiste. El contenido de
45
metales en tejido de hoja y tallo fue en el orden Mn>Fe>Zn>Cu>Cr>Ni>Cd y en raíz
Fe>Mn>Zn>Cu>Cr>Ni>Cd (Cuadro 10).
46
Cuadro 10. Concentración de metales (µg·g-1) en raíz, tallo y hoja de Rhizophora mangle. Estación Bahía Tejido Zn Mn Fe Cd Cr Cu Ni hoja 3.38 ± 0.81 156.3 ± 16.7 24.8 ± 3.0 - 1.61 ± 0.13 0.95 ± 0.39 1.1 ± 0.1
SI tallo 1.09 ± 0.64 17.3 ± 7.8 20.1 ± 7.4 - 0.48 ± 0.38 0.57 ± 0.35 0.4 ± 0.2 raíz 1.67 ± 1.15 23.3 ± 5.6 71.1 ± 16.2 - 1.87 ± 0.12 0.98 ± 0.26 0.8 ± 0.1
hoja 6.20 ± 1.56 414.3 ± 54.1 27.5 ± 6.8 0.005 ± 0.005 2.41 ± 0.18 1.45 ± 0.10 1.0 ± 0.1Primavera NA tallo 0.81 ± 0.76 80.6 ± 37.0 10.7 ± 4.1 0.038 ± 0.031 1.57 ± 0.58 0.44 ± 0.06 0.8 ± 0.2
raíz 4.04 ± 1.31 61.5 ± 16.4 75.8 ± 20.6 0.003 ± 0.003 1.94 ± 0.07 2.36 ± 0.57 0.7 ± 0.0hoja 4.23 ± 0.82 487.5 ± 149.0 16.9 ± 2.0 - 2.12 ± 0.24 3.86 ± 1.17 1.0 ± 0.1
MA tallo 25.24 ± 22.40 46.9 ± 15.1 7.2 ± 2.8 0.008 ± 0.004 0.18 ± 0.11 1.09 ± 0.35 0.3 ± 0.1 raíz 0.35 ± 0.13 37.1 ± 6.0 96.1 ± 19.7 - 2.12 ± 0.14 5.19 ± 1.38 0.9 ± 0.2
hoja 1.41 ± 0.97 198.2 ± 75.8 42.1 ± 4.2 0.009 ± 0.009 0.10 ± 0.06 1.43 ± 0.24 0.2 ± 0.1SI tallo 0.84 ± 0.29 125.5 ± 68.8 19.9 ± 7.3 - 0.02 ± 0.02 0.39 ± 0.19 0.1 ± 0.1 raíz 2.03 ± 1.43 28.0 ± 12.0 564.9 ± 314.4 0.073 ± 0.048 0.54 ± 0.53 0.63 ± 0.09 0.6 ± 0.4
hoja 3.44 ± 0.69 372.8 ± 130.7 40.4 ± 7.9 0.001 ± 0.001 0.09 ± 0.09 1.13 ± 0.40 0.1 ± 0.1Verano NA tallo 1.84 ± 0.85 185.8 ± 55.6 44.6 ± 25.2 0.009 ± 0.009 0.00 ± 0.00 0.49 ± 0.12 0.1 ± 0.0
raíz 1.05 ± 0.61 34.2 ± 8.0 325.9 ± 219.7 0.000 ± 0.000 0.00 ± 0.00 2.19 ± 0.86 0.3 ± 0.1hoja 2.64 ± 0.59 572.2 ± 275.3 35.1 ± 2.6 0.025 ± 0.025 0.16 ± 0.13 2.19 ± 0.21 0.2 ± 0.1
MA tallo 1.61 ± 0.98 335.2 ± 140.2 16.5 ± 5.4 0.021 ± 0.021 0.11 ± 0.11 0.79 ± 0.19 0.3 ± 0.1 raíz 1.21 ± 0.46 80.2 ± 59.7 224.4 ± 137.3 - 0.37 ± 0.11 5.04 ± 1.77 0.2 ± 0.1
hoja 2.29 ± 1.26 109.2 ± 19.5 33.3 ± 4.0 0.002 ± 0.002 0.44 ± 0.44 0.49 ± 0.12 0.0 ± 0.0SI tallo 3.69 ± 2.60 30.9 ± 8.1 17.6 ± 13.4 0.011 ± 0.011 0.40 ± 0.19 0.26 ± 0.12 0.1 ± 0.0 raíz 9.75 ± 9.45 10.1 ± 3.1 94.0 ± 30.2 - 0.11 ± 0.08 1.17 ± 0.39 0.1 ± 0.1
hoja 0.42 ± 0.42 354.4 ± 57.3 27.2 ± 3.2 - 0.66 ± 0.34 1.53 ± 0.37 0.1 ± 0.0Otoño NA tallo 0.17 ± 0.10 215.5 ± 107.9 22.8 ± 9.7 0.020 ± 0.020 0.21 ± 0.17 0.59 ± 0.21 0.3 ± 0.1
raíz 1.33 ± 0.90 46.8 ± 14.7 482.6 ± 281.4 0.009 ± 0.009 0.81 ± 0.41 2.45 ± 0.48 0.4 ± 0.1hoja 0.17 ± 0.17 468.1 ± 249.6 20.7 ± 4.5 0.022 ± 0.015 0.15 ± 0.09 2.48 ± 0.77 0.1 ± 0.1
MA tallo 0.31 ± 0.31 90.2 ± 18.4 5.4 ± 0.5 0.002 ± 0.002 0.11 ± 0.11 0.48 ± 0.10 0.2 ± 0.0 raíz 2.02 ± 1.19 144.7 ± 68.7 445.6 ± 325.1 0.009 ± 0.009 0.02 ± 0.02 3.75 ± 1.80 0.4 ± 0.1
hoja 0.98 ± 0.51 93.8 ± 11.4 33.9 ± 5.8 - 0.62 ± 0.13 0.77 ± 0.21 0.4 ± 0.0SI tallo 18.66 ± 18.51 29.2 ± 10.8 15.8 ± 5.7 0.019 ± 0.019 0.77 ± 0.18 0.25 ± 0.10 0.6 ± 0.1 raíz 25.07 ± 24.30 9.3 ± 2.3 120.3 ± 69.2 - 0.81 ± 0.06 1.46 ± 0.51 0.3 ± 0.1
hoja 0.00 ± 0.00 328.8 ± 50.0 34.3 ± 6.6 - 1.08 ± 0.14 1.42 ± 0.53 0.3 ± 0.1Invierno NA tallo 3.90 ± 2.66 155.3 ± 35.5 65.3 ± 28.2 0.034 ± 0.036 0.80 ± 0.24 0.56 ± 0.10 0.5 ± 0.1
raíz 2.09 ± 1.36 30.9 ± 9.5 174.1 ± 95.2 0.021 ± 0.021 1.28 ± 0.21 5.14 ± 1.84 0.6 ± 0.2hoja 0.02 ± 0.01 447.3 ± 175.2 28.5 ± 1.9 0.024 ± 0.015 0.71 ± 0.08 3.57 ± 1.18 0.5 ± 0.1
MA tallo 1.92 ± 1.47 62.3 ± 6.6 37.0 ± 14.5 0.021 ± 0.021 0.71 ± 0.11 1.15 ± 0.36 0.7 ± 0.0 raíz 8.94 ± 6.89 57.7 ± 20.0 105.7 ± 45.1 0.009 ± 0.009 0.80 ± 0.16 3.39 ± 0.84 0.4 ± 0.1Media ± Desviación estándar, con n=12. - Debajo del límite de detección
47
Cobre
En general, la concentración de Cu en tejidos de R. mangle fue en el siguiente
orden: raíz>hoja>tallo y entre las bahías MA>NA>SI (Figura 20). El contenido de Cu
en hoja osciló entre 0.3 y 6.7 µg.g-1, con una media anual de 1.77 µg.g-1, con valores
máximos en MA en época de primavera. En tallo osciló entre 0 y 2 µg.g-1, con un
promedio de 0.59 µg.g-1, con valores máximos en NA durante el invierno. Raíz
registró concentraciones de Cu entre 0.3 y 10.5 µg.g-1, con un promedio de 2.81
µg.g-1, con valores máximos en NA y SI durante el invierno y en MA en primavera-
verano. A pesar de los resultados obtenidos, en ningún tejido se observaron
diferencias significativas (p>0.05) entre las estaciones de año y la concentración de
Cu.
Figura 20. Variación estacional del contenido de Cu (µg.g-1) en tejidos de R. mangle. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p>0.05). Se indica el promedio ± error estándar.
San Ignacio
P V O I0
1
2
3
4
5
6
7
8
Cu
(µg
.g-1)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I0
1
2
3
4
5
6
7
8
Cu
(µg
.g-1)
Hoja Tallo Raíz
Media ± EE
48
Zinc
La concentración de Zn en tejidos de R. mangle fue en el siguiente orden:
tallo>raíz>hoja (Figura 21). El contenido de Zn en tallo osciló entre 0 y 92 µg.g-1, con
un promedio de 5 µg.g-1, con valores máximos en MA durante el invierno y SI en
invierno. Raíz registró concentraciones de Zn entre 0 y 97.96 µg.g-1, con un promedio
de 4.96 µg.g-1, con valores máximos en primavera para MA y SI, mientras que NA
presenta máximos en primavera, con diferencias significativas (p<0.05) con respecto
al resto del año.
Figura 21. Variación estacional del contenido de Zn (µg.g-1) en órganos de R. mangle. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p<0.05). Se indica el promedio ± error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas.
El contenido de Zn hoja presentó valores máximos en primavera que oscilaron
entre 1.3 y 9 µg.g-1, con una media de 4.6 µg.g-1, en el orden NA>MA>SI entre
bahías. En verano este contenido disminuyó en un 54%. Durante otoño e invierno en
San Ignacio
P V O I0
10
20
30
40
50
60
Zn
(µg
.g-1)
Navachiste
P V O I
Nacapule
P V O I0
10
20
30
40
50
60
Zn
(µg
.g-1
)
Hoja Tallo Raíz
Media ± EE
a b P V O I
0
1
2
3
4
5
6
7
8a
b b
a
b
a
ab ab
ab
ab ab
ab b b
49
NA y MA, el contenido de Zn en hoja fue entre 0 y 1.7 µg.g-1, con el 83% de las
muestras por debajo del límite de detección del método; mientras que en SI los
valores fueron entre 0.34 y 5.83 µg.g-1.
Manganeso
La concentración de Mn en tejidos de R. mangle fue en el siguiente orden:
hoja>tallo>raíz y entre bahías MA>NA>SI (Figura 22). El contenido de Mn en hoja
osciló entre 60.8 y 1331.7 µg.g-1, con una media anual de 333.6 µg.g-1, los valores
máximos se obtuvieron en MA en época de verano. En tallo osciló entre 6.2 y 704.6
µg.g-1, con un promedio de 114.6 µg.g-1; con diferencias significativas (p<0.05) entre
primavera y verano en NA y SI, en MA las diferencias fueron en verano respecto a
primavera e invierno, en las tres bahías con valores máximos durante el verano. El
tejido de la raíz registró concentraciones de Cu entre 4.29 y 303.19 µg.g-1, con un
promedio de 47 µg.g-1, con valores máximos en MA durante otoño.
Figura 22. Variación estacional del contenido de Mn (µg.g-1) en órganos de R. mangle. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p<0.05). Se indica el promedio ± error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas.
San Ignacio
P V O I0
100
200
300
400
500
600
700
800
Mn
(µg
·g-1)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I0
100
200
300
400
500
600
700
800
Mn
(µ
g·g
-1)
Hoja Tallo Raíz
Media ± EE
a
b
ab
a
b b
a ab
b b
ab ab
ab
50
Hierro La concentración de Fe en tejidos de R. mangle fue en el siguiente orden:
raíz>hoja>tallo y entre bahías NA>SI>MA (Figura 23). El contenido de Fe en hoja
osciló entre 7.8 y 56.4 µg.g-1, con una media anual de 30.4 µg.g-1 y valores máximos
en verano, estadísticamente diferente (p<0.05) a los obtenidos en primavera para las
bahías SI y MA, mientras que en NA, el contenido de Fe en hoja es
significativamente menor (p<0.05) al resto del año. En tallo osciló entre 1.83 y 117.5
µg.g-1, con un promedio de 23.6 µg.g-1 y valores máximos en invierno
estadísticamente mayores (p<0.05) al resto del año, en el caso de NA y MA. El tejido
de raíz registró contenidos de Fe entre 17.8 y 1424.5 µg.g-1, con un promedio de
231.7 µg.g-1, con valores máximos en verano para SI y en otoño para NA y MA.
Figura 23. Variación estacional del contenido de Fe (µg.g-1) en órganos de R. mangle. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p<0.05). Se indica el promedio ± error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas.
San Ignacio
P V O I0
200
400
600
800
Fe
(µg
.g-1)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I0
200
400
600
800
Fe
(µg
.g-1)
Hoja Tallo Raíz
Media ± EE
a b a
bab ab ab ab
g
P V O I0
20
40
60
c
a bc ab
b ab
b
a
51
Níquel
Ni en tejidos de R. mangle presentó en el siguiente orden: raíz>hoja>tallo
(Figura 24). El contenido de Ni en hoja osciló entre 0.1 y 1.3 µg.g-1, con una media
anual de 0.42 µg.g-1, con valores máximos en primavera, estadísticamente diferente
(p<0.05) a los reportados en otoño en las tres bahías. El contenido de Ni en tallo
osciló entre 0.1 y 1.1 µg.g-1, con un promedio de 0.36 µg.g-1, los valores máximos se
registraron durante primavera en NA, con valores estadísticamente mayores (p<0.05)
a los reportados en verano. El tejido de tallo en SI y MA presentó un patrón de
concentración de Ni similar a través del año, con valores máximos en invierno, sin
embargo no se encontraron diferencias estadísticas significativas entre estaciones
del año. Raíz registró contenidos de Ni entre 0.1 y 1.8 µg.g-1, con un promedio de
0.47 µg.g-1, con valores máximos en primavera en las tres bahías, sin diferencias
estadísticas significativas (p>0.05).
Figura 24. Variación estacional del contenido de Ni (µg.g-1) en órganos de R. mangle. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p<0.05). Se indica el promedio ± error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas.
San Ignacio
P V O I0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Ni
(µg
.g-1
)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Ni (
µg
.g-1
)
a
b
a
b
a
b
a
b
Hoja Tallo Raíz
Media ± EE
ab ab
ab
ab ab
ab
ab
ab
52
Cromo
En general, el contenido de Cr en tejidos de R. mangle fue en el siguiente
orden: raíz>hoja>tallo y entre bahías MA>NA=SI (Figura 25). El contenido de Cr en
hoja osciló entre 0.1 y 2.7 µg.g-1, con una media anual de 0.85 µg.g-1, con valores
máximos en primavera y mínimos en verano, con diferencias significativas (p<0.05)
entre estas épocas en las tres bahías. En tallo osciló entre 0 y 2.8 µg.g-1, con un
promedio de 0.45 µg.g-1. SI y MA presentan un patrón similar en la concentración de
Cr en tallo, valores máximos en primavera y mínimas en otoño, con diferencias
significativas entre épocas (p<0.05), MA presenta valores máximos en primavera y
mínimos en verano, también con diferencias significativas (p<0.05). Raíz registró
concentraciones de Cr entre 0 y 2.3 µg.g-1, con un promedio de 0.89 µg.g-1, con
diferencias significativas en NA, entre primavera y verano, con valores máximos en la
primera época.
Figura 25. Variación estacional del contenido de Cr (µg.g-1) en órganos de R. mangle. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p<0.05). Se indica el promedio ± error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas.
San Ignacio
P V O I0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Cr
(µg
.g-1)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Cr
(µg
.g-1
)
a
b
a
b
aa
bb
a
b b
a
b
a
b
Hoja Tallo Raíz
Media ± EE
ab abab
ab ab ab
ab
ab ab
ab
ab
ab
ab
53
Cadmio
El 80% de las muestras de tejido de Rhizophora mangle, estuvieron por
debajo del límite de detección del método empleado para Cd. La concentración
promedio anual en hoja, tallo y raíz fue 0.01, 0.02 y 0.01 µg.g-1 respectivamente.
Figura 26. Variación estacional del contenido de Cd (µg.g-1) en órganos de R. mangle. P: primavera, V: verano, O: otoño, I: invierno. Kruskal Wallis (p>0.05). Se indica el promedio ± error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas.
VII.7. Correlación entre las concentraciones de metales en sedimento y
órganos de Rhizophora mangle
Para determinar si R. mangle puede ser empleada como bioindicador de
exposición ambiental de metales, se determinó la correlación existente, entre la
concentración de metales en la fracción biodisponible del sedimento y la presente en
tejido de hoja, tallo y raíz de R. mangle; para establecer su eficacia como
San Ignacio
P V O I0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
Cd
(µg
.g-1)
Navachiste
P V O I
Macapule
P V O I0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
Cd
(µg
.g-1)
Hoja Tallo Raíz
Media ± EE
54
bioindicador, se evaluó de forma temporal la relación de acumulación (Cuadro
11Cuadro 11).
Cuadro 11. Coeficientes de correlación de Spearman (p<0.05) entre la concentración de metales en la fracción biodisponible del sedimento y tejidos de Rhizophora mangle.
Primavera Verano Otoño Invierno
FB Hoja Tallo Raíz Hoja Tallo Raíz Hoja Tallo Raíz Hoja Tallo Raíz
Cu 0.78* 0.67 0.9* 0.75* - - 0.84* 0.62 0.74* - - -
Zn - 0.58 - 0.61 - - - - - - - -
Fe - - - - - - - - - - - -
Mn 0.63 - 0.65 0.78* 0.89* - 0.76* 0.73* - 0.74* 0.71* 0.66
Cd - - - - - - - - - - - -
Cr - - - - - - - - - - - -
Ni - - - - - - - - - - - - *(Spearman, p<0.01)
En tejidos de R. mangle el Cu mostró una fuerte correlación significativa con la
fracción biodisponible del sedimento, pero no se mantuvo temporalmente; durante el
verano esta relación se mantuvo solo en hoja y en invierno no se encontraron
correlacionadas.
El Mn en tejido de hojas se encontró correlacionado significativamente con la
fracción biodisponible del sedimento durante todo el año, para tallo esta relación no
se mantuvo durante primavera y para la raíz solo se mostró correlacionado durante
primavera e invierno.
Para Zn, la fracción biodisponible del sedimento se encontró correlacionada
significativamente con el tejido de tallo en primavera y de hoja en el verano. Por otra
parte, Fe, Cd, Cr y Ni no mostraron correlación significativa entre la concentración en
la fracción biodisponible del sedimento y tejidos de R. mangle.
Con base en lo anterior, el tejido de hoja de R. mangle presentó mayor
potencial como bioindicador de la exposición ambiental de Mn y Cu. Posteriormente
se determinaron los modelos de regresión lineal estacionales que describen la
55
relación del contenido de estos metales en la fracción biodisponible del sedimento y
hojas de R. mangle.
De acuerdo los modelos de regresión lineal para Cu (Figura 27), en primavera,
conforme aumentó la fracción biodisponible de Cu del sedimento, el contenido de Cu
en tejido de hoja tendió a aumentar.
En verano cuando el contenido de Cu biodisponible del sedimento aumento 3
veces, respecto a primavera, Cu en hoja presentó el contenido más bajo del año.
Durante el otoño disminuyó la fracción biodisponible y aumenta el contenido en hoja,
durante esta época se registró la máxima variabilidad explicada por el modelo,
0 4 8 12 16 20 24
FB Sed Cu (µg.g-1)
0
2
4
6
8
Ho
jas
Cu
(µ
g.g
-1)
d)
0 4 8 12 16 20 24
FB Sed Cu (µg.g-1)
0
2
4
6
8
Ho
jas
Cu
(µ
g.g
-1)
a)
0 4 8 12 16 20 24
FB Sed Cu (µg.g-1)
0
2
4
6
8
Ho
jas
Cu
(µ
g.g
-1)
b)
0 4 8 12 16 20 24
FB Sed Cu (µg.g-1)
0
2
4
6
8
Ho
jas
Cu
(µ
g.g
-1)
c)
Figura 27. Modelo de regresión lineal y coeficiente de determinación entre contenido de Cu en lafracción biodisponible del sedimento y hojas de Rhizophora mangle. a) Primavera: y = 0.1995 + 0.6029x,r2 = 0.44, b) Verano: y = 0.8495 + 0.073x, r2 = 0.53, c) Otoño: y = 0.2902 + 0.236x, r2 = 0.84, d) Invierno: y = 0.4959 + 0.2742x, r2 = 0.31, p>0.05.
56
(r2=0.84). Mientras que en diciembre las relaciones de acumulación no se
mantuvieron (p>0.05).
Por otro lado, el análisis de regresión (Figura 28) mostró que conforme el
contenido de Mn biodisponible aumentó en el sedimento, el contenido de Mn en
tejido de hoja tendió a aumentar.
Durante el verano el modelo de regresión lineal explica el 83% de la
variabilidad de la concentración de Mn en tejido de hoja (Figura 28-b). La relación
lineal de acumulación se mantuvo estacionalmente, sin embargo, en otoño el modelo
explica solo el 32% de la variabilidad de Mn en tejido de hoja.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
FB Sed Mn (µg.g-1)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Ho
jas
Mn
(µ
g.g
-1)
a)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
FB Sed Mn (µg.g-1)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Ho
jas
Mn
(µ
g.g
-1)
b)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
FB Sed Mn (µg.g-1)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Ho
jas
Mn
(µ
g.g
-1)
c)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
FB Sed Mn (µg.g-1)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Ho
jas
Mn
(µ
g.g
-1)
d)
Figura 28. Modelo de regresión lineal y coeficiente de determinación que describen la relación delcontenido de Mn en la fracción biodisponible del sedimento y hojas de Rhizophora mangle. a) Primavera: y = 143.8547 + 0.4808x, r2 = 0.66, b) Verano: y = -0.0635 + 1.1721x, r2 = 0.83, c) Otoño: y = 114.8916 + 0.8231x, r2 = 0.32, d) Invierno: y = 55.5359 + 1.2949x, r2 = 0.65.
57
VIII. DISCUSIÓN
VII.1. Rhizhophora mangle como bioindicador de exposición ambiental de
metales
El término bio-indicador se refiere al uso de un organismo (o parte del mismo)
para obtener información cuantitativa en la calidad de su entorno (Bryan et al., 1985).
MacFarlane (2002), define bioindiador como sinónimo de indicador de acumulación,
la correlación entre la acumulación y los niveles de contaminación por metales del
medio ambiente, como una “instantánea en el tiempo”. Este autor, determinó que las
raíces de Avicenia marina pueden ser empleadas como indicadores biológicos de la
exposición ambiental de Cu, Pb y Zn y las hojas para Zn con seguimiento temporal.
En este estudio, Rhizophora mangle, presentó una correlación significativa entre los
contenidos de Mn y Cu biodisponible del sedimento con los contenidos en raíz y
hojas, que se mantuvo temporalmente solo para Mn en tejido de hojas. Posiblemente
esta diferencia entre especies se deba a la estructura de las raíces de cada una de
las especies. A. marina presenta raíces con una estructura de neumatóforos
ampliamente desarrollada con mayor superficie de contacto con sedimento, mientras
que R. mangle presenta raíces adventicias en forma de zanco (Dawes, 1991).
Por otra parte, Chen et al. (2012), estudiaron la influencia de la salinidad y la
deficiencia de N sobre la acumulación y tolerancia de metales (Pb, Zn y Cu) por
Rhizophora stylosa en relación a la anatomía y permeabilidad de la raíz. Sus
resultados muestran que la sal podría reducir directamente la pérdida de oxígeno
radial y la oxidación de la rizósfera por la estimulación de la lignificación en la
exódermis. La deficiencia de N, opuestamente, reduce la lignificación. Tal alteración
de la permeabilidad de la raíz también puede influir en la tolerancia de metal por las
plantas Los datos indicaron que una salinidad moderada puede estimular una
exódermis lignificada que retrasa la entrada de los metales en las raíces y que
contribuye a una tolerancia de metal más alta, mientras que la deficiencia de N
agravaría la toxicidad de metales (Cheng et al., 2010). De esta forma la plasticidad
de la anatomía de la raíz de R. stylosa probablemente funcione como una estrategia
58
adaptativa para regular los flujos de gases, nutrientes y toxinas en la raíz e interfaz
de suelo (Cheng et al., 2012). Esta misma estrategia puede estar presente en
Rhizophora mangle.
VIII.2. Metales en sedimento asociado a Rhizophora mangle
VIII.2.1. Fracción total
El Hierro registró una concentración promedio anual de 2.3%, por debajo del
promedio reportado para la corteza continental de 5.63% (Taylor, 1964), con
variaciones en función del contenido de materia orgánica durante primavera y la
fracción de limos del sedimento durante otoño-invierno. Estos resultados son
mayores a los reportados para las bahías de Ohuira y Topolobampo, cuyo rango
varía entre 0.1 y 3.0 % con una media de 1.9 ± 0.7% (Green-Ruiz, 2000).
El Manganeso registró una concentración promedio anual de 563 µg·g-1, casi
seis veces más que el contenido promedio en la corteza terrestre (95 µg·g-1) (Taylor,
1964). La alta correlación del Mn con metales como Cu, Zn, Cr y Ni, presentes en
agroquímicos utilizados en los campos agrícolas de esta región (Ayala, 2010) y su
asociación con el contenido de arcillas del sedimento (Cuadro 6), denota un origen
antropogénico. Al respecto, Green-Ruiz y Páez-Osuna (2004) han señalado que en
el valle de Culiacán-Navolato se utilizan agroquímicos llamados Maneb, Zineb y
Cupravit, cuyos elementos activos son el Mn, Zn y Cu, posiblemente estos
agroquímicos también sean utilizados en la región agrícola de Guasave que
descarga sus aguas residuales al complejo lagunar Navachiste.
En otras lagunas costeras, como la Laguna La Paz (Shumilin et al., 2001), se
reporta que los niveles de manganeso están asociados con la presencia de
hidróxidos de Fe/Mn, mismos que se atribuyen al depósito de sedimentos finos en
zonas con depresiones que favorecen la deposición de material sedimentario. Dado
que la intensidad de la erosión y deposición en las costas de la Península de Baja
California y la zona continental son diferentes, dominando la deposición o
construcción en las costas de Sonora, Sinaloa y Nayarit, con mayor extensión,
59
pendientes suaves y con predominio de arenas, desde granos gruesos hasta muy
finos (De la Lanza, 1991), podemos asumir un mismo origen para Mn, sumado a los
aportes de las actividades antrópicas de la región por las descargas de aguas
residuales.
En cuanto al Zinc, los valores oscilaron entre 14 y 112 µg·g-1, con una media
anual de 60 µg·g-1 (Taylor, 1964), por debajo del valor promedio de la corteza
terrestre (70 µg·g-1). De acuerdo al Factor de enriquecimiento, el contenido de Zn en
Macapule y Navachiste se clasificó como enriquecido en las cuatro estaciones de
año, lo que concuerda con los ciclos de cultivo primavera-verano, otoño-invierno, que
aportan de forma intermitente aguas residuales al complejo lagunar, durante todo el
año. Este enriquecimiento puede deberse al contenido de metales de los fertilizantes
foliares más utilizados en el valle de Guasave, para el cultivo de hortalizas y granos,
con un contenido de Zn entre 1 y 17 µg·g-1 (Ayala, 2010) así como por el uso de
agroquímicos (Paez-Osuna et al., 1993). Otro factor a considerar es el aporte
continental por yacimientos minerales presentes y la influencia de las descargas de
Rio Sinaloa a través de las corrientes marinas, ya que el Estado de Sinaloa es
potencialmente rico en recursos minerales de tipo metálico como el Au y Ag, le
siguen en orden de importancia los yacimientos de Zn, Pb y Cu, así como algunos
pequeños depósitos de Fe, Mo, Bi, Ni y Co (Consejo de Recursos Minerales, 1991).
El contenido total de Cr en sedimentos presentó una media de 48 μg·g-1, valor
por debajo del contenido promedio en la corteza terrestre (100 µg·g-1) (Taylor, 1964).
La variación de este metal durante otoño invierno se asoció estrechamente con Cu y
Ni, lo que denota un mismo origen, posiblemente debido al aporte natural por
material erosivo rocoso y por los aportes de campos agrícolas, dada su asociación
con la fracción de limos del sedimento. En otras lagunas costeras como Ohuira y
Topolobampo el contenido de Cr (29.9 ± 11.9 ppm) fue menor a lo obtenido en el
presente estudio según Green-Ruiz (2000).
60
La concentración promedio anual de Ni en la fracción total del sedimento fue
de 23 µg·g-1, asociado principalmente con Zn, Cu, Cr y la fracción de limos del
sedimento. El Ni presentó las mayores concentraciones en primavera-verano cuyo
promedio obtenido fue diferente al determinado para la corteza terrestre (75 µg·g-1)
(Taylor, 1964) y al registrado en sedimentos de manglar de la Laguna de Términos,
Campeche (31-82 µg·g-1) (De la Cruz-Landeros et al., 2013), la diferencia con este
último, puede deberse a la actividad industrial desarrollada en el Golfo de México.
La concentración promedio anual de Cu en la fracción total del sedimento fue
de 16 µg·g-1, valor por debajo del promedio para la corteza continental (55 µg·g-1)
(Taylor, 1964). Dependiendo de la época del año y del contenido de limos y arcillas,
las concentraciones de Cu oscilaron entre 2.3-41.1 µg·g-1, los valores más altos se
registraron en las desembocaduras de los drenes de descarga de aguas residuales
de las zonas agrícolas, acuícolas y de localidades ubicadas a los márgenes de las
lagunas Navachiste y Macapule. Estos resultados obtenidos difieren con el Estero de
Urías, Mazatlán, donde el Cu osciló entre 7.7 y 90.9 µg·g-1, principalmente por las
fuentes antrópicas en el área de estudio, que incluyen plantas industriales, un área
urbana grande y actividad portuaria (Soto-Jiménez y Páez-Osuna, 2000). En ese
trabajo, la estación de colecta más alejada de la influencia de estas actividades
presentó concentraciones por debajo de 40 µg·g-1, similares a las reportadas en este
estudio. Por otro lado, en Esturio Rio Jaguaribe, Brazil, las granjas acuícolas (1520
ha) con cultivo intensivo de Litopenaeus vannamei, tienen una alta exportación de Cu
particulado a los ecosistemas adyacentes, en un orden de 112 μg·L–1 y en los
sedimentos reportan cantidades de 5 a 7 veces más altos que en los sedimentos
locales (Lacerda et al., 2009). En los márgenes de las lagunas Navachiste y
Macapule se sitúan granjas acuícolas (291,674 ha), de donde posiblemente hay
aporte de Cu, Fe, Co, Mn, Mg, Zn, que se encuentra en fungicidas, fertilizantes o
aditivos de alimentación en esta actividad (Lyle-Fritch et al., 2006). No obstante, es
necesario hacer estudios más enfocados en la posible descarga puntual de metales
al complejo lagunar por estas actividades para determinar el nivel de aportes de
estos elementos.
61
El contenido de cadmio en la fracción total del sedimento osciló entre 0.02-
1.28 μg·g-1, con una media anual de 0.45 μg·g-1 mayor a la corteza terrestre (0.2
ppm) (Martin y Maybeck, 1979). Durante primavera, el contenido de Cd no mostró
correlación con otros metales, con el contenido de materia orgánica, con la textura
del sedimento y/o con los parámetros fisicoquímicos del agua de mar. Estos valores
encima de la media de la corteza terrestre pueden explicarse por una combinación
de fuentes naturales y antrópicas. La influencia del Golfo de California, en la porción
sur de La Paz, el Cd al igual que el Mn ha sido asociado a procesos de advección del
agua del Golfo de California (Romero-Bañuelos, 2003) y el enriquecimiento de las
aguas superficiales de la región insular central del Golfo de California (Delgadillo-
Hinojosa et al., 2001). Ahora bien, los patrones de circulación en el complejo lagunar
indican una importante influencia de las aguas de la plataforma continental en la
entrada norte (Ajoro) (Escobedo-Urías et al., 2001) y el complejo lagunar ha sido
clasificado como un antiestuario (Martínez-López et al., 2007). De esta forma, el
patrón de circulación donde el agua oceánica superficial penetra a las lagunas e
incluso bahías, de mayor densidad que las locales, que desciende y sale al océano
nuevamente por el fondo (de la Lanza-Espino, 1999), puede ocasionar
concentraciones de Cd por encima del promedio de la corteza terrestre en el
sedimento. Por otro lado, la influencia de las actividades agrícolas se ha asociado al
Cd con la aplicación de altas cantidades de fertilizantes fosfatados producidos a
partir de rocas de fosfato que contienen de 3 a 150 mg·kg-1 (de Meeüs et al., 2002).
Esto se puede observar con la alta correlación del Cd con Zn (r=0.92), Fe(r=0.91) y la
fracción de limos(r=0.61) durante verano-invierno que podría deberse a estas
actividades. Los valores encontrados de Cd en este estudio son menores para
Chiricahueto, Altata-Ensenada del Pabellón, un pantano de sal que es influenciado
por los efluentes de agroquímicos, domésticos e industriales (Soto-Jiménez et al.
(2003), donde la concentración promedio de Cd fue 1.2±0.3 mg·kg-1 . Otros recursos
no evaluados comprenden las descargas de los efluentes domésticos y la deposición
atmosférica.
62
VIII.2.2. Fracción biodisponible
El contenido biodisponible de Cu, Zn y Fe aumentó durante el verano en
concentraciones equivalentes al contenido total en el sedimento. Al respecto
Naranjo-Sánchez y Troncoso-Olivo (2008), mencionan que la liberación de Cu y Zn
se da por cambios en la salinidad producto de la mezcla de agua de mar con las
precipitaciones y descarga de aguas. Por otro lado, la degradación de la materia
orgánica se da principalmente a través de un proceso oxidativo que sigue la
secuencia de reducción: O2, MnO2, NO3, Fe2O3 / FeOOH, SO4, HCO3 (Vander
Weijden, 1992). Debido a que en época húmeda imperan condiciones óxicas, la
degradación de la materia orgánica es más eficiente. Mientras que en condiciones
anóxicas, bajo las cuales los oxi-hidróxidos se reducen y se disuelven, liberando los
metales asociados, estos son rápidamente precipitados eficientemente en forma de
sulfuros insolubles (Lacerda et al., 1997).
La fracción biodisponible de Mn en Macapule y Navachiste es 3 a 4 veces
mayor que en San Ignacio, debido principalmente, a una mayor cobertura de manglar
y contenido de materia orgánica, que propicia condiciones más reducidas en el
sedimento de las dos primeras bahías. De acuerdo con Soto-Jimenez y Páez-Osuna
(2001), cuando las condiciones reducidas predominan, como comúnmente ocurre en
sedimentos de manglares, el Mn soluble es la forma dominante migrando del agua
intersticial a la columna de agua y que en condiciones oxidadas, el Mn está presente
en formas sólidas, las cuales son retenidas en la columna sedimentaria.
De los metales estudiados los de mayor preocupación ecotoxicológica son el
Cd, Cr, Ni, Cu y Zn, debido a que Cd y Cr son tóxicos a bajas concentraciones. El Cu
y el Zn se presentan naturalmente en altas concentraciones y tienen prevalencia en
sedimentos estuarinos.
Las concentraciones promedio obtenidos para Cd, Cr, Cu, Ni, Zn, son
menores que las establecidas en las directrices de calidad del sedimento por la
NOOA y Canadá, sin embargo, la concentración de Ni en los puntos 10 y 12 (22.2 y
63
25.8 µg·g-1, respectivamente) ubicados en la bahía Macapule, se encuentra por
encima del límite de efecto de rango bajo (ERL) propuesto por la NOOA (Long y
Morgan, 1990).
VIII.3. Metales en tejidos de Rhizophora mangle
En raíz, el Cu y el Fe registran concentraciones más altas durante verano, en
el caso de Cu fue acumulado en niveles que refleja el contenido biodisponible del
sedimento. Una mayor acumulación de metales en las raíces, sugiere que los
manglares presentan mecanismos de exclusión/regulación, como la formación de
“placas de hierro” (Machado et al., 2004). Estas placas están asociadas con la
liberación de oxígeno a través de las raíces, que inducen una precipitación parcial de
metales en formas oxidadas en los sedimentos y en la superficie de las raíces.
Anteriormente, este mecanismo se ha reportado que puede minimizar la
biodisponibilidad de elementos traza y moderar el ingreso de metales esenciales,
induciendo una acumulación en la interfase raíz-sedimento (Hansel et al., 2001).
En tallo, la concentración de Cu, Zn, Mn y Fe, no muestran un patrón de
retención entre bahías o épocas del año. Diversos autores (Lacerda, 1998; Naranjo-
Sánchez y Troncoso-Olivo, 2008), mencionan la particularidad de los árboles de
mangle a incorporar los metales pesados en tejidos perennes, principalmente a
través del tronco o del tallo, y hacer de estos compartimentos vertederos
semipermanentes de estos elementos. En este estudio, no se observó esta
estrategia de acumulación de metales en el tallo y para todos los metales, el tallo de
R. mangle presentó las concentraciones más bajas. Posiblemente, la captación de
iones de Cu, Fe, Ni, y Zn fue regulado mediante la inmovilización en raíces o
traslocación a las hojas posiblemente en base a los requerimientos fisiológicos de la
planta (Baker y Walker, 1990).
Para hoja, el Cu, Zn, Mn y el Fe, registran concentraciones más altas durante
primavera. Al respecto, Lacerda (1998) sostiene que las hojas más jóvenes
presentan en general mayores concentraciones de metales que las viejas, debido a
64
que en las primeras fases de formación la hoja se acumulan muchos iones de
elementos que servirán para su crecimiento, con una dilución de la concentración de
elementos de la hoja joven debido al aumento de biomasa.
El Cd y el Cr son elementos no esenciales para el metabolismo de las plantas
y son tóxicos a concentraciones bajas en los tejidos, (Cr > 0.2 μg.g-1) (Liu et al.,
2007). No obstante, Walsh et al. (1979), sugieren que R. mangle exhibe una marcada
resistencia a estos metales precipitándolos como compuestos metálicos insolubles
en la superficie externa de las raíces y evitando su translocación a los tejidos aéreos.
En este sentido, Haoliang et al. (2007) al exponer plantas de Kandelia candel al Cd
demostraron una mayor producción de exudados radicales asociados con la
tolerancia a ese elemento, evitando su entrada a la célula, lo cual sugiere una posible
estrategia de exclusión por parte de las plantas de manglar que podría involucrar la
participación de ácidos orgánicos en los ápices radicales, favoreciendo la
disminución de las concentraciones fitotóxicas de metales.
Con respecto a otros autores, las concentraciones promedio de Cu y Zn en R.
mangle del complejo lagunar Navachiste son inferiores a las registradas por otros
autores en diferentes especies de mangle (Cuadro 12).
Cuadro 12. Concentración de cobre y zinc medidos en órganos de mangle registrados en diferentes partes del mundo (μg·g-1 ps).
Especie País Órgano Cu Zn Referencia
Laguncularia racemosa Panamá Hoja 2.3-5.0 33.4-41.4 Defew et al., 2005 Avicennia marina Australia
Hoja 2.9-24.8 8.8-57.7 MacFarlane, 2002
Rhizophora mangle Brasil Hoja Raíz Tallo
BD 5.1 0.6
7.2 19.9 6.2
Silva et al., 1990
Avicennia marina Australia Raíz 101 295 MacFarlane et al., 2003 Rhizophora mangle Colombia Hoja
Tallo Raíz
2.5 3.8 14
9 4
22.8
Naranjo-Sánchez y Troncoso-Olivo 2008
Rhizophora mangle México Hoja Tallo Raíz
1.77 0.59 2.81
4.60 5
4.96
Este estudio
65
VIII.4. Parámetros fisicoquímicos
Los valores de temperatura y salinidad presentaron variaciones
correspondientes a las diferentes épocas del año, se registraron valores máximos de
temperatura (28.1-31.8 °C) y salinidad (40.7- 42.3‰) durante verano-otoño, debido a
las características del complejo lagunar, que en su mayor parte es somero y las altas
temperaturas en verano favorecen la evaporación y el aumento de la salinidad, es
importante mencionar que en el Golfo de California la tasa de evaporación es mayor
que la tasa de precipitación (Delgadillo-Hinojosa et al., 2001), en el complejo lagunar
el promedio anual de precipitación es de 365 a 450 mm, con un tercio de las lluvias
en los meses de agosto y septiembre, mientras que la evaporación anual es cercana
a los 2,000 mm, con un máximo de 2,498 y un mínimo de 1358 mm (Lyle-Fritch,
2007). El pH permaneció alcalino durante todo el ciclo, en concordancia con lo
reportado por otros autores para el complejo lagunar objeto de estudio (Martínez-
López et al., 2007).
VIII.5. Granulometría
El sedimento asociado al manglar en Navachiste y Macapule fue clasificado
como “limo-arcilloso”, principalmente en las áreas cercanas a los drenes de descarga
de aguas residuales, resultado de la erosión del suelo de los campos agrícolas; en
San Ignacio la textura del sedimento se clasificó como “arena media y fina”, debido
principalmente a tres razones: la primera, no cuenta con descargas de aguas
residuales, el aporte de material terrígeno proviene del material rocoso erosionado de
la sierra de San Ignacio; la segunda, la cobertura de manglar en San Ignacio es
menor respecto a Navachiste y San Ignacio; y tercera, la alta energía de las
corrientes de marea (Escobedo-Urías et al., 2003). Los resultados obtenidos
concuerdan con lo reportado por Ayala-Baldenegro (2004) para el mismo sitio, quien
tipifico como “limo-arcillo-arenosa” las estaciones de muestreo ubicadas a los
márgenes de las lagunas Navachiste y Macapule y como “arenoso” y “areno-limoso”
las estaciones ubicadas en las zonas de mayor dinámica de las corrientes marinas.
Similares distribuciones granulométricas han sido reportadas en sistemas lagunares
cercanos, en Estero de Urías, localizado en Mazatlán, el análisis de transectos en
66
sedimentos lagunares y asociados al manglar indicó que la cantidad de material fino
aumenta hacia los márgenes donde existen sedimentos de manglar (Soto-Jiménez y
Páez Osuna, 2000) y en las bahías de Ohuira y Topolobampo se determinó que el
comportamiento de los sedimentos está influenciado por el patrón energético e
hidrodinámico de los cuerpos acuáticos y del flujo de materiales de los drenes que
descargan en las lagunas (Green-Ruiz, 2000).
VIII.6. Materia orgánica
El contenido de materia orgánica presentó variaciones en función de la
ubicación y época del año. Durante la época seca se registró mayor contenido de
materia orgánica en el complejo lagunar; en Navachiste fue “muy alto” (>6%),
Macapule “alto” (>3.6-6%) y San Ignacio “medio” (>1.6 - 3.5%). El contenido de
materia orgánica en San Ignacio está relacionado a procesos naturales como aporte
de los árboles de manglar, para R. mangle, la tasa de producción de hojarasca fue
estimada en 509 g(ps)·m-2, en el estero El Conchalito, La Paz, ubicado en el Golfo de
California (Felix-Pico et al., 2006); otros factores son las corrientes desde el Golfo de
California, Escobedo-Urías y colaboradores (2007) determinaron que el complejo
lagunar generalmente exporta grandes cantidades de carbono orgánico particulado
(COP) a la costa adyacente a través de la boca de Vasiquilla, e incorpora material a
través de Ajoro (163 t·ciclo-1, durante agosto); y por último, pero no menos importante
se encuentra la descomposición de organismos. En Navachiste y Macapule, además
de los factores naturales antes mencionados, el contenido de materia orgánica se
relaciona a la influencia antropogénica, con descargas de aguas residuales que
ascienden a 700,000 m3 año-1 (Martínez-López et al., 2007), provenientes de drenes
agrícolas que comprende el 60% de las aguas residuales (Norzagaray-Campos et al.,
2010), granjas acuícolas y efluentes de comunidades situadas en las cercanías del
complejo lagunar; además de una mayor cobertura de manglar en relación a San
Ignacio. El contenido de carbono orgánico en este estudio osciló entre 0.08-5.65%,
con un promedio de 1.9%, comparable con lo reportado para Topolobampo con un
promedio de 1.1 ± 0.9% (Green-Ruíz, 2000) y para el área de manglar en
Chirahueto, Mazatlán de 2.6% (Soto-Jiménez et al., 2003).
67
IX. CONCLUSIONES
El orden de la concentración de metales de la fracción total y biodisponible del
sedimento (Fe>Mn>Zn>Cr>Ni>Cu>Cd) está asociado a los aportes naturales de
material erosionado de tipo rocoso y por arrastre terrígeno de las zonas
agrícolas.
El Cd y Zn presentan “enriquecimiento” en las bahías Navachiste y Macapule,
durante todo el año asociado al uso intensivo de agroquímicos de la zona
agrícola adyacente. El Mn, Cr, Ni y el Cu se consideran como elementos
“conservativos”, en proporciones similares a los valores promedios reportados de
la corteza terrestre.
La fracción biodisponible del Fe, Zn y el Cr presenta una variación estacional en
sedimentos, el Fe y el Zn con máximas en verano en concentraciones
equivalentes a la fracción total en el sedimento y el Cr con máximas en
primavera-verano, que refleja biodisponibilidad >75% del contenido total en el
sedimento. En Navachiste la fracción biodisponible de Cr permanece constante
durante el ciclo. La variación estacional de Cu presenta máximos en verano, Mn
en primavera y Ni presenta concentraciones mínimas en primavera y permanece
constante durante el resto del año.
El orden de concentraciones de metales en tejido de hoja y tallo fue
Mn>Fe>Zn>Cu>Cr>Ni>Cd y en raíz Fe>Mn>Zn>Cu>Cr>Ni>Cd. Estas
concentraciones sugieren estrategias de inmovilización de Fe y Cu en raíz y
translocación de Mn a hojas.
Hay una fuerte correlación (>0.75) entre los contenidos de Mn en el sedimento
con los contenidos de hoja, la cual se mantiene durante todo el año por lo que
su concentración en la hoja de R. mangle puede emplearse como un indicador
biológico de exposición ambiental de Mn.
68
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