Instituto del mar del Perú

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Las investigaciones sobre toxicidad aguda y crónica de metales usando organismos nativos marinos son escasos en el Perú, a pesar de su importancia para establecer criterios que permitan proteger la calidad de las aguas.

En el presente trabajo se determinaron las concentraciones efectivas medias (CE50%) del cadmio (Cd+2 ) y el cromo (Cr+6) usando postlarvas del pejerrey Odontesthes regia regia. Los organismos fueron expuestos a diferentes concentraciones de los metales, entre 0,142 a 1,208 mg.L-1 de cadmio, y entre 7,95 a 19,45 mg.L-1 de cromo.

Las concentraciones efectivas medias (CE50%) obtenidas fueron de 0,648 mg.L-1 de cadmio y 14,13 mg.L-1 de cromo.

Palabras clave: Ecotoxicología, contaminación, cadmio, cromo, Odontesthes regia regia.

ABSTRACT

The studies about lethal and chronic toxicity of metals using native organisms are scarce in Peru, despite their importance to establish criteria to protect the quality of waters.


In the present work, the mean effective concentrations (EC50%) of cadmium (Cd+2) and chromium (Cr+6) using postlarvi of the fish Odontesthes regia regia ¨pejerrey¨ were determined. The organisms were exposed to different concentrations of the metals, between 0,142 and 1,208 mg.L-1 of cadmium and between 7,95 and 19,45 mg.L-1 of chromium.


The mean effective concentrations (EC50%) obtained were 0,648 mg.L-1 of cadmium and 14,13 mg.L-1 of chromium.

Key words: Ecotoxicology, pollution, cadmium, chromium, Odontesthes regia regia.

1. INTRODUCCION

La presencia de compuestos metálicos en los ecosistemas acuáticos debido a los vertimientos de efluentes industriales ha causado graves daños a la salud humana. Por ejemplo, la contaminación por mercurio acumulado en peces y mariscos ocasionó la muerte de 46 personas en la población de pescadores artesanales de la bahía de Minamata en Japón (PEKKA, 1977), y la contaminación por cadmio ocasionó la enfermedad conocida como “Itai-Itai” en los pobladores del río Jintsu, también en Japón (CAMPOS, 1987),


Estos compuestos metálicos son vertidos al mar, estuarios, lagos y ríos, a través de efluentes de diversas industrias, y debido a que los metales no se biodegradan pueden ser trasladados de un nivel trófico a otro, afectando directamente la salud humana.


En nuestro país, los estudios sobre efectos agudos y crónicos de metales en los organismos marinos son escasos, a pesar de la importancia de efectuar investigaciones para establecer criterios de calidad del agua y predecir el riesgo ecológico. En vista de ello, el presente trabajo tuvo como objetivo determinar las concentraciones efectivas medias (CE50%) de los metales cadmio y cromo, usando postlarvas del pez “pejerrey” Odontesthes regia regia .

Antecedentes

Las pruebas de toxicidad aguda para peces han sido desarrolladas por la Administración de Alimentos y Drogas (USFDA) y la Agencia de Protección del Medio Ambiente (USEPA) de los Estados Unidos desde 1863 (JONES 1964 en Hunn 1989). Estas metodologías sobre pruebas de toxicidad fueron publicadas y estandarizadas en 1960 (AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION 1960 en HUNN 1989), mejoradas en 1975 (TARZWELL 1978 en HUNN 1989) y actualizadas en 1980 (AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS 1980 en HUNN 1989). Estas pruebas han sido utilizadas para establecer la actividad de los químicos en los ciclos biológicos, evaluar la toxicidad de metales y predecir el riesgo ecológico ( HUNN 1989).

Entre 1974 y 1975 se firmó entre los países de la comunidad europea el convenio de París, para reglamentar los mecanismos para prevenir y proteger el Océano Atlántico y el Mar del Norte. En el marco de este convenio se ubicó al metal pesado cadmio, entre otras sustancias, en la llamada “Lista Negra”, y por su alta toxicidad no puede ser introducido en ningún ecosistema, debiéndose de ejecutar planes de contingencia en caso de detección de cadmio en el ambiente. Por otro lado, el metal pesado cromo ha sido catalogado en la “Lista Gris”, conjuntamente con otros metales, y sólo puede ser descargado al medio acuático con extremas medidas de seguridad (CAMPOS 1987).

El cadmio se encuentra usualmente acopañando al zinc en aguas superficiales, pero en muy bajas concentraciones. Este metal se vierte en el ecosistema marino junto con el zinc desde fábricas de plásticos, pinturas, tubos fluorescentes, tubos de televisión, baterías, industria de autos, aviones, y puede presentarse naturalmente en el petróleo crudo, gasolina, fertilizantes inorgánicos tales como fertilizantes fosfatados y lodos de aguas negras usados en tierras agrícolas. Los efluentes de minas de zinc y los vertimientos municipales tambien son fuentes importantes de contaminación (CAMPOS 1987, ZWEIG et al. 1999).

El cromo se origina en procesos de industrias de papel y cartón, petroquímicos, compuestos orgánicos, soda caústica, abonos, refinerías, metalúrgica, metales diferentes al hierro, industrias de autos y aviones, vidrios, cementos, asbestos, textiles, cueros, plantas de vapor (calderas), pigmentos, pinturas, cerámicas, fungicidas, ladrillos a prueba de fuego y catálisis. Los componentes cromados también son utilizados para control de corrosión en sistemas de calentamiento y enfriamiento (CAMPOS 1987, ZWEIG et al. 1999).

El cadmio es un metal pesado que reacciona con grupos biológicos activos (carbosil, fenol, sulfidril y otros). LARSSON et al. (1981) señalan que el cadmio causa variados efectos tóxicos, como fracturas y deformidad vertebral, daños testiculares, desarrollo defectuoso de óvulos, reducción del consumo de oxígeno por los tejidos branquiales, cambios patológicos en los tejidos renal e intestinal, efectos hematológicos y disturbios en el metabolismo de carbohidratos, todo ello ha sido observado en peces expuestos a pruebas subletales. Muchos de los efectos tóxicos en humanos (lesiones en huesos y lesiones renales, anemia e hiperglicemia) son muy parecidos a los efectos del cadmio sobre otros mamíferos.

El metal cromo hexavalente es un metal potencialmente tóxico para los organismos acuáticos, carcinogénico para los mamíferos incluyendo al ser humano (ZWEIG et al. 1999).

En nuestro país se han realizado estudios de contaminación por metales en agua de mar por VALCÁRCEL et al. (1974) y SANCHEZ Y HOLLEMWEGUER (1991), y estudios de metales en organismos marinos y en sedimento por ECHEGARAY et al. (1989) y JACINTO Y GUZMAN (1997). En cuanto a trabajos de toxicidad, podemos señalar a BUSTAMANTE (1978), ZAMBRANO (1983), SÁNCHEZ Y TUPAYACHI (1988), SÁNCHEZ et al. (1998), ALAYO Y IANNACONE (1999) y TAM et al. (en prensa).

En el presente trabajo se eligió como organismo prueba al pez pejerrey debido a su facilidad de manejo en el laboratorio y a su gran importancia ecológica y económica. La especie Odontesthes regia regia, se caracteriza por su cuerpo alargado y ornamentado por una banda lateral plateada (CHIRICHIGNO 1998). Se distingue de otros pejerreyes relacionados que habitan en el Perú, por la presencia del premaxilar protráctil y una aleta anal con 14 a 16 radios (CHIRINOS Y CHUMAN, 1964). Frente a la zona del Callao, el pejerrey realiza desoves durante todo el transcurso del año. La primera madurez ocurre a los 13,5 cm. de longitud. Los huevos de esta especie son semitransparentes, aproximadamente esféricos, fluctuando el tamaño de los huevos entre 1,30 y 2,00 mm. El huevo fertilizado sufre poca variación durante su desarrollo, sólo el vitelo disminuye en vísperas a eclosionar. El embrión está enrollado normalmente dentro del huevo, que rara vez sobrepasa los 2,00 mm (CHIRINOS Y CHUMAN, 1964). La larva libre recién nacida mide entre 5 mm – 7 mm, y a los dos o tres días absorbe el vitelo, alimentándose luego principalmente de copépodos, ostrácodos, eufáusidos, anélidos, peces, así como también de larvas de crustáceos, anélidos y huevos de peces (LIVIA, 1979). Esta especie se encuentra distribuída desde Punta Aguja (Perú) a Iquique (Chile) (CHIRICHIGNO 1998).

Estudios sobre aspectos autoecológicos del pejerrey han sido realizados por MEJÍA et al. (1970), VILLAVICENCIO Y MUCK (1984) y COAYLA et al. (1991); y sobre aspectos demoecológicos por VELÍZ E INSIL (1988), GUEVARA – CARRASCO et al. (1991) y FUPUY (1999). El desembarque nacional de Odontesthes regia regia en el segundo semestre del 1999 fue de 33 856 Kg, ocurriendo el mayor desembarque en el mes de julio (12 185 Kg), seguido de los meses de agosto y setiembre. Las caletas que presentaron los mayores desembarques fueron: San Andrés (11 429 kg), Morro Sama (9 286 kg) e Ilo, (10 402 kg) ( ESTRELLA et al. 2000).

2. MATERIALES Y METODOS

2.1 Material Biológico

Se realizó una colecta de ovas del pez “pejerrey” Odontesthes (Austromenidia) regia regia (Humboldt), durante la época de desove. Se extrayeron las ovas que se encontraban adheridas a las macroalgas (Gracilaria sp. y Polysiphonia sp.) mediante buceo autónomo, cerca a la isla San Lorenzo, Callao (12°03’36” S – 77°14′ 06” W) (Fig.1). El material biológico fue transportado en baldes con agua de mar para ser acondicionado y mantenido en laboratorio hasta que eclosionen los huevos. Las larvas obtenidas fueron utilizadas en las pruebas ecotoxicológicas después de 16 días de acondicionadas en ambiente controlado.


2.2 Metodos

El acondicionamiento de las ovas en laboratorio, la separación y el mantenimiento de las postlarvas de pejerrey, así como la ejecución de las pruebas de toxicidad se realizaron siguiendo los procedimientos de SÁNCHEZ Y VERA (en prensa).

Preparación de las soluciones de metales

Se prepararon 5 diluciones de cloruro de cadmio (CdCl2) a partir de una solución stock de 949,6 mg.L-1 de cadmio. Se realizaron pruebas preliminares o ¨screening test¨ con un rango de 0,10 a 2,00 mg.L-1 de cadmio.

De manera similar, se prepararon 5 diluciones de dicromato de potasio (K2Cr2O7) a partir de una solución stock de 2000 mg.L-1 de cromo. Se realizaron pruebas preliminares o ¨screening test¨ con un rango de 1,77 a 70,70 mg.L-1 de cromo.

En base a los resultados de las pruebas preliminares se seleccionaron las concentraciones de metal para las pruebas definitivas.


Pruebas ecotoxicológicas

Se realizaron 6 pruebas para cada metal, exponiendo las postlarvas de pejerrey a las 5 concentraciones de metales, más 1 prueba control sin metal. Se consideraron 3 réplicas por cada prueba, colocando 30 postlarvas en acuarios de 1 litro, mantenidos en mesas termorregulables. Se realizaron las lecturas de sobrevivencia cada 24 horas, siendo extraídos de los acuarios los organismos muertos. Las pruebas fueron de tipo estático, sin aireación. Se registraron parámetros tales como: temperatura (°C), oxígeno (mg.L-1) con oxímetro Hanna HI 9143, pH con un potenciómetro ESD MODEL 60 y salinidad con un refractómetro SPARTAN A 366 ATC (ups).


Análisis de datos

Se determinó la concentración efectiva media (CE50%) utilizando el programa computacional PROBIT (WEBER1993), que estima la concentración de cadmio y cromo correspondiente a una letalidad del 50 % de los organismos expuestos.


3. RESULTADOS Y DISCUSION

Pruebas ecotoxicológicas con cadmio

Las condiciones de las pruebas para el metal cadmio fueron las siguientes: la temperatura se mantuvo entre 16 +/- 1 °C, los tenores de oxígeno fue de 5,8 a 6 mg.L-1, el pH entre 8,0 – 8,11 y la salinidad de 35 ups (Tabla 1).

En base a los resultados de las pruebas preliminares se seleccionaron concentraciones de cadmio entre 0,142 a 1,208 mg.L-1 para las pruebas definitivas.

Durante el periodo de exposición al cadmio se realizaron observaciones del comportamiento de los organismos. A las 24 horas todos los individuos se encontraron vivos, pero se observaron abundantes excretas en el fondo de los acuarios en las concentraciones mayores a 0,802 mg.L-1. A las 96 horas se observó que en los controles y en los acuario con concentraciones menores a 0,199 mg.L-1 los peces tenían buena natación, mientras que en los acuarios con concentraciones mayores de 0, 512 mg.L-1, los sobrevivientes estaban muy alterados y con problemas respiratorios, observándose movimientos operculares rápidos, a pesar de que los tenores de oxígeno disuelto estaban por encima de 5 mg.L-1 en promedio. Los individuos muertos presentaban fisuras o resquebrajamiento de la piel a nivel abdominal y extrusión de las vísceras. Estas observaciones coinciden con lo informado por LARSSON et al. (1981), quienes señalan que los peces expuestos a metales pesados como zinc, cobre, mercurio y cadmio, están propensos a sufrir alteraciones histopatológicas en los tejidos donde ocurre intercambio iónico (branquias, riñones e intestinos).

LARSSON et al., (1981) comprobó en la especie Platichthys flesus que el intercambio de iones potasio, calcio, fósforo inorgánico y magnesio es seriamente afectado, mas no el intercambio de los iones sodio y cloro. La reducción de calcio y potasio en el plasma, puede ser responsable de las alteraciones neuromusculares tales como la hiperexcitabilidad, espasmos y contracciones de tipo tetánico (paralíticos) observados en algunos lenguados expuestos a altas concentraciones de cadmio.

La concentración efectiva media del cadmio usando postlarvas de Odontesthes regia regia fue de 0,648 mg.L-1 a 96 horas (Fig.2). Esta especie fue mas sensible comparada con la especie Platichthys flesus cuya CE50% a 96h fue de 24,4 mg.L-1 (LARSSON et al. 1981).


Pruebas ecotoxicológicas con cromo

Las condiciones de las pruebas con el metal cromo fueron las siguientes: la temperatura se mantuvo en 22+/-2°C, el tenor de oxígeno fue de 7,0 mgL-1, el pH entre 6,79 – 8,22 y la salinidad de 35 ups (Tabla 2). En base a los resultados de las pruebas preliminares, en las pruebas definitivas se seleccionaron concentraciones entre 7,95 a 19,45 mg.L-1.

Los peces expuestos al cromo se observaron cubiertos de una mucosidad y con daños en el epitelio de las branquias, causando sofocación y ahogo.

La CE50% del cromo usando postlarvas de O. r. regia fue de 14,13 mg.L-1 a 96 horas (Fig.3). La sensibilidad de esta especie fue muy similar a la de salmónidos cuya concentración efectiva media (CE50%) se encuentra entre 3,3 – 65 mg.L-1 (ZWEIG et al. 1999).


Análisis comparativo

En la Tabla 3, se presentan las concentraciones efectivas medias de cadmio usando diferentes especies acuáticas, lo cual permite establecer una ordenación según la sensibilidad al cadmio de menor a mayor: Platichthys flesus (pez) > Monodonta articulata (molusco) > Capitella capitata (poliqueto) > Crassostrea capitata (molusco) > Neanthes arenaceodentata (poliqueto) > Argopecten irradians (molusco) > Odontesthes regia regia (pez) > Emerita analoga (crustáceo).

En la Tabla 4 se presentan las concentraciones efectivas medias de cromo usando diferentes especies acuáticas, lo cual permite establecer una ordenación según la sensibilidad al cromo de menor a mayor: Odontesthes r.regia (pez) > Capitella capitata (poliqueto) > Neanthes arenaceodentata (poliqueto) > Pavlova lutheri (crustáceo) > Isochrysis sp. (microalga) > Thalassiosira sp.

 microalga) > Skeletonema costatum (microalga).En la Ley General de Aguas del Perú (El Peruano 1969), el estándar de calidad acuática para el metal cadmio para la clase V (que corresponde a las aguas de zonas de pesca de mariscos bivalvos) es de 0,0002 mg.L-1 y para la clase VI (aguas de zonas de preservación de fauna acuática y pesca recreativa o comercial) es de 0,004 mg.L-1, mientras que para el cromo el estándar de calidad acuática para la clase IV (que corresponde a las aguas de zonas recreativas de contacto primario, baño o similares) es de 5 mg.L-1, y para la clase V y VI (que corresponde a las aguas de zonas de pesca de mariscos bivalvos y aguas de zonas de preservación de fauna acuática y pesca recreativa o comercial) es de 0,05 mg.L-1. Según la USEPA (1991) el estándar de calidad acuática en aguas marinas para el metal cadmio es de 0,043 mg.L-1 y para el cromo es de 0,0011 mg.L-1. Cabe señalar que los estándares de calidad del agua en la Ley General de Aguas, permiten concentraciones de cromo en agua, muy por encima de los 0,0125 mg.L-1 de cromo, que es una concentración que produce efectos tóxicos en organismos marinos de acuerdo a REISH et al. (1978). Además según VALCÁRCEL (1974), las concentraciones de cadmio en algunos lugares del Perú, se encuentran por encima de los estándares de calidad, por lo cual, se considera necesario revisar y actualizar la normativa ambiental vigente.

4. CONCLUSIONES

La concentración efectiva media (CE50%) usando postlarvas de pejerrey con el metal cadmio y cromo fueron de 0,648 y 14,13 mg.L-1, lo cual indica que el cadmio (CE50% = 0,648 mg.L-1) es mucho mas tóxico que el cromo (CE50% = 14,13 mg.L-1), para ésta especie.

Con respecto a otros organismos acuáticos se registra que en su mayoría el cadmio también es mucho mas tóxico que el metal cromo.

Es necesario revisar y actualizar la Ley General de Aguas vigente, puesto que los estándares de calidad para el cromo son mayores y para el cadmio son menores que los existentes en otros países.

5. AGRADECIMIENTOS

Nuestro agradecimiento especial a la Dra. Guadalupe Sánchez por la revisión del presente trabajo y al Tco. José Ortega por el apoyo brindado durante la realización de las pruebas.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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Tabla 1. Condiciones de las pruebas ecotoxicológicas con el metal cadmio (+2) usando Odontesthes regia regia.

ORGANISMO PRUEBA Postlarvas de Odontesthes regia regia “Pejerrey”
TIPO DE PRUEBA Estática
DURACION DE LA PRUEBA (horas) 96
AGITACIÓN Ausente
AIREACIÓN Ausente
AGUA DE DILUCIÓN Agua de mar filtrada, estéril
SALINIDAD (ups) 35
TEMPERATURA (°C) 16+/-1
LUZ (L:O) 11 : 13
EDAD DE LOS ORGANISMOS DE PRUEBA (días) 16
NUMERO DE ORGANISMOS POR ACUARIO 10
NUMERO DE REPLICAS POR CONCENTRACIÓN 3
NUMERO DE ORGANISMOS POR CONCERTACIÓN 30
ALIMENTACIÓN Nauplios de Artemia sp. (a partir de las 48 h)
LIMPIEZA DE LOS ACUARIOS Ausente
CONCENTRACIONES DE PRUEBA DEFINITIVA 5
RESPUESTA Mortalidad (%)
CRITERIO DE ACEPTABILIDAD DE LA PRUEBA 90 % o más de supervivencia en los controles.
   

Tabla 2. Condiciones de las pruebas ecotoxicológicas con el metal cromo (+6) usando Odontesthes regia regia.

ORGANISMO PRUEBA Postlarvas de Odontesthes regia regia “Pejerrey
TIPO DE PRUEBA Estática
DURACION DE LA PRUEBA (horas) 24
AGITACIÓN Ausente
AIREACIÓN Ausente
AGUA DE DILUCIÓN Agua de mar filtrada, estéril
SALINIDAD (ups) 35
TEMPERATURA (°C) 22+/-2
LUZ (L:O) 11 : 13
EDAD DE LOS ORGANISMOS DE PRUEBA (días) 16
NUMERO DE ORGANISMOS POR ACUARIO 10
NUMERO DE REPLICAS POR CONCENTRACIÓN 3
NUMERO DE ORGANISMOS POR CONCERTACIÓN 30
ALIMENTACIÓN Ausente
LIMPIEZA DE LOS ACUARIOS Ausente
CONCENTRACIONES DE PRUEBA DEFINITIVA 5
RESPUESTA Mortalidad (%)
CRITERIO DE ACEPTABILIDAD DE LA PRUEBA 90 % o más de supervivencia en los controles.
   

Tabla 3. Concentración efectiva media (CE50%) de cadmio (+2) usando diferentes especies acuáticas.

Especies CE50%(mg.L-1) Tiempo Autor
Argopecten purpuratus

1,48

96h

Nelson et al.(1976) en Axiak y Schembri (1982
Crassostrea virginica

3,80

48h

Calabrese et al. (1973)en Axiak y Schembri (1982)
Monodonta articulata

8,00

48h

Axiak y Schembri (1982)
Jordanella floridae

2,50

96h

Spehar (1976)
Neanthes arenaceodentata

3,00

28d

Reish y Scott (1976) en Reish et al. (1978)
Capitella capitata

7,50

48d

Reish y Scott (1976) en Reish et al. (1978)
Poecilia reticulata

0,83

24h

Iannacone et al. (1999)
Poecilia reticulata

0,72

48h

Iannacone et al. (1999)
Platichthys flesus

24,40

96h

Larsson et al. (1981)
Anabaena variabilis

0,00011

96h

Rachiln et al. (1984) en Vymazal (1987)
Anabaena flos-aquae

0,00012

96h

Rachiln et al. (1984) en Vymazal (1987)
Nitzchia incerta

0,02669

96h

Rachiln et al. (1983a) en Vymazal (1987)
Nitzchia closterium

0,00423

96h

Rachiln et al. (1983b) en Vymazal (1987)
Selenastrum capricornutum

0,00004

96h

Vymazal (1987)
Emerita analoga

0,580

96h

Sanchez et al. (1998)
Skeletonema costatum

1424

96h

Tam et al. (en prensa)

Tabla 4. Concentración efectiva media (CE50%) de cromo (+6) usando diferentes especies acuáticas.

Especies CE50%(mg.L-1) Tiempo Autor
Neanthes arenaceodentata

0,55

28d

Reish y Scott (1976) en Reish (1978)
Capitella capitata

5,00

28d

Reish y Scott (1976) en Reish (1978)
Neanthes arenaceodentata

2,2-4,3

96h

Oshida e . (1976) en Reish (1978)
Poecilia reticulata

2,58-5,31

24h

Iannacone (1999)
Poecilia reticulata

0,65

48h

Iannacone (1999)
Selenastrum capricornutum

0,08

96h

Blaise (1993) en Iannacone (1999)
Brachionus calyciflorus

5,20

24h

Burbank y Snell (1994) en Iannacone (1999)
Daphnia magna

0,10

48h

Munkittrick a (1991) en Iannacone (1999)
Ceriodaphnia dubia

3,00

7d

Fernandez al 1959) en Iannacone (1999)
Moina macropa

0,95

24h

Iannacone (1999)
Chironomus calligraphus

13,65

24h

Iannacone (1999)
Salmónidos

3,3-6,5

24h

Zweig al (1999)
Skeletonema costatum

0,12

96h

Alayo y Iannacone (1999)
Skeletonema

1,30

96h

Alayo y Iannacone (1999)
Thalassiosira mariae-leburiae

0,90

96h

Salayo y Iannacone (1999)
Pavlova lutheri

1,70

96h

Alayo y Iannacone (1999)

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