biofisicoquimica de los iones calcio y magnesio y su ecosistema en

BIOFISICOQUIMICA DE Los iones calcio y magnesio
y su ecosistema en rios de la provincIa de jujuy
De Vega Fermín
Laboratorio de Investigaciones Biofisicoquímicas. Universidad Nacional de Jujuy.
Gorriti Nº 237.San Salvador de Jujuy (4600). Argentina. Fax 0388-4221528
RESUMEN
Se ha estudiado en ríos de zona de los Valles, Quebrada y Puna, en épocas de no creciente y régimen normal de caudal, las concentraciones de los iones Calcio y Magnesio. A partir de las mismas se pudo determinar
las variaciones de las concentraciones según las zonas, siendo significativas las de los ríos de la Quebrada,
que muestran un crecimiento exponencial, en cambio, en ríos de la Puna (Santa Catalina, Tafna y Cincel) tiene
gran similitud con los de la zona de los Valles (Reyes, Yala y León), lo que indirectamente fue demostrado en
su aplicación para la cría de truchas según sus necesidades en macro y micronutrientes. Además se confirma,
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mediante el estudio de los equilibrios de los iones Ca y Mg al pH del medio, cuales son las sales del suelo
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en equilibrio con el espejo acuático, que dan origen a los iones Ca y Mg , al considerar los distintos Kps.
Las deducciones demostradas son de gran utilidad y aplicación en Acuicultura, Fisiología Animal y Vegetal e
Hidrogeoquímica. Además se confirmó que no había alteración en los ríos, teniendo en cuenta la relación de los
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equilibrios de Ca y Mg determinados con el pH, el que se mantiene constante en todos los ríos, conservando
su capacidad buffer.
Palabras clave: Calcio – Magnesio - ríos - Jujuy
SUMMARY
It has been studied in rivers of zone of the Valleys, Gulch and Puna, in times of not growing and normal
regimen of flow, the concentrations of the ions Calcium and Magnesium. From these values, we could determine
the variations of these concentrations according to the zones; it was significant the concentration of the rivers of
the Gulch, where they show an exponential growth. On the other hand, the rivers of the Puna (Santa Catalina,
Tafna and Cincel) have similar concentrations with the river of the Valleys (Reyes, Yala and León), these was
indirectly demonstrated in their application for the breeding of trout according to their necessities in macro and
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micro nutriments. We also confirmed, by the study of the equilibrium of the Ca and Mg ions at the real pH,
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which are the salts from the soil in equilibrium with the aquatic system that they give origin to the Ca and Mg
ions upon considering the different Kps (constant of the product of solubility). The demonstrated deductions are
of great utility and application in Acuicultura, Animal and Vegetable Physiology and Hidrogeoquímica. It was
also confirmed that there was not alteration in the rivers, keeping in mind the relationship of the equilibrium of
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Ca and Mg determined with the pH, that it stays constant in all the rivers, conserving their buffer capacity.
Key words: Calcium-Magnesium-rivers-Jujuy
INTRODUCCION
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A los fines de poder determinar en los ecosistemas acuáticos las sales que dan origen a los iones Ca y
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Mg en equilibrio con los sistemas buffer (CO H -CO H ), hemos estudiado sus concentraciones en los distintos
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ríos y lagunas, pudiéndose deducir en función de los Kps (constante del producto de solubilidad) las mismas
(CO Ca-Ca(OH) y CO Mg) que son las sales del suelo en equilibrio dinámico con el disolvente acuoso. Esto
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2
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tienen como finalidad indirecta poder correlacionar el estudio de los perfiles metabólicos animal y vegetal, como
pudo demostrarse a la fecha distintas patologías zonales (Valles, Quebrada y Puna) (De Vega y Lobo, 1997ª,b)
y también tener el estudio biofisicoquímico de los distintos iones en equilibrio en el ecosistema acuático al pH
reinante.
MATERIALES Y METODOS
Las tomas de muestras en los ríos de las zonas de los Valles, Quebrada y Puna fueron realizadas durante los
meses de invierno y primavera, debido a que en dichas estaciones no existen mayores alteraciones por no haber
crecientes. Las muestras se recogieron en recipientes de polietileno neutro y las determinaciones se realizaron
dentro de las 24 y 48 horas. La técnica de valorización de Calcio y Magnesio se realizó con solución de EDTA
0,01 M, la que se tituló frente a soluciones patrones de Cloruro de Calcio 0,01 M y Sulfato de Magnesio 0,01 M,
usándose como indicadores Anaranjado de Metilo al 0,05 % (P/V), Eriocromo Negro T al 0,1 % (P/V); Calcón
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al 0,1 % (P/V) en Metanól, como disolvente se usó como regulador amoniacal de pH 10; para mas detalle de
la técnica consultar trabajos del autor (De vega y otros, 1981).
RESULTADOS Y DISCUSION
Las concentraciones de los iónes Calcio y Magnesio en los ríos de las zonas de los Valles demuestran una
uniformidad con algunas variaciones, así el valor mínimo se presenta en el río Yala para la concentración del
catión Calcio cuyo valor fue de 17,0 mgr/l (0,85 mEq/l), en el caso del catión Magnesio la concentración mínima correspondió al río Reyes con 2,6 mgr/l (0,20 mEq/l); el valor máximo para el Calcio se encontró en el río
León con una concentración de 48,0 mgr/lt (2,40 mEq/lt), este mismo río acusó el valor máximo para el catión
Magnesio que fue de 17,5 mgr/l (1,44 mEq/l). Además se determinaron las concentraciones de dichos iones
en los ríos de la Almona, Paños y el Morado, acusando los siguiente valores medios: Calcio 20,0 mgr/l (1,00
mEq/l) y Magnesio 6,8 mgr/l (0,56 mEq/l). En la Quebrada el río Grande en las zonas de Tumbaya, Maimará,
Tilcara, Uquia y Humahuaca presenta un crecimiento exponencial de las concentraciones, siendo máxima en
las zonas de Tumbaya y Maimará, tanto para el Magnesio como para Calcio, luego decrecen salvo el caso de la
localidad de Humahuaca, en donde se encontró el valor máximo de la concentración del catión calcio de 82,0
mgr/l (4,10 mEq/l). Al entrar a la zona de la Puna el máximo valor de la concentración de Calcio lo acusa el río
Grande en la zona de Azul Pampa con un valor de 110,4 mgr/lt (5,52 mEq/lt); además dicha zona acusa también el máximo valor en la concentración del catión Magnesio con 34,0 mgr/l (2,80 mEq/l); resulta interesante
observar que las concentraciones del catión Calcio y Magnesio en los ríos de Santa Catalina, Tafna, Cincel,
Cusi cusi y Miraflores son parecidas a la de los ríos de la zona de los Valles siendo las mismas apropiadas para
la cría de salmónidos. En el gráfico Nº 1 se representan las concentraciones de Calcio en los distintos ríos de
las zonas de los Valles, Quebrada y Puna en donde pueden verse con claridad las zonas de mayor uniformidad
y el aumento de las concentraciones en los ríos de Quebrada y Puna.
En el gráfico Nº 2 se representan las concentraciones de Magnesio en los distintos ríos, en donde puede
observarse la concordancia de los perfiles de concentración de los cationes Magnesio y Sodio.
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Analizando los distintos valores de las constantes del producto de solubilidad de las sales Cálcicas y Magnésicas (Tabla N° 1), la de mayor solubilidad corresponde en el caso del ión Calcio al Carbonato de Calcio y
al Hidróxido de Calcio y en el caso del Magnesio al Carbonato de Magnesio; que de acuerdo a los valores de
pH medidos y al mecanismo competitivo de cada anión con el Calcio y Magnesio, dichas sales serían las que
suministrarían en las condiciones biofisicoquímicas los iones alcalinos térreos.
Tabla N° 1: VALORES DE Kps DE LAS SALES DE CALCIO Y MAGNESIO A 25 ºC
SAL
CO Ca
3
C O Ca
2 4
SO Ca
4
Ca(OH)
2 Kps (mol/l)
‑9
8,70 x 10
‑20
2,04 x 10 ‑20
2,00 x 10 ‑6
5,50 x 10 SAL
NH PO Mg
4
4
CO Mg.3H O
3
2
Mg(OH) 2
C O Mg
2
4
Kps (mol/l)
‑13
2,50 x 10
‑5
1,00 x 10
‑11
1,20 x 10
‑8
1,00 x 10
Se estudiaron además las concentraciones de Calcio y Magnesio en los diques de La Ciénaga [Ca: 25,6
mgr/l (1,28 mEq/lt) y Mg: 6,8 mgr/l (0,86 mEq/l)]; Los Alisos [Ca: 16,0 mgr/l (0,80 mEq/l) y Mg: 4,8 mgr/l
(0,40 mEq/l)]; Las Maderas [Ca: 26,0 mgr/l (1,30 mEq/l) y Mg: 6,6 mgr/l (0,54 mEq/l)]. La laguna de Volcán,
en la Quebrada, fue la más estudiada por la presencia de alteraciones de conformación en los peses que en ella
habitaban, acusó un pH de 10,04 con una concentración de Calcio de 9,6 mgr/l (0,48 mEq/l); llamó la atención
fundamentalmente la elevada concentración de Magnesio con un valor de 210,8 mgr/l (17,00 mEq/l), siendo
esta última concentración la responsable de la elevada alcalinidad y de acuerdo a los distintos Kps seria suministrada por un Carbonato de Magnesio. Esta elevada concentración de Magnesio es la causante en alguna
medida de las alteraciones en lo que se refiere al metabolismo mineral para algunas especies que viven en dicho
espejo acuático (De Vega, 1996).
Las determinaciones realizadas durante tres años (2002 a 2005) muestran gran similitud con la realizadas
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en un estudio de casi 10 años de las concentraciones medias de Ca y Mg en los distintos ríos de zona de los
Valles, Quebrada y Puna (De Vega, 1997 a, b, c, d, e) como se detalla en los gráficos Nº 3 y 4 para la concen++
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tración de Ca y Mg (algunos números de los ríos en los gráficos no corresponden a los anteriores debido a
que se muestran nuevos valores correspondientes a otros ríos). Esto demuestra la estabilidad de los ecosistemas
acuosos naturales no contaminados.
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CONCLUSIONES
1- Se ha contribuido con un nuevo aporte para correlacionar los parámetros obtenidos en el estudio de los
perfiles metabólicos de Fósforo, Calcio y Magnesio realizado en ovinos, bovinos y caprinos en distintas zonas
de la Provincia según distintos trabajos del autor (De Vega y otros, 1981; De Vega, 1983; De Vega, 1984; De
Vega, 1988; De Vega y Lobo, 1997 a,b; De Vega y otros, 1997 a, b; De Vega y Lobo, 1998 a,b; De Vega y
otros, 1998).
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2- El conocimiento de las composición química de ríos y espejos acuáticos relacionados con los iones Ca ,
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Mg , y Cl es importante para prevenir alteraciones en los mecanismos a nivel tubular renal. Estas se producen
cuando existen excesos en la ingestión de iónes Calcio y Magnesio, acompañados de un gradiente elevado de
suministro de Cloruro de Sodio demostrado por el autor (De Vega y Grass, 1982) lo que altera el pH de la orina
tubular por ser superior a 7 con la precipitación de (PO H) Ca y C O Ca y formación de cálculos.
4
2
2
4
3- Dado a que en el metabolismo mineral de las plantas los iónes Calcio y Magnesio (Gilbert, 1949) son
elementos macro nutrientes importantes, las concentraciones determinadas están dentro de las exigidas (Ray,
1970) sobre todo en los ríos de la zona de los Valles, no así en un gran porcentaje de los ríos de la Quebrada y
Puna que son elevadas.
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4- Se abre un nuevo camino para proseguir, con base científica, el estudio biofisicoquímico del metabolismo
mineral en los animales y vegetales y sus enfermedades por efectos carenciales o de exceso (De Vega y otros,
1981; De vega y Grass, 1982; Gilbert, 1949; Ray, 1970; De Vega, 1983; De Vega, 1984; De Vega, 1988; De
Vega y Lobo, 1997 a,b; De Vega y otros, 1997 a, b; De Vega y Lobo, 1998 a,b; De Vega y otros, 1998).
5- Se observa una correspondencia entre las concentraciones de los iones Calcio y Magnesio al considerar
sus derivadas en función de los distintos ríos.
6- Al considerar los distintos Kps se propone que las sales que suministran los iones Calcio y Magnesio
en los distintos ríos de la provincia de Jujuy son Carbonato de Calcio, Hidróxido de Calcio y Carbonato de
Magnesio.
7- Considerando que no hubo cambios de pH en los ríos, el cual está indirectamente influenciado por su
contaminación externa, al eliminar paulatinamente la capacidad buffer del sistema determinada por el autor en
otro trabajo (De Vega, 1997, a), se confirma que los sistemas acuáticos estudiados a la fecha (De Vega, 1997
c, d; e) no han perdido su capacidad buffer total (CO H / CO H ) por existir escasa contaminación, que es
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3
tamponada por el sistema.
8- En todos los casos la (dpH/ d Nº de ríos) tiende a cero, lo que nos indica que se mantiene la capacidad de
la acción buffer del ecosistema acuoso y en dichas condiciones no se sobrepasan los Kps de las sales disueltas,
no existiendo precipitación y por lo tanto no hay variación de la concentración.
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