3. Juanma Madariaga
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Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Juan Manuel Madariaga Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo •IBeA: Ikerketa eta Berrikuntza Analitikoa • http://www.kimika-analitikoa.ehu.es/s0171 giibecon/eu/contenidos/informacion/gi0031_responsables /eu_00031_re/00031_responsables.html • Liderado por Juan Manuel Madariaga • 14 profesores de Universidad • 5 investigadores contratados doctor • 17 alumnos de doctorado con becas oficiales • Departamento de Química Analítica; Facultad de Ciencia y Tecnología (Campus de Leioa) Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo SOMOS QUÍMICOS ANALÍTICOS • Desarrollo y optimización de métodos de análisis: Metales pesados (Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sn, Zn) y metaloides (As, Hg) PAHs, PCBs, pesticidas,… • Aplicación en el medio ambiente (procesos, transporte,...) Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Control de la contaminación química Sistemas acuáticos, suelos y atmósfera SEDIMENTOS, SUELOS, AGUAS, PECES, MOLUSCOS, MUSGO, LI QUEN, HOJAS,… Recursos Naturales y Salud Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo • Innovación en la alta cocina Aceites aromatizados Generación, transporte, atrape y desorción de aromas • Extracción de Compuestos Bioactivos para valorizar residuos • Transferencia de Contaminantes Productos de la huerta Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo • Metales: Pb, Cd, Hg, Sn • PAHs (PolyAromatic Hydrocarbons): Benzo(a)pireno • PCBs (PolyChlorinated Biphenyls): PCB 77, PCB 126,… • Carne de pescado, moluscos, cereales, legumbres, hortalizas, frutas,… Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Calidad Sn de la materia prima 118.7 Mg Pb 24.3 Cu Cd 207.2 63.5 27.0 Co Fe 55.8 Ni Al 112.4 58.9 Mn 58.7 As 74.9 Zn 65.4 54.9 Productos de la huerta (Donostia): • Tomates, pimientos, acelgas, alcachofas, frambuesa,… • Tierra de cultivo Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Frambuesa, pimiento, acelga, tomate, alcachofa DONOSTIA Tierras de cultivo y referencias Conc. (mg/kg) Al As Cd Co Cr Cu Fe Mn Ni Pb Sn V Zn Huerta no Contaminada 19903 2.9 <DL <DL <DL 89.9 8939 244 12.9 21.6 2.8 17.8 193 VIE-A huerta - 23 0.8 8 30 12 - - 15 25 - - 70 VIE-B huerta - 30 5.0 20 200 80 - - 110 120 - - 500 Huerta Contaminada 28130 20.4 0.4 27.8 42.0 115 22510 1144 35.0 526 8.1 44.1 1128 24 0.106 0.012 0.055 0.51 3.5 42 13.6 0.47 0.29 0.054 0.29 24 Pimiento 1.70 0.125 0.086 0.085 0.95 14.5 66 20 0.34 0.13 0.0093 0.45 31 Acelga 178 0.36 0.158 0.192 3.0 13.1 199 128 1.02 3.4 0.45 0.62 46 Tomate 1.82 0.23 0.069 0.048 0.89 13.2 58 17.4 0.193 0.35 0.034 0.27 28 Alcachofa 172 0.45 0.44 0.177 1.71 8.7 197 125 0.97 2.7 0.28 0.65 43 Frambuesa Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Donostia 0,5 Pb c (mg/Kg) c (mg/Kg) 4,0 3,0 2,0 1,0 Cd 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,0 Raspberry Pimiento Tomato Frambuesa Pepper Acelga Chard Tomate Artichoke Alcachofa Tomato Raspberry Pepper Chard Artichoke Tomate Frambuesa Pimiento Acelga Alcachofa CE 1 881 /2006: • cPb < 2 mg/Kg en hortalizas (no de hojas) • cPb < 6 mg/Kg en hortalizas de hojas • cCd < 1 mg/Kg en hortalizas (no de hojas) • cCd < 4 mg/Kg en hortalizas de hojas Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Indice de Bioacumulación = 100 * C planta /C huerta Ind. Bioacum. Al As Cd Co Cr Cu Fe Mn Ni Pb Sn V Zn Frambuesa 0.085 0.52 3.0 0.20 1.21 3.0 0.19 1.19 1.34 0.06 0.67 0.66 2.12 Pimiento 0.006 0.61 21.5 0.30 2.26 12.6 0.29 1.75 0.97 0.03 0.11 1.02 2.75 Acelga 0.633 1.76 39.5 0.69 7.14 11.4 0.88 11.2 2.91 0.65 5.56 1.40 4.08 Tomate 0.006 1.13 17.2 0.17 2.12 11.5 0.26 1.52 0.55 0.07 0.42 0.61 2.48 Alcachofa 0.611 2.21 110.0 0.64 4.07 7.6 0.88 10.9 2.77 0.51 3.46 1.47 3.81 Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Dieta/persona en la CAPV Fruta Esne/Esnekia Barazki/ortuariak Zerealak Haragiak Arrainak Patatak Arraultzak Besteak Alkoholdun edariak Alkoholik gabeko edariak • Verduras y hortalizas: 218 g/día y persona • El tomate es la verdura y hortaliza que más se consume (%27) • Cada persona de la CAPV consume 60 g de tomate/día Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo CONTAMINACIÓN METÁLICA EN LOS TOMATES Deposición seca: Deposición húmeda - Tráfico - Minería - Industria Pesticidas - Actividad ciudades AIRE TIERRA Fertilizantes químicos y naturales Riego Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo ACUMULACIÓN METÁLICA EN LA PLANTA DEL TOMATE • Índice de movilidad muy pequeño • En caso de transporte, hac ia hojas (transpiración) • Gran resistencia ante metales pesados, acu mula pocos metales en el fruto FRUTO DEL TOMATE TRONCO HOJAS Absorción de componentes metálicos por las hojas, tronco y fruto debido a la deposición RAÍCES(Almacén de metales) Absorción de componentes metálicos por las raíces Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo METALES EN LOS TOMATES Y LEGISLACIÓN VIE-B en tierra establecido por el G.V.(mg/kg): As = 30 Cd = 5 Cr = 200 Cu = 10000 Ni = 110 Pb = 120 Zn = 10000 Concentración máxima establecida por la Unión Europea (mg/kg peso fresco): Pb = 0.1 Cd = 0.05 (mg/kg peso seco): Pb = 2.0 Cd = 1.0 Cantidad máxima de ingesta permitida establecida por la WHO (µg/kg peso corporal): Pb = 25 Cd = 7 As inorgánico = 15 Sn = 6.3 Hg = 5 Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo 13 huertas Frutos de plantas de tomate Tierras de cultivo Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Sn, V, Zn Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo ¿ QUÉ Y CÓMO MUESTREAMOS ? • Tierra: Alrededor de la planta de tomate 1m 100 g de tierra (10 cm) 1m • Tomate: 500 g Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LOS TOMATES Y LEGISLACIÓN Metales con las concentraciones más altas en los tomates (mg/kg) Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LOS TOMATES Y LEGISLACIÓN Límites de la legislación Europea (mg/kg peso fresco): Cd 0.05 mg/kg Pb 0.1 mg/kg Dima CCd 0.31 mg/kg peso seco Donosti CPb 0.35 mg/kg peso seco Contenido de agua: %95 A PESO FRESCO Dima CCd 0.016 mg/kg peso fresco. Donosti CPb 0.018 mg/kg peso fresco. Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LAS HUERTAS Y LEGISLACIÓN Metales con las concentraciones más altas en las tierras de cultivo (mg/kg) Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LAS HUERTAS Y LEGISLACIÓN Legislación del Gobierno Vasco (VIE-B mg/kg peso seco): Cu 10000 mg/kg Zn 10000 mg/kg Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LAS HUERTAS Y LEGISLACIÓN Legislación del Gobierno Vasco (VIE-B mg/kg peso seco): Cd 5 mg/kg Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LAS HUERTAS Y LEGISLACIÓN Legislación del Gobierno Vasco (VIE-B mg/kg peso seco): As 30 mg/kg Cr 200 mg/kg Ni 110 mg/kg Pb 120 mg/kg Donostia CPb 515 mg/kg Lemoa CPb 146 mg/kg TIERRA MODIFICADA!!! Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Cumple normativa CE 1881/2006? Pb, mg/Kg (Tierra) 600 Pb, mg/Kg (Tomate) 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 400 200 0 CE 1881/2006: cPb < 2 mg/Kg en hortalizas (no de hojas) Cd, mg/Kg (Tierra) 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0 Cd, mg/Kg (Tomate) 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 CE 1881/2006: cCd < 1 mg/Kg en hortalizas (no de hojas) Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo TRATAMIENTO QUIMIOMETRICO DE LOS DATOS Análisis de Componentes Principales en Suelos Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo TRATAMIENTO QUIMIOMETRICO DE LOS DATOS Análisis de Componentes Principales en Tomates Lemoa y Donostia se agrupan con Cd y Pb pero también con Mn Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo METALES EN TOMATES El tomate de Dima es el que posee la mayor concentración de metales: CCd, Cr, Fe, Mn, Ni, Sn, V eta Zn Barrika CAs Donostia y Lemoa CPb , CCd y CMn Zamudio CCu y Arteaga CAl PERO TODOS ESTAN POR DEBAJO DE LOS LÍMITES DE CONCENTRACIÓN METÁLICA ESTABLECIDOS POR LA LEGISLACIÓN EUROPEA Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo TRATAMIENTO QUIMIOMETRICO DE LOS DATOS Hay Correlación Significativa de Mn en Tierra-Tomate CMn Tomate 25 20 15 10 5 0 0 500 1000 CMn Tierra 1500 Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Pero ¿ Cómo son los mecanismos de Incorporación, transporte, acumulación, detoxificación? + Tierra de cultivo Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Sn, V, Zn Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Análisis no destructivo de la planta y fruto Imagen ED-XRF: Distribución elemental en superficies (escala macro) SEM-EDS: Distribución elemental en superficies (escala micro) A B C Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Raices Tallos Hojas Frutos Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Partes de la raíz del Tomate Solanum lycopersicum rh: rhizoma cor: cortex cc: cilindro central Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Cl Br K Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Zn Sr Mn Cu K/Cl/Br Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Fe Ca Sn Zn/Sr Cu/Mn K/Cl/Br Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Ti Ca Fe Sn Zn/Sr Cu/Mn K/Cl/Br Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Raíces Tallos Hojas Frutos Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Partes del Tallo del Tomate Solanum lycopersicum Cortex Phloema Xylema Cambium Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Cl Br Cortex Phloema Cambium Xylema K Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo K Cl Cu Mn Zn Fe Sr Ca Cortex Phloema Cambium Xylema Mn Cu K/Cl/Br Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Ti S Sn Cortex Phloema Cambium Xylema Mn Cu K/Cl/Br Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Raíces Tallos Hojas Frutos Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Apex Venas Secundarias o laterales Margen de la hoja Venas Primarias Lamina o Blade Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Cl Br K Sr Zn Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Cu S Ca Mn Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Sn Fe Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Venas Primarias Venas Secundarias Peciolo Lamina o Blade Base Tallo Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo K Br Cl Zn Sr Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo S Sn Cu Mn Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo • Cl, Br, K, Ca, Zn y Sr se acumulan en las venas primarias de las hojas (también en las venas secundarias) • S, Cu y Sn presentan una distribución similar (en la lámina o blade) aunque es irregular • Mn, Fe y Ti No se distribuyen por las venas Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Raíces Tallos Hojas Frutos Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Corte Longitudinal del fruto Placenta Endocarp y mesocarp Pepitas Pulpa Placenta Piel Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Placenta S Cu Ca Sn Sr Fe K Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Corte Longitudinal del fruto Endocarp y mesocarp Pepitas Pulpa Placenta Piel Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Epicarp Mesocarp Endocarp S Ca Ca Sn Fe Fe K Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Elementos Fuente Distribución Similar Br, Cl y K Aerosol Marino En el total de la planta S y Cu Fumigación Hojas Cu y Mn Natural Raíces, Tallos (y Fruto) Sr y Zn Tráfico Raíces Ca y Fe Natural En el total de la planta Sn Tráfico o ¿¿Natural?? Fruto Ti Natural Puntual El fruto del Tomate almacena algunos elementos (K, Ca, Fe, Sr and ¿¿Sn??)
