Evaluación de la toxicidad letal media por exposición a
cianuro libre en efluentes y relaves mineros utilizando
los biomodelos Brachydanio erio Y Eisenia andrei
Evaluation of lethal half toxicity for exposition to free cyanide in outflows and
wash again miners utilizing the biomodels Brachydanio and Eisenia andrei
Recibido: enero 16 de 2015 | Revisado: febrero 10 de 2015 | Aceptado: marzo 17 de 2015
George Argota Pérez 1
Nancy Espinoza Flores2
José Iannacone Oliver3
1 Dirección General. Centro de
Investiga-ciones Avanzadas y Formación
Superior en Edu-cación, Salud y Medio
Ambiente ¨AMTAWI¨. Puno, Perú.
Correo: george.argota@gmail.com
2 Programa de Maestría en Ciencias Am-
bientales. Facultad de Ingeniería Geológica, Mine-ra,
Metalúrgica y Geográfica. Universidad Nacional
Mayor San Marcos (UNMSM). Lima, Perú.
3 Laboratorio Ecofisiología Animal.
Facul-tad de Ciencias Biológicas. Universidad
Nacional Federico Villarreal (UNFV),
Universidad Ricardo Palma (URP). Lima, Perú.
Ab s t r act
The objective of present work was to evaluate the lethal half
toxicity for exposition to free cyanide in outflows and wash
again miners. The study sold off during the period of a little
rain, where were selected four representative signs of
outflows, those wash again miners, established three replies
for each environmental sign for analysis. For the
determination of lethal half toxicity, four further treatments of
dilution were essays a treatment control, thus the determined
under experimental conditions according to recommendations
of the Economic Community for Cooperation and
Development, Brachydanio rerio utilization re-river and
Eisenia andrei like biomodels . It was observed, a mortality of
Brachydanio rerio 100 % of the individuals’ re-river to the 24
hours of duration of the essay, whose lethal half concentration
1 corresponded to 0.078mg/L, while than in Eisenia andrei the
lethal half concentration occurred to the 48 hours of duration
of the essay and corresponded to 0.016g of wash again. It was
been understood that bioessays indicated effects of immediate
toxicity in outflows and wash again miners exposed to free
cyanide.
Keywords: lethal half toxicity, exposition, free
cyanide, outflows and wash again miners, Brachydanio
rerio, Eisenia andrei, Puno-Peru.
Re s u m e n
El objetivo del presente trabajo fue evaluar la toxicidad letal
media por exposición a cianuro libre en efluentes y relaves
mineros. El estudio se realizó durante el período poca lluvia,
donde fueron seleccionadas cuatro muestras representativas
de efluentes, así como relaves mineros, estableciéndose tres
réplicas por cada muestra ambiental para el análisis. Para la
determinación de la toxicidad letal media, fueron ensayos
cuatro tratamientos de dilución más un tratamiento control,
así como determinadas bajo condiciones experimentales
según recomendaciones de la Comunidad Económica para la
Cooperación y el Desarrollo, la utilización de Brachydanio
rerio y Eisenia andrei como biomodelos. Se observó, una
mortalidad del 100% de los individuos de Brachydanio rerio
a las 24 horas de duración del ensayo, cuya concentración
letal media correspondió a 0.078mg/L-1, mientras que en
Eisenia andrei la concentración letal media ocurrió a las 48
horas de duración del ensayo y correspondió a 0.016g de
relave. Se concluyó que los bioensayos indicaron efectos de
toxicidad inmediata en efluentes y relaves mineros expuestos
a cianuro libre.
Palabras clave: toxicidad letal media, exposición,
cianuro libre, efluentes y relaves mineros, Brachydario
rerio, Eisenia andrei, Puno-Perú.
| Cátedra Villarreal | Lima, perú | V. 3 | N. 1 | 83-88 | enero -junio | 2015 | issn 2310-4767 83
George Argota Pérez, Nancy Espinoza Flores, José Iannacone Oliver
Introducción
El cianuro se puede presentar en dos
formas, dependiendo del pH del medio en
el que se encuentre. Con pH alcalino
predomina la forma soluble del cianuro,
mientras que con un pH neutro y ácido en
el medio, predomina la forma gaseosa: el
ácido cianhídrico (Blanco, 2001).
Las tres clasificaciones del cianuro que se
estudian, están definidas por un método de
análisis químico y son los que se requieren con
mayor frecuencia en los monitoreos
ambientales: Cianuro total, Cianuro disociable
en ácido débil (WAD) y Cianuro libre.
La reacción química que ocurre en el
proceso de cianuración es:
2 Au + 4 NaCN + O + H2O = 2 AuNa(CN)2
+ 2 NaOH (proceso de lixiviación)
NaAu(CN)2 + 2 NaCN + Zn + H2O =
Na2Zn(CN)4 + Au + H + NaOH
(proceso de precipitación)
Ambientalmente, el cianuro es encontrado
en forma natural en aire y agua y dada su
toxicidad al ser humano es un contaminante
de prioridad mundial. En aire, el cianuro se
presenta, principalment,e como gas (HCN) en
concentraciones que oscilan de 0.15 a 0.17ppb
(Cacacé et al., 2007). No obstante, las
propiedades toxicológicas de HCN y de las
sales cianúricas no son diferentes después de
haber entrado en el cuerpo. Por eso la
toxicología de HCN y de las sales cianúricas
se deben discutir juntas.
Todas las consideraciones respecto al
mecanismo de acción y de la terapia se
refieren a todos los productos que contengan
cianuros y liberen cianuro fácilmente o se
comporten igual. La velocidad de acción de
envenenamiento con cianuros en el cuerpo
humano o animales depende intensamente de
la forma de entrada. La más rápida es por
inhalación de gas de HCN, aunque los
síntomas de envenenamiento pueden ocurrir
en minutos o segundos (Holland, 1986).
A pesar que se ha descrito que el cianuro
es altamente tóxico, sin embargo puede ser
sometido a una degradación química,
natural o biológica para disminuir su poder
contaminante (Wotruba et al., 1998).
Experimentos con animales han demostrado,
que existen posibilidades de que sales cianúricas
sean absorbidas por la piel (Bellantyne, 1987).
Sobre la piel intacta el NaCN seco no resulta en
absorción de cantidades suficientes para
producir señales sistémicas de toxicidad. Según
Dugard (1987), la cantidad y la velocidad de la
absorción por la piel humana dependen del área
de la piel contaminada, el tiempo de contacto
sobre esta y el pH de la sal o de la solución
cianúrica. A pH bajos resultan en una absorción
rápida mientras que un pH alto en una absorción
lenta.
Cuando el cianuro ha entrado en la
circulación, es transportado en el plasma y en
los glóbulos rojos, hasta que llega a las
moléculas meta, sobre todo al sistema de
citocromo c-oxidasa. La concentración del
cianuro en los glóbulos rojos es diez veces
más alta que en el plasma (Bellantyne, 1987).
Los síntomas de intoxicación por cianuros
son frecuentemente de una naturaleza no
específica, especialmente en las fases iniciales
puede provocar irritación de la garganta,
palpitaciones del corazón, salivación, dolor de
cabeza, náuseas, respiración superficial,
mareo (vértigo), somnolencia, debilidad de
brazos y piernas En una fase más seria de
intoxicación, la víctima puede mostrar los
siguientes síntomas adicionales: colapso, paro
respiratorio, desmayo y convulsiones (MSDS,
2008).
Finalmente, la síntesis y desarrollo de
reactivos para minería es una de las ramas que
más avance ha mostrado en los últimos años. La
creciente complejidad de los minerales ha
promovido la unión de los talentos del químico
y del metalúrgico en la búsqueda de alternativas
que le permitan ser eficaces
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Evaluación de la toxicidad letal media por exposición a cianuro libre en efluentes y relaves mineros utilizando los biomodelos Brachydanio erio Y
Eisenia andrei
para la recuperación de los minerales. Pese
a lo anterior, el cianuro permanece como un
reactivo difícil de “sustituir”, pues el 90%
del oro producido mundialmente es por
lixiviación con cianuro (Akcil, 2003), es así
que las agencias gubernamentales
encargadas del medio ambiente trabajan
estrechamente a fin de que el impacto de
este anión monovalente (CN-) sea mínimo.
El objetivo del presente trabajo fue evaluar
la toxicidad letal media por exposición a
cianuro libre en efluentes y relaves mineros.
Método
Objeto de investigación y período de estudio
Debido a razones de confidencialidad, no se
menciona la entidad minera pero sí se
consideró evaluar toxicológicamente sus
residuos mineros expuestos a cianuro libre.
El estudio se desarrolló en época de poca
lluvia durante el año 2014.
Población y muestra
De los efluentes y relaves mineros, se
aplicó un muestreo probabilístico aleatorio
para la selección de las muestras ensayo. El
método cuantitativo correspondió al empírico
por experimentación, utilizándose como
técnica analítica la observación estructurada.
Para las baterías de ensayo realizado en
Brachydario rerio se siguió lo recomendado
por la guía 203 de la Organización de
Cooperación y Desarrollo Económico
(OECD, 1992), mientras que en Eisenia
andrei, fue basado según lo descrito por la
guía 207 (OCDE, 2004).
Se establecieron cuatro tratamientos con
réplicas más un control según la Figura 1.
Figura 1. Representación de tratamientos para la curva dosis-respuesta.
Los datos de concentración/mortalidad se
utilizan para calcular la concentración letal
media (CL50), la cual se puede determinar por
el método Probit o Trimmed-Spearman. Para
ello, se utilizó el software proporcionado por
la USEPA, el cual describe lo siguiente:
p = (r/n) x 100
Dónde:
Número de individuos (n),
Número de organismos muertos o
afectados (r).
Porcentaje de efecto (p).
La representación gráfica de p vs. d, o relación
dosis-respuesta, genera una curva parabólica
que muchas veces presenta dificultades en la
construcción de un modelo lineal. Una forma
de abordar este problema es transformando
d a una escala logarítmica (X = log10 (d), lo
cual mostrará una relación dosis-respuesta
de forma S o sigmoidea normal.
Posteriormente, mediante las tablas de Probit se
transforma p (porcentaje de efecto) a unidades
probit (buscando en una tabla de distribución
normal el valor de z correspondiente a una
probabilidad acumulada igual a p y sumándole a
continuación cinco unidades), se obtiene una
distribución de puntos en un sistema bivariado
de tipo lineal, los cuales se procesan según un
análisis de regresión típico. Es importante
mencionar que el Probit es una transformación
sobre la tasa de efecto (p) y la ecuación
generada es de la forma: y= a + bx
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George Argota Pérez, Nancy Espinoza Flores, José Iannacone Oliver
Dónde:
y (expresado en unidades probit) =
z + 5
z = variable normal estándar = z0
tal que la Prob (z≤z0) = p
a y b son los estimadores de los
parámetros de la recta de regresión
Cuando p = 50% entonces y = 5,
por tanto: x5 = log10 CL50 = 10 X5
Resultados
En la Figura 2 puede mostrarse la curva
dosis-respuesta por exposición a cianuro
libre en efluente utilizando el biomodelo
Brachydario rerio.
Figura 2. Curva dosis-respuesta en Brachydario rerio
por exposición a cianuro libre en efluente minero
En la Figura 3, puede mostrarse la curva dosis-
respuesta por exposición a cianuro libre en
relave utilizando el biomodelo Eisenia andrei.
Figura 3. Curva dosis-respuesta en Eisenia andrei
rerio por exposición a cianuro libre en relave minero
Discusión
Puede mencionarse que la relevancia del
empleo de peces como organismos de
prueba radica en su ubicación y función en
los sistemas acuáticos, ya que además de
ocupar diferentes posiciones tróficas en los
ecosistemas, al tratarse de organismos
vertebrados son normalmente considerados
como buenos representantes de organismos
de mayor complejidad y por lo tanto los
efectos tóxicos observados en ellos son
más fáciles de comprender e interpretar,
pues además muchas especies de peces
representan pesquerías de importancia
comercial o son sujeto de cultivo para la
producción de alimentos o como especies
ornamentales (Ramírez, 2008).
En este trabajo, las concentraciones
ensayadas (0.035, 0.078, 0131 y 0.15) para
Brachydario rerio, correspondieron al periodo
poca lluvia por ser matemáticamente más
bajas, aunque según Argota et al., (2014), no
resultan significativas diferentes dichas
concentraciones en comparación con el
periodo de lluvia.
Al exponer los ejemplares de Brachydanio
rerio a experimentación para cada tipo de
efluente (réplica de tratamiento) durante las
primeras 24 horas se observó, mortalidad del
100 % de los individuos (CL50) según la curva
dosis-respuesta, siendo significativo que este
tipo de test establece hasta un máximo de
duración por 96 horas. Sin embargo, fue
relevante observar que al exponer los
ejemplares al 50% del efluente diluido, cuya
concentración correspondió a 0.078 ppm,
produjo el 50% de muerte, lo cual indicó que
este efluente es altamente tóxico.
En el caso de poder evaluar toxicidad de un
efluente sobre el suelo, por lo general ha sido
usado como biomodelo de ensayo la lombriz de
tierra, ya que es importante conocer que Eisenia
andrei, ha sido una de las especies más
ensayada debido a su alto desarrollo y
reproducción (Domínguez et al., 2005).
Se observó que al comparar las diluciones
del cianuro libre obtenido de los relaves
cribados, una repelencia de tipo gradual en
los tratamientos durante las primeras 24
horas, lo cual indicó que la concentración y
toxicidad de los relaves son proporcionales.
Sin embargo, después de las 48 horas de
duración del ensayo al comparar igualmente
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Evaluación de la toxicidad letal media por exposición a cianuro libre en efluentes y relaves mineros utilizando los biomodelos Brachydanio erio Y
Eisenia andrei
con el control negativo se observó en cada
tratamiento, mortalidad en la Eisenia andrei
donde dicha mortalidad aumentó a medidas
que existió mayor cantidad de relave
mezclado, encontrándose la CL50 a una
concentración de 0.016g de relave minero.
Puede indicarse que el monitoreo de
efluentes se ha orientado hacia la evaluación
del cumplimiento de las reglamentaciones de
descarga para la predicción del impacto sobre
sitios específicos en el cuerpo receptor, así
como evaluar tanto el efecto combinado de
mezclas complejas de compuestos tóxicos,
además de las mejoras en procesos
tecnológicos de control de la contaminación.
La USEPA (1994a), ha desarrollado
procedimientos detallados y específicos
para limitar las descargas en función de
objetivos de calidad que sean aceptables
para el cuerpo receptor, basados en ensayos
de toxicidad que evalúan efectos letales y
subletales de sustancias específicas.
En este estudio para conocer los efectos
generados por el impacto de las actividades
mineras resulta extraordinariamente importante,
el uso de organismos que puedan predecir los
posibles daños a suceder en la salud humana.
Una de las aplicaciones más extendidas del
monitoreo de efectos biológicos con ensayos de
toxicidad, ha sido la evaluación de descargas
líquidas o efluentes en el marco de programas
de control ambiental.
La potencialidad de los bioensayos para
evaluar la toxicidad de muestras complejas ha
estado mayoritariamente orientada al medio
acuático. El ejemplo más notorio es quizás, el
de la USEPA que recomienda la utilización de
datos de toxicidad para el control de vertidos, e
incorpora los llamados métodos WETs (Whole
Effluent Toxicity) en el programa NPDES
(National Pollutant Discharge Elimination
System) estableciendo de esta forma límites de
toxicidad permitidos para efluentes (USEPA,
2002). Otros países han
seguido métodos similares al desarrollado por
la USEPA como el Reino Unido (Whitehouse
et al., 1996) o el de España que ha
incorporado el uso de bioensayos para el
control de la contaminación, en algún caso a
la legislación autonómica (DOGC, 1992;
BOCM, 1993). Los bioensayos mono-especie
estandarizados por la USEPA no solo se han
aplicado al control de vertidos, sino que
también han sido adaptados para valorar
directamente la toxicidad de muestras
ambientales de agua (USEPA, 1994b).
Sin embargo, según Ronco et al., (2002),
la calidad del diagnóstico mejora cuando se
trabaja con varios ensayos sobre una misma
muestra, aumentando la confiabilidad del
diagnóstico por la posible aparición de
falsos positivos o negativos, por lo que para
la garantía de los resultados, fue utilizado
durante el presente estudio, dos biomodelos
aunque de igual manera puede mencionar
que existen pocos estudios referenciales que
permitan predecir e interpretar las posibles
consecuencias inmediatas de residuales
mineros utilizando tanto a Brachydanio
rerio como la Eisenia andrei.
Conclusiones
Los bioensayos de toxicidad letal media en
Brachydanio rerio y Eisenia andrei, mostraron
que las concentraciones disponibles de cianuro
libre en efluentes y relaves mineros tienen
efectos toxicológicos inmediatos.
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