Influencia de la especiación de los metales pesados en medio acuático como determinante de su toxicidad

P. M. Castañé, M. L. Topalián, R. R. Cordero, A. Salibián

 

Resumen

La captación y toxicidad de los metales pesados para los organismos acuáticos están influidos no sólo por su concentración; también son relevantes el tiempo de exposición y los factores bióticos y abióticos del ambiente. Para considerar las relaciones de los metales con la biota acuática se deben tener en cuenta tres niveles de interés: a) la especiación en el ambiente, b) las interacciones con la membrana plasmática en la interfase organismo-ambiente, así como otros factores secundarios que pueden afectar los mecanismos funcionales básicos del individuo y c) la partición del elemento en los compartimentos del organismo y los efectos biológicos resultantes de su interacción con los receptores en los sitios de acción. En esta revisión se presentan ejemplos que ilustran la necesidad de determinar no sólo la concentración total de un metal en solución acuosa sino también el perfil de su entorno fisicoquímico y su biodisponibilidad; esta última puede ser correlacionada directamente con la especiación química a través del modelo de actividad del ion libre (en inglés, FIAM, free ion activity model). Se discute además la posibilidad de usar organismos como sensores de la biodisponibilidad de los metales en relación con su especiación química. Dentro de ellos, las algas representan un grupo muy importante ya que muestran una sensibilidad a los contaminantes mucho mayor que otros organismos acuáticos.Se presentan resultados propios obtenidos mediante bioensayos de laboratorio, usando cultivos algales monoespecíficos de Selenastrum capricornutum Printz (= Raphidocelis subcapitata); se ha estudiado el efecto del Cd sobre la inhibición de la fotosíntesis en presencia del quelante EDTA-Na2. Los resultados muestran que la concentración total del Cd no es un buen predictor de su toxicidad para las algas y que su especiación puede afectar la disponibilidad del mismo para los organismos en medio acuático y, consecuentemente, determinar la magnitud de su toxicidad.

Palabras clave

metales pesados; especiación química; toxicidad; medio acuático; bioensayos algales

Abstract: Influence of the heavy metals speciation in the aquatic environment as determinant of their toxicity.

The uptake and toxicity of heavy metals for aquatic organisms are not only under the influence of their concentration; the exposure time and the biotic and abiotic characteristics of the particular environment are also relevant. The relationship of the metals with the aquatic biota requires taking into account a) their speciation in the environment, b) the interactions with the cellular membrane in the organism-water interface as well as other secondary factors that may affect functional basic mechanisms of the organism and, c) the partition of the metal in the different compartments of the organism and the biological effects as a result of their interaction with the receptors at their sites of action. Several examples showing the importance of the determination of the total concentration and bioavailability of the metals and of the environmental profile are presented; in this
respect, the free ion activity model (FIAM) is a useful tool that allows to determinate the correlation between the bioavailability and chemical speciation of the particular element. In addition, the possibility that organisms may be sensors of the bioavailability of heavy metals in the context of their speciation is discussed. Algae constitute a very important group of organisms that show a high sensitivity in the assessment of the impacts of toxic chemicals on aquatic species. The results obtained through  laboratory bioassays run using Selenastrum capricornutum Printz (= Raphidocelis subcapitata) as test organism and cadmium chloride as a reference toxic are shown. The used end point was the inhibition of the photosynthesis rate when grown in media containing EDTA-sodium salt. It was shown that the total concentration of Cd was not a good indicator to predict the toxicity of the metal and that the speciation significantly affects its bioavailability and, consequently, the intensity of the toxic response.

Key words

Heavy metals, chemical speciation, toxicity, aquatic environment, algal bioassays.
pdf