ESTUDIO DEL Hg EN SUELOS Y SEDIMENTOS 4.3.1 Antecedentes
Etapa 5: Hg unido a sulfuro
5.1. METILMERCURIO EN EL MEDIO AMBIENTE
El mercurio, de origen natural o antropogénico, depositado en suelos y sedimentos, es susceptible de sufrir transformaciones químicas, que dependen de la forma en la cual ha sido depositado, de las condiciones ambientales en el lugar de deposición y de la presencia de otras especies químicas y microorganismos que influyan sobre dichas transformaciones. Todas estas condiciones determinan el riesgo potencial del mercurio en el medio en el que se halle. Si este medio es favorable a la conversión de mercurio iónico en metilmercurio (CH3Hg+ ó MeHg) mediante un proceso de metilación,
entonces el riesgo para el medio ambiente es importante. La mayoría de trabajos de investigación que se encuentran en la bibliografía sugieren que los sedimentos acuáticos representan el compartimento medioambiental con un mayor potencial de metilación del mercurio depositado en ellos. Algunos de los lugares que reúnen condiciones especialmente favorables a estos procesos son los pantanos, lagos con aguas de bajo pH y baja alcalinidad, áreas inundadas recientemente (por ejemplo estanques), sistemas ricos en ácidos orgánicos naturales (por ejemplo tierras bajas), arroyos donde ocurren fluctuaciones pronunciadas del nivel de agua y vías de agua donde van a verter residuos de minería de mercurio o vertidos procedentes de industrias en las que se emplea mercurio en el proceso.
La mayor parte del conocimiento científico del que se dispone sobre el ciclo del mercurio se deriva de las investigaciones llevadas a cabo en tierras interiores y en ecosistemas de agua dulce. En estuarios y ecosistemas marinos, los procesos de conversión de mercurio inorgánico en MeHg son menos conocidos. En éstos, se sabe que existen importantes relaciones entre los procesos de deposición atmosférica de mercurio, corrientes marinas, estuarios y sistemas marinos que pueden afectar la producción y acumulación de MeHg, incluso se ha sugerido que el mercurio puede ser metilado en las profundidades del océano [1]. Se cree que los pantanos, ciénagas costeras, marismas y estuarios son lugares con una producción significativa de MeHg, debido a que las condiciones en estas localizaciones son favorables al desarrollo de bacterias anaerobias que facilitan los procesos de metilación. Al margen de esta fuente principal, otras fuentes de MeHg en el medio ambiente pueden ser algunas industrias
productoras de plásticos, los compuestos organomercúricos usados como pesticidas y los suelos anóxicos ricos en materia húmica [3].
La mayoría de los investigadores coinciden en atribuir la responsabilidad de los procesos de metilación en el medio ambiente a algunos microorganismos específicos. En particular, las bacterias sulfato reductoras parece que tienen una influencia decisiva en los ciclos del azufre y el mercurio controlando los procesos de biometilación [2]. En algunos ecosistemas de agua dulce la biometilación está controlada por la disponibilidad de sulfatos, sin embargo, en estuarios y sedimentos marinos, debido a su gran disponibilidad, el sulfato nunca es un factor limitante.
Otros factores que afectan a la metilación pueden ser la concentración de carbono orgánico disuelto (COD) y el pH. Algunos estudios han demostrado que para la misma especie de pescado en la misma región, el incremento de la acidez y/o del COD se manifiesta en una mayor concentración de MeHg en los peces, lo cual indica un aumento neto de la metilación. Por tanto la acidificación y un mayor contenido del COD potencian la movilidad del mercurio en el medio ambiente, haciendo más probable que éste pase a la cadena trófica. En ambientes altamente contaminados, también puede ocurrir un proceso de metilación abiótica, como resultado de reacciones de transalquilación entre compuestos organometálicos y mercurio inorgánico [4]. Incluso, se ha demostrado que los ácidos fúlvicos, a elevadas temperaturas, tienen propiedades metilantes [5].
En el lado opuesto de la cuestión, la exposición a la luz del sol (concretamente luz ultravioleta) tiene un efecto global destoxificante. La luz solar UV puede romper la molécula de MeHg para dar Hg(II) o Hg(0) [6], los cuales pueden abandonar el ambiente acuático y volver a entrar en la atmósfera en forma gaseosa. Este tipo de procesos ocurren de modo más eficiente en la superficie de aguas marinas ricas en sal [7].
Uno de los aspectos más relevantes de la presencia de MeHg en el medio ambiente es que éste se magnifica al ir ascendiendo en la cadena trófica, encontrándose niveles de concentración más elevados en las especies depredadoras. El mecanismo específico de
Capítulo 5: DESARROLLO DE UN MÉTODO DE EXTRACCIÓN DE Hg ORGÁNICO
entrada en la cadena trófica aún no es muy conocido, pero probablemente comienza con la toma de MeHg disuelto, procedente del agua y los sedimentos de los ecosistemas acuáticos. De este modo el MeHg, formado en aguas dulces poco profundas y estuarios costeros puede ser transportado mar adentro y acumularse allí.
Según el modelo propuesto por el “U.S. Geological Survey” (USGS) [8] (figura 5.1), la metilación es el resultado de un conjunto complejo de procesos que implican el movimiento y la transformación del mercurio. El mercurio depositado atmosféricamente puede encontrarse en cualquiera de sus tres formas principales (inorgánico, elemental u orgánico), sin embargo la forma inorgánica divalente (Hg(II)) será la principal. Una vez en la superficie del agua, el mercurio entra en un ciclo complejo en el cual una forma puede ser convertida en otra. El mercurio asociado a partículas puede ser fijado en los sedimentos, donde podrá ser difundido hacia la columna de agua, resuspendido, enterrado por otros sedimentos o metilado. El MeHg formado puede pasar a la cadena trófica o bien ser liberado de nuevo a la atmósfera por volatilización.
Figura 5.1. Modelo propuesto para el ciclo del MeHg en el medio ambiente por el USGS [8].
Históricamente ha habido algunos episodios de acumulación y contaminación del medio ambiente por MeHg. Entre ellos, el más importante fue el que ocurrió en la bahía de Minamata (Japón), en 1953, que dio lugar a la llamada “Enfermedad de Minamata” causada por el consumo de pescado con un alto contenido en MeHg, como consecuencia de la metilación de los residuos de mercurio vertidos en la bahía por una industria de producción de acetaldehido [9]. Otro episodio ha sido el de Niigata [10]. También destacan los diversos estudios detallados acerca de los niveles de MeHg en lagos y bosques [11], suelos [12], escombreras de minas [13], etc. Incluso en Europa se han estudiado con detalle los casos del río Elba [14-18] o el estuario del Sena.