ESCUELA PROFESIONAL DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA

ESCUELA PROFESIONAL DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA

INFORME DE PRÁCTICAS PRE-PROFESIONALES

Determinación de Plomo, Cadmio y Arsénico por espectrofotometría de absorción atómica en aguas del rio grande distrito de Huamachuco -2019.

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE QUÍMICO FARMACÉUTICO

• AUTORES:

TICLIA DE LA CRUZ, Paul Vicente

• ASESOR:

Dr.

RENGIFO PENADILLOS, Roger Antonio

Trujillo- Perú

2021

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DEDICATORIAS

A mis Padres, por ser mi apoyo incondicional a lo largo de estos años e incentivarme cada día a ir

más allá de lo soñado.

A mis maestros, pues sin sus enseñanzas y testimonio de vida no sería ni la mitad de

lo que soy ahora

El AUTOR A DIOS, porque Él es quien nos

acompaña a cada instante de nuestras vidas, por ser nuestro fiel compañero e iluminar nuestro camino hacia las metas

trazadas.

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AGRADECIMIENTO

A mi asesor:

Por su capacidad profesional y su valioso aporte en el desarrollo del presente trabajo

Por brindarme su apoyo en todo momento, y por saber guiarme en el camino trazado.

Biblioteca Digital – Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación

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PRESENTACIÓN SEÑORES MIEMBROS DEL JURADO DICTAMINADOR:

De conformidad con las disposiciones legales y vigentes del reglamento de grados y títulos de la facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad Nacional de Trujillo, someto a vuestra consideración y elevado criterio profesional el presente informe de prácticas pre profesionales intitulados:

“Determinación de Plomo, Cadmio y Arsénico por espectrofotometría de absorción atómica en el agua del rio grande distrito de Huamachuco -2019”

Es propicia esta oportunidad para manifestar un sincero reconocimiento a nuestra alma mater y toda su plana docente, que con su capacidad y buena voluntad contribuyeron a mi formación profesional.

Queda a vuestro criterio, señores miembros del jurado, la calificación del presente trabajo de investigación

Trujillo, Abril del 2021

Ticlia de la Cruz, Paul Vicente

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JURADO DICTAMINADOR

Dr. Quispe Díaz Iván Miguel PRESIDENTE

--- Dr. Roger Antonio Rengifo Penadillos

ASESOR

--- Mg. Víctor Eduardo Villarreal La Torre

MIEMBRO

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RESUMEN

En el presente informe se realizó la determinación de Plomo, Cadmio y Arsénico por espectrofotometría de absorción atómica en el agua del rio grande distrito de Huamachuco -2019, para lo cual primero se recolectaron 4 muestras de agua en 4 puntos diferentes del rio, luego se cuantifico Plomo, Cadmio y Arsénico mediante la metodología analítica de absorción atómica en llama por ser una técnica altamente sensible y especifica. La cuantificación de los mencionados elementos se realizó en el laboratorio de análisis de instrumentales de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Trujillo. Los resultados nos indican que la concentración promedio de Plomo fue de 0,01125ug/ml de agua de rio, ligeramente superior al límite permisible por la Organización Mundial de la Salud (OMS) que es de 0,01 μg/ml, así también el Cadmio obtuvo un valor promedio de 0,00825ug/ml de agua de rio, superior al límite permisible de 0,005 mg/ml, determinado por la OMS, y por último la concentración promedio de Arsénico fue de 0,009ug/ml de agua de rio, ligeramente inferior al límite permisible por la OMS que es de 0,01 μg/ml. Se concluye que el Plomo y el Cadmio superan el límite recomendado por la OMS.

Palabra claves: Espectrofotometría, Contaminación, Plomo, Cadmio, Arsénico.

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ABSTRACT

In the present report, the determination of lead, cadmium and arsenic was carried out by atomic absorption spectrophotometry in the water of the Rio Grande district of Huamachuco -2019, for which first 4 water samples were taken in 4 different points of the river, then lead, cadmium and arsenic were quantified using the analytical methodology of atomic absorption in flame as it is a highly sensitive and specific technique. The quantification of the mentioned elements was carry out in the instrumental analysis laboratory of the Faculty of Chemical Engineering of the National University of Trujillo.

The results indicate that the average concentration of lead was 0.01125ug / ml of river water, higher than the permissible limit by the World Health Organization (WHO) which is 0.01 μg / ml, thus also the cadmium obtained a value average 0.00825ug / ml of river water, close to the permissible limit of 0.005 mg / ml, determined by WHO, and finally the average concentration of arsenic was 0.009ug / ml of river water, close to the limit permissible by the WHO which is 0.01 μg / ml. It is concluded that Lead and Cadmium exceed the limit recommended by the WHO.

Keywords: Spectrophotometry,Pollution, Lead, Cadmium, Arsenic.

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INDICE

DEDICATORIAS……….……….i

AGRADECIMIENTO………..ii

PRESENTACIÓN………...iii

JURADO DICTAMINADOR……….iv

RESUMEN……….v

ABSTRACT………..vi

I. INTRODUCCION……….1

II. MATERIAL Y METODO ... 6

III. RESULTADOS ... 9

IV. DISCUSION ... 11

VI. CONCLUSIONES ... 14

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 15

ANEXOS………...…...20

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I. INTRODUCCIÓN

El agua es un elemento de la naturaleza, integrante de los ecosistemas naturales, fundamental para el sostenimiento y la reproducción de la vida en el planeta ya que constituye un factor indispensable para el desarrollo de los procesos biológicos que la hacen posible. Este líquido vital constituye más del 80% del cuerpo de la mayoría de los organismos e interviene en la mayor parte de los procesos metabólicos que se realizan en los seres vivos; además interviene de manera fundamental en el proceso de fotosíntesis de las plantas y es el hábitat de una gran variedad de seres vivos. Es uno de los recursos más mal utilizados sobre la tierra, malgastada y contaminada por la industria, la minería, la agricultura, las plantas de tratamiento y muchas otras actividades¹.

Así también la contaminación del agua se da por cualquier cambio físico o químico en ésta que puede afectar adversamente a los seres vivos. La actividad minera en nuestro país es una de las principales causas de contaminación de agua, sobre todo la proveniente de la minería de pequeña escala, pone en riesgo a la población y al ambiente. Por un lado, la remoción de sedimentos que contienen metales pesados como el plomo. Por otro lado, la minería aurífera implica el mercurio (Hg) y otros metales pesados utilizado para amalgamar oro, acumulándose los residuos muchas veces en el lecho y riberas de los cuerpos de agua. Esta contaminación del agua, provoca efectos en la salud y el ambiente, siendo el mercurio, plomo (Pb), cadmio (Cd) y arsénico (As) los principales contaminantes tóxicos, afectando a la población a través del uso para diferentes actividades de la población^2,3.

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Asimismo, la contaminación del agua por metales pesados ocasionada por vía antrópica y natural, está afectando drásticamente la seguridad alimentaria y salud pública. Estudios recientes reportan la presencia de metales pesados y metaloides tales como mercurio, arsénico, plomo, cadmio, zinc, níquel y cromo en hortalizas tales como la lechuga, repollo, calabaza, brócoli y papa. Esta contaminación, proviene, entre otros causales, del uso del agua afectada para riego de sus cultivos, de igual manera, se han encontrado metales en diferentes concentraciones en peces, carnes y leche resultado de la bio-acumulación y movilidad desde el ambiente a las fuentes hídricas³.

Además, la inhalación de aire y la ingesta de alimentos, son dos de las causas más sobresalientes de contaminación. Los efectos tóxicos dependen del tipo de metal, de la concentración y en algunos casos de la edad de la población expuesta. La contaminación de metales pesados como el cadmio, mercurio, plomo se han encontrado elevados valores pasando los límites permitidos por la OMS, esta contaminación es debida a la exposición de estos alimentos a las fuentes de contaminación que por su impacto en la salud y concentración deben ser cuidadosamente evaluados y monitoreados⁴.

Por otra parte, fuentes de contaminación y su incorporación en la cadena alimenticia por agua de ríos comienza con los desechos de la minería que son la principal causa de contaminación de plomo y otros metales pesados en alimentos, que posteriormente son utilizados por el hombre para sus distintas actividades agrícolas y ganaderas. También los metales pesados se acumulan en tejidos y órganos de los animales pasando posteriormente a producciones de carne leche y huevos⁵.

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Ciertamente uno de los metales que más impacto tienen en la contaminación del agua es el cadmio. El cadmio forma parte de la composición natural de algunas rocas y suelos, es un metal ampliamente utilizado en la industria y productos agrícolas, esto ha producido un progresivo aumento en su producción. El 5% del metal es reciclado y debido a su notable movilidad, provoca una importante contaminación ambiental, la población está expuesta al cadmio por diversas vías:

Oral, a través del agua y la ingesta de comida contaminada con este elemento (hojas de vegetales, granos, cereales, frutas, vísceras animales y pescado). Finalmente, por vía dérmica, aunque las concentraciones absorbidas son muy reducidas. El cadmio que ingresa por vía respiratoria o por vía oral, se transporta a la sangre y se concentra en el hígado y el riñón⁶.

De igual manera el plomo es un metal pesado que se ha utilizado durante muchos años debido a su resistencia a la corrosión, ductibilidad, maleabilidad y facilidad para formar aleaciones. Es absorbido por inhalación, ingestión y a través de la piel. Las principales vías de exposición son, la ingestión de polvo, agua o alimentos contaminados tiende a distribuirse en diferentes órganos, tejidos, huesos y dientes, donde se va acumulando con el paso del tiempo. La intoxicación por plomo varía de acuerdo a la edad de la persona y su nivel de exposición⁷.

Además, el Arsénico es un elemento ampliamente distribuido en la atmósfera, en la hidrosfera y en la biosfera, Los efectos toxicológicos del Arsénico no son bien conocidos y se especula sobre el proceso de transferencia a los seres humanos. La arsenicosis o hidroarsenicismo crónico es una enfermedad que se presenta por elevadas concentraciones de Arsénico inorgánico y presenta

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diferentes afectaciones en la salud humana tales como problemas respiratorios, enfermedades cardiovasculares, gastrointestinales y efectos cancerígenos (pulmón, vejiga y piel) entre otras⁸.

La espectroscopia de absorción atómica (a menudo llamada AA) es un método instrumental de la Química analítica que determina una gran variedad de elementos al estado fundamental como analitos. Está basado en la atomización del analito en matriz líquida y que utiliza comúnmente un nebulizador pre-quemador (o cámara de nebulización) para crear una niebla de la muestra y un quemador con forma de ranura que da una llama con una longitud de trayecto más larga. La niebla atómica es desolvatada y expuesta a una energía a una determinada longitud de onda emitida ya sea por una Lámpara de Cátodo hueco construida con el mismo analito a determinar o una Lámpara de Descarga de Electrones (EDL)⁹.

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II. OBJETIVOS Objetivo general

➢ Determinar Plomo, Cadmio y Arsénico por espectrofotometría de absorción atómica de agua del rio grande distrito de Huamachuco, 2019

Objetivos específicos

• Cuantificar plomo en muestras de agua del rio grande distrito de Huamachuco

• Cuantificar cadmio en muestras de agua del rio grande distrito de Huamachuco

• Cuantificar arsénico en muestras de agua del rio grande distrito de Huamachuco

• Comparar la concentración del plomo, cadmio y arsénico con los límites permisibles en agua establecidos por la Organización Mundial de la Salud.

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III. MATERIAL Y MÉTODO

1. Material

1.1 MATERIAL BIOLÓGICO:

- El agua natural fue recolectada en 4 puntos diferentes (Las cuales se encuentran identificadas en el Anexo 1) del rio grande del distrito de Huamachuco, provincia de Sánchez Carrión, región La Libertad, durante el mes de febrero del 2019.

.

1.2 MATERIALES Y EQUIPOS DE LABORATORIO:

1.2.1 Materiales

Material de vidrio de uso común en el laboratorio 1.2.2 Otros

Micropipeta de 200 ul Tubo Falcon de 50 ml Papel filtro

1.2.3 Equipos

- Espectrofotómetro Absorción Atómica Perkin Elmer PinAAcle900F.

1.2.4 Reactivos y Solventes - Agua destilada

- Ácido clorhídrico 0,1 % - Estándar de Pb, Cd, As

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1.2.5 Ambiente:

- Laboratorio de Métodos Instrumentales de Ingeniería Química.

2.2 MÉTODO

2.2.1 Recolección de la Muestra

La recolección de las muestras de agua para análisis instrumental, fueron recolectadas en frascos de plástico estériles de 100 mililitros de capacidad, tomándose la muestra de la parte superficial del agua, una vez obtenida, el recipiente fue debidamente rotulado.

2.2.2 Preparación de la muestra

Se midió 5 ml de muestra y se pasó un tubo de Falco de 50 ml, completándolo con una solución de HCL al 0,1 %, luego se agitó para homogeneizar la solución, se filtró, para posteriormente ser llevado al equipo de espectrofotometría de absorción atómica para su medición¹⁰.

2.2.3. Preparación de las soluciones estándares para determinar la concentración de los elementos en estudio.

Se preparó un litro de solución blanco de HNO3 al 1 % (v/v); en una fiola de 1 litro, se depositó con una probeta 10 ml de HNO3cc hasta completar el volumen de la fiola con agua destilada mezclándose convenientemente. A continuación, se preparó tres soluciones de 50 ml que contienen 0,1; 0,5; y 1 ppm de cada estándar original (Pb, Cd, As) a partir 1000 ppm del elemento puro. Cada solución se transfirió a botellas de plástico previamente lavados y etiquetados para su análisis. Con las soluciones estándar se preparó las curvas de calibración respectivas.

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La lectura de la absorbancia de cuantificación se realizó en el espectrofotómetro de Absorcion atómica marca PinAAcle900F^11,12.

ppmE = L x V1/V2 E= elemento químico

L= lectura de la absorbancia de la muestra

V1= volumen de disolución para la preparación de la muestra V2= volumen de muestra

2.2.3 Análisis de datos.

Los resultados obtenidos se analizaron aplicando estimadores estadísticos como media aritmética y desviación estándar.

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IV. RESULTADOS

Tabla 1. Concentración de Plomo (ug/ml) de agua del rio grande de Huamachuco.

Plomo Concentración (ug/ml)

Muestra de agua 1 0,012

Promedio 0,01125

Desviación estándar 0.0033

Valor permisible por la OMS 0,01

Tabla 2. Concentración de Cadmio (ug/ml) de agua del rio grande de Huamachuco.

Cadmio Concentración (ug/ml)

Promedio 0,00825

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Tabla 3. Concentración de Arsénico (ug/ml) de agua del rio grande de Huamachuco.

Arsénico Concentración (ug/ml)

Promedio 0,009

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V. DISCUSIÓN

La actividad minera formal e informal aumenta cada año y genera más contaminación a nivel mundial, trae como consecuencia la contaminación de diferentes ecosistemas entre ellos los ríos que son afectados por los residuos generados por esta actividad humana. El plomo, cadmio y arsénico son elementos químicos pesados del tipo metálicos presentes en sedimentos y aguas, tienen alta persistencia, toxicidad muy alta y una acumulación acelerada en las estructuras de los seres vivos¹³.

En la tabla 1 se puede observar, que al analizar las 4 muestras de agua superficiales del rio grande, que la concentración de 0,015 ug/ml de plomo en la muestra 3 es mayor que las demás muestras, así también se puede apreciar que el promedio de las 4 muestras es de 0,01125 ug/ml, y este supera a lo recomendado por la OMS que es de 0.01 ug/ml¹⁴.

Asimismo, en la tabla 2, se observa una mayor existencia de cadmio en la muestra N° 2 de 0,01 ug/ml, de igual manera en el análisis de cadmio de las 4 muestras dio como promedio 0,00825 ug/ml, y este supera a lo recomendado por la OMS que es de 0,005 ug/ml¹⁴.

Del mismo modo en la tabla N°3, se encontró que la muestra N°3 tiene el valor más alto de arsénico 0,011 ug/ml, en las 4 muestras procesada dio como promedio 0,009 ug/ml, y este es menor a lo recomendado por la OMS que es de 0,010 ug/ml¹⁴.

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La presencia de metales pesados se da en todos los ríos, arroyos y riachuelos. Ya que estos se encuentran generalmente como componentes naturales de la corteza terrestre, en forma de minerales, sales u otros compuestos, pueden pasar a la atmósfera por volatilización y movilizarse hacia el agua superficial o subterránea. No son degradados fácilmente de forma natural o biológica ya que no tienen funciones metabólicas específicas para los seres vivos¹⁵.

Por otra parte, los valores elevados de metales pesados presentes en el rio grande del distrito de Huamachuco, puede deberse ya que está es una ciudad que en los últimos años se ha incrementado la actividad de la minería formal y artesanal, en diferentes lugares de la provincia Sánchez Carrión. Especialmente en el cerro del Toro de la ciudad de Huamachuco. Esta minería se caracteriza por las frecuentes detonaciones, producto de la extracción mineral, estas generan inmensas nubes de polvo que terminan por cubrir las viviendas y afectar los cultivos, la cual por las constantes lluvias que se dan, arrastran todo el material a las diferentes arroyos o riachuelos que conectan al rio Grande¹⁶.

Asimismo, desde hace años se ha desarrollado la actividad minera informal en Huamachuco y la presencia de valores elevados de metales pesados era de esperarse, la utilización de agua y el uso de reactivos químicos en los diferentes procesos de dicha actividad afectan la calidad del agua superficial, es de conocimiento que en la minería informal los residuos químicos no son debidamente tratados y almacenados, estos se filtran hasta los caudales de agua fresca, contaminándolos y disminuyendo la vida presente en los mismos¹⁷.

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Así también, hay efectos negativos de las minerías formales ya que contaminan el agua sobre el territorio en la que estas son construidas, así es el caso de Barrick y la Arena que se encuentra en un lugar nacientes de cuencas y, por lo tanto, tienen impactos negativos sobre varios cursos de agua, Si bien estas minerías se encuentran en alrededores de la ciudad de Huamachuco, estas mantienen conexiones con el rio grande¹⁸.

Además, los mineros al realizar sus actividades arrojan sus desmontes, basura y materiales de desecho al costado de sus pozas de cianuración afectando a los suelos, áreas de cultivo y cursos de agua. Así también la contaminación del rio por metales pesados, es debido a que es usado por algunas personas de la población como un lugar para arrojar sus desechos de las distintas actividades que realizan¹⁹.

Asimismo, la FAO (La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura) nos indica que los limites de metales pesados en agua de riego para el plomo, cadmio y arsénico son 5 mg/L, 0.01mg/L y 0.2 mg/L respectivamente, por esto es que no debe utilizarse el agua del rio Grande para actividades agrícolas, ya que estos metales pesados radican principalmente en que pueden ser acumulados en los suelos siendo peligrosos por su carácter no biodegradable, también por la toxicidad que ejercen sobre los diferentes cultivos y su biodisponibilidad. Para que estas aguas sean aprovechadas por los pobladores sin poner en riesgo la salud de las personas, deben pasar por tecnologías para recuperar el agua contaminada con metales pesados como: Tratamiento biológico usando plantas o microorganismo, floculación o precipitación, etc²⁰.

.

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VI. CONCLUSIONES

1. La concentración promedio de plomo en agua del rio grande de Huamachuco es de 0,01125ug/ml, ligeramente superior al límite permisible por la Organización Mundial de la Salud que es de 0,01 μg/ml.

2. La concentración promedio de cadmio en agua del rio grande de Huamachuco es de 0,00825ug/ml, superior al límite permisible por la Organización Mundial de la Salud que es de 0,005 μg/ml.

3. La concentración promedio de arsénico en agua del rio grande de Huamachuco es de 0.009ug/ml, el cual está dentro del límite permisible por la Organización Mundial de la Salud que es de 0.01 μg/ml.

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VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.

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https://www.usmp.edu.pe/publicaciones/boletin/fia/info86/articulos/importanciaAgua.html

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3. Reyes Y. Contaminación por metales pesados: implicaciones en salud, ambiente y seguridad alimentaria. Art Colombia [internet]. 2016. [citada 16 de diciembre del 2020].

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https://revistas.uptc.edu.co/index.php/ingenieria_sogamoso/article/view/5447

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ANEXO

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Anexo 1: Coordenadas de donde se tomaron las muestras.

Muestra Latitud longitud

M1 -7.824741976268248, -78.05107449571491

M2 -7.821427760270164, -78.05148020745165

M3 -7.818571179479459 -78.05143682336335

M4 -7.81615791109899 -78.05168660474239

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