Estudio de metales pesados en suelos bajo cultivos hortícolas de la provincia de Castellón.

Heavy metals can be transferred from soils to other ecosystem parts, and affect ecosystems and human health through the web chain. Since several years, this environmental issue concerns scientists. In this context, heavy metal concentrations were studied in agricultural soils devoted to vegetable crops in the province of Castellón (East Spain), where an intensive agriculture takes place. Furthermore, heavy metals bioavailability and their influence on vegetable crops are studied, as starting point for developing adequate strategies to prevent soil contamination. Soil properties, total and extractable heavy metal contents in soils (USEPA 3051A method and EDTA 0,05M extraction) and heavy metal contents in crops (leaf and inflorescence crops) were determined to carry out this study. Total concentrations (mg/kg) of heavy metals (0,328 for Cd, 7,7 for Co, 33,3 for Cr, 36,6 for Cu, 16.915 for Fe, 385 for Mn, 19,3 for Ni, 55,8 for Pb and 78,5 for Zn) reflect normal levels for agriculture soils. However, high levels have been found in some samples, where probably contaminated associated to inadequate practices are acting. Two groups of heavy metals were obtained by multivariate analysis, which may indicate source of the heavy metals. Furthermore, mean percentages of extractable fraction relative to total content reflect that Cd, Cu, Pb and Zn are more bioavailability. This can be due to their human-induced origin. The comparison of heavy metal contents between the two crop types and soils, which were grouped by crop types, shows that heavy metal contents (Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni and Pb) were higher in leaf crops than in inflorescence crops, except for Zn. The higher contents of heavy metals in leaf crops seem to be due to metabolic processes as these crops are accumulators. Finally, total concentrations were considered to establish background and reference values for agricultural soils with vegetable crops in Castellón. These values were derived by applying several statistic approaches, and one of them were selected as a proposal of reference values. This proposal will allow assessing contaminated processes by heavy metals and, following Spanish Royal Decree 9/2005, to declare a soil as contaminated.RESUMEN La contaminación de los suelos por metales pesados es un problema ambiental que desde hace tiempo preocupa a los científicos, ya que desde el suelo los metales pueden ser transferidos a otras partes del ecosistema (p. ej. cultivos, aguas subterráneas,) entrando en la cadena trófica. En este trabajo se estudian los metales pesados (Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb y Zn) en suelos sobre los que se desarrollan cultivos hortícolas en la provincia de Castellón y se analiza la posible transferencia de los metales en el sistema suelo-planta. Para llevar a cabo este estudio se determinaron características edáficas, así como la concentración de metales pesados en los suelos (método USEPA 3051A y extracción con EDTA). También se analizó la concentración de metales en dos tipos de cultivos (cultivos de hoja y cultivos de inflorescencia). Los suelos hortícolas de la provincia de Castellón son generalmente básicos y carbonatados, no presentan problemas por salinidad y el contenido de materia orgánica es elevado e, incluso, muy elevado en algunas parcelas. La capacidad de intercambio catiónico de los suelos es desde muy baja a elevada y la textura es mayoritariamente Franca, Franco-Arcillosa o Franco-Limosa. Las concentraciones medias de metales totales (mg/kg) en el área de estudio son: 0,328 para el Cd, 7,7 para el Co, 33,3 para el Cr, 36,6 para el Cu, 16.915 para el Fe, 385 para el Mn, 19,3 para el Ni, 55,8 para el Pb y 78,5 para el Zn. Estos resultados reflejan, mayoritariamente, niveles normales para suelos agrícolas en base a la comparación realizada con otros estudios descritos en la bibliografía. Sin embargo, un análisis individualizado de las parcelas refleja la existencia de niveles elevados de Cr, Cu, Pb y Zn en algunas parcelas, que probablemente son consecuencia de algún proceso puntual de contaminación. Los resultados de los análisis multivariantes muestran la existencia de dos grupos de metales pesados que se diferencian en cuanto a su origen en las parcelas analizadas. Así, el primer grupo está formado por Fe, Ni, Co, Cr y Mn, que su origen es mayoritariamente consecuencia de la alteración del material originario, mientras en el segundo grupo se agrupan el Cd, Cu, Pb y Zn por tener generalmente un origen antrópico. Además, los porcentajes medios de la fracción extraíble con EDTA respecto a su contenido total indican que el Cd, Cu, Pb y Zn son los metales en el área de estudio que presentan una mayor potencialidad de transferencia, probablemente, debido a su origen antrópico. Los contenidos de Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni y Pb son mayores en los cultivos de hoja que en los cultivos de inflorescencia, a pesar de que para algunos metales la concentración es mayor en los suelos con cultivos de inflorescencia. Así, las distintas concentraciones entre los dos tipos de cultivos para la mayoría de metales parecen ser mayoritariamente consecuencia de diferencias fisiológicas, ya que los cultivos de hoja son acumuladores de metales. Finalmente, a partir de las concentraciones de metales totales, tras derivar mediante distintos métodos estadísticos niveles de fondo y valores de referencia, se realizó una propuesta de niveles de fondo y valores de referencia para suelos con cultivos hortícolas de la provincia de Castellón. Estos valores permitirán evaluar la existencia de procesos de contaminación por metales pesados y, siguiendo los criterios establecidos en el Real Decreto 9/2005, declarar un suelo como contaminado en el área de estudio. _________________________________________________________________________________________________