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Contaminación del aire y suelo del humedal marino costero por material particulado de fuentes industriales en el Callao, Perú
Resumen Ejecutivo
Esta investigación evaluó el impacto del material particulado (PM) proveniente de fuentes industriales en la calidad del aire y del suelo de un humedal marino-costero del Callao, Perú. Los resultados demuestran que el material particulado fino (PM2.5) afecta significativamente la calidad del aire, mientras que la composición del PM (especialmente mercurio, arsénico y plomo) contamina los suelos del humedal, zonas industriales y residenciales aledañas. El estudio concluye que, de no tomarse medidas correctivas, la contaminación persistirá y deteriorará progresivamente este importante ecosistema.
El material particulado PM2.5 excede los límites de la OMS, impactando significativamente la calidad del aire (p=0.012). Los suelos del humedal presentan niveles de mercurio (18.98 mg/kg) que superan los Estándares de Calidad Ambiental peruanos, mientras que los suelos industriales y residenciales exceden los límites nacionales e internacionales para arsénico (>150 mg/kg) y plomo (hasta 586.65 mg/kg).
Contexto y Problemática
Los humedales costeros son ecosistemas altamente productivos que brindan servicios ecológicos esenciales, pero son particularmente vulnerables a la contaminación antropogénica. En el Callao, la coexistencia de actividades industriales intensivas (transporte de minerales, hidrocarburos, productos químicos y pesqueros) con el humedal marino-costero genera una presión ambiental constante. El material particulado, especialmente las fracciones finas (PM2.5), actúa como vector de metales pesados que se depositan en el aire y el suelo, comprometiendo la salud del ecosistema y, potencialmente, la salud humana.
Metodología de Investigación
1. Diseño del Estudio
- Enfoque: Cuantitativo, observacional y no experimental
- Localización: Humedal marino-costero en Av. Contralmirante Mora, Callao
- Período: Dos campañas de monitoreo (noviembre 2020 y enero 2021)
2. Monitoreo de Calidad de Aire
- Equipos: Muestreadores de PM10 y PM2.5 de alto y bajo volumen
- Parámetros: PM10, PM2.5 y metales asociados (As, Pb, Hg, Cd, etc.)
- Referencias: Decreto Supremo N°003-2017-MINAM y Guías OMS 2021
- Duración: Monitoreos continuos de 5 días por campaña
3. Muestreo de Suelos
- Profundidad: 0-30 cm (muestreo superficial)
- Técnica: Cuarteo diagonal para homogeneidad
- Tipos de suelo: Humedal, industrial, jardines industriales, ribereño (Rímac), residencial
- Parámetros: Metales pesados (Hg, As, Pb, Cd)
- Referencias: D.S. N°011-2017-MINAM y Canadian Soil Quality Guidelines
4. Análisis Estadístico
- Prueba de Wilcoxon: Para evaluar impacto del PM2.5 y mercurio
- Kruskal-Wallis H: Para comparar múltiples tipos de suelo (As, Pb)
- Método Delphi: Con 3 expertos para proyección futura
- Software: SPSS v26 para procesamiento estadístico
Resultados Principales
1. Calidad del Aire: Impacto del Material Particulado
Niveles de PM2.5 y PM10:
- PM2.5: Valores entre <1.00 y 54.86 µg/m³ (máximo en noviembre 2020)
- PM10: Valores entre <1.01 y 72.18 µg/m³
- Excedencias OMS: PM2.5 supera 15 µg/m³ (24h); PM10 supera 45 µg/m³ (24h)
Análisis Estadístico:
- Prueba de Wilcoxon: p-valor = 0.012 (< 0.05)
- Conclusión: El PM2.5 impacta negativa y significativamente la calidad del aire del humedal
Metales en PM: Aunque varios metales estuvieron por debajo del límite de detección, se registraron concentraciones medibles de silicio, zinc, bario y titanio, indicando origen industrial y de procesos de combustión.
2. Calidad del Suelo: Contaminación por Metales Pesados
Contaminación en el Humedal (Mercurio):
- Nivel detectado: 18.98 mg/kg (parte central del humedal)
- Límite ECA Perú (suelo industrial): 24 mg/kg
- Prueba de Wilcoxon: p-valor = 0.002 (< 0.05)
- Conclusión: El mercurio en el PM impacta significativamente la calidad del suelo del humedal
Contaminación en Suelos Industriales y Residenciales (Arsénico y Plomo):
- Arsénico en suelo industrial/jardín: >150 mg/kg (supera ECA Perú: 140 mg/kg y Canadá: 12 mg/kg)
- Plomo en suelo residencial: 527.80 mg/kg (supera ECA Perú: 140 mg/kg)
- Prueba Kruskal-Wallis: Arsénico (p=0.016), Plomo (p=0.024) - diferencias significativas entre tipos de suelo
3. Comparativa de Normativas de Calidad de Suelo
| Parámetro (mg/kg) | Humedal | Suelo Industrial | Suelo Residencial (Muestra) | ECA Perú (Industrial) | Canadá (Industrial) | Estado |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Arsénico | 59.74 | >150.00 | >150.00 | 140 | 12 | EXCEDIDO |
| Plomo | 90.86 | 484.70 | 527.80 | 800 | 600 | Dentro límite* |
| Mercurio | 18.98 | 1.37 | 20.84 | 24 | 50 | Dentro límite* |
4. Proyección Futura (Método Delphi)
Pronóstico de Expertos (2023-2025):
- PM2.5: Se estiman concentraciones promedio entre 27.5-29.17 µg/m³
- PM10: Se estiman concentraciones promedio entre 49.17-50 µg/m³
- Coeficiente Kendall: W = 0.818 (alta concordancia entre expertos)
- Significancia: p = 0.001 (< 0.05)
- Conclusión: Los expertos predicen que la contaminación por PM persistirá y mantendrá su impacto negativo en el humedal
5. Condiciones Meteorológicas durante el Monitoreo
| Parámetro | Noviembre 2020 | Enero 2021 | Diferencia | Implicación |
|---|---|---|---|---|
| Temperatura (°C) | 17.64 | 21.28 | +3.64 | Condiciones estables |
| Humedad Relativa (%) | 82.86 | 88.34 | +5.48 | Alta humedad favorece retención de partículas |
| Velocidad Viento (m/s) | 1.35 | 1.55 | +0.20 | Vientos suaves, limitada dispersión |
Discusión e Interpretación
Vínculo Industrial-Contaminación
Los resultados confirman que las actividades industriales del entorno (especialmente el transporte y manipulación de concentrados minerales) son la fuente principal de PM y metales pesados. El PM2.5 actúa como vector de transporte para metales como mercurio, arsénico y plomo, que se depositan en el humedal y suelos aledaños. Esta contaminación es particularmente preocupante porque:
- El mercurio se bioacumula y biomagnifica en las cadenas tróficas
- El arsénico y plomo son tóxicos para la microbiota del suelo y la vegetación
- La alta humedad relativa (promedio >80%) favorece la deposición húmeda de partículas
- Los vientos suaves limitan la dispersión, concentrando la contaminación localmente
Implicaciones para la Salud del Ecosistema
La contaminación documentada representa una amenaza grave para el humedal:
- Reducción de biodiversidad: Los metales pesados son tóxicos para aves, peces y organismos bentónicos
- Alteración de procesos biogeoquímicos: Afecta ciclos de nutrientes y descomposición
- Degradación de servicios ecosistémicos: Compromete purificación de agua, hábitat y protección costera
- Riesgo para salud humana: Posible exposición a través de contacto, inhalación o consumo de recursos
Conclusiones Principales
- El material particulado fino (PM2.5) proveniente de actividades industriales impacta significativamente (p<0.05) en la calidad del aire del humedal marino-costero, excediendo las guías de calidad de la OMS.
- El suelo del humedal está contaminado con mercurio (18.98 mg/kg) en su parte central, superando los Estándares de Calidad Ambiental peruanos y demostrando un impacto significativo (p=0.002) del PM en la calidad del suelo.
- Los suelos industriales y residenciales presentan contaminación severa por arsénico (>150 mg/kg) y plomo (hasta 586.65 mg/kg), excediendo tanto la normativa peruana como las guías canadienses en varios casos.
- Existen diferencias significativas en los niveles de arsénico (p=0.016) y plomo (p=0.024) entre los suelos del humedal, industriales y residenciales, confirmando patrones espaciales de contaminación.
- Los expertos predicen mediante el método Delphi que la contaminación por PM persistirá en el período 2023-2025 (concordancia Kendall W=0.818, p=0.001), lo que conducirá a un deterioro progresivo del humedal si no se implementan medidas de remediación.
- Las condiciones meteorológicas (alta humedad relativa y vientos suaves) favorecen la acumulación local de contaminantes, exacerbando el impacto en el ecosistema del humedal.
Recomendaciones y Medidas de Remediación
Acciones Urgentes:
- Implementar sistemas de control de emisiones en las industrias circundantes (filtros, captadores de polvo)
- Establecer barreras vegetales con especies fitorremediadoras (ej. Senecio rufescens para metales) alrededor del humedal
- Monitoreo continuo de calidad de aire y suelo con al menos dos campañas anuales
- Remediación de suelos contaminados siguiendo el D.S. N°012-2017-MINAM para gestión de sitios contaminados
- Revisión y fortalecimiento de los estándares de calidad ambiental peruanos para suelos, alineándolos con normativas internacionales más estrictas
Investigaciones Futuras:
- Evaluar la bioacumulación de metales en la biota del humedal (plantas, aves, peces)
- Estudiar el impacto en la salud de comunidades humanas aledañas
- Desarrollar modelos de dispersión de PM específicos para el microclima del humedal
- Probar técnicas de fitorremediación in situ para mercurio, arsénico y plomo
Palabras claves: Humedal costero, marino, material particulado, contaminación del aire, contaminación del suelo, PM2.5, mercurio, arsénico, plomo, Callao, Perú, fuentes industriales, bioacumulación, fitorremediación, gestión ambiental.
Referencia Completa
Zegarra Tello, I. J., Cabrera Carranza, C. F., Tinoco Gómez, O. R., & Moore Torres, R. K. (2025). Contaminación del aire y suelo del humedal marino costero por material particulado de fuentes industriales en el Callao, Perú. Revista del Instituto de Investigación de la Facultad de Minas, Metalurgia y Ciencias Geográficas, 28(55), e26394. https://doi.org/10.15381/iigeo.v28i55.26394
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