Los metales pesados en ambientes urbanos

Las ciudades ocupan un pequeño porcentaje de la superficie terrestre mundial (~ 5 %), pero pueden influir en toda la biosfera (Angeoletto et al., 2015). Entre los múltiples desafíos de las ciudades, el impacto constante de las actividades humanas puede tener repercusiones no deseadas en la biodiversidad, el funcionamiento de los ecosistemas y la calidad ambiental causando, a su vez, un impacto negativo en la salud y el bienestar humanos (Lawrence, 2003). 

En las ciudades se ha puesto atención en la calidad del aire y del agua, incluso los gobiernos locales han creado normas ambientales que rigen las acciones a seguir en el supuesto caso de que los sistemas de monitoreo detecten que la contaminación supera los umbrales fijados. A pesar de que la contaminación del suelo también cuenta con normas ambientales, no posee un sistema de monitoreo; y para la contaminación en polvo urbano y plantas no existen normas ambientales ni sistemas de monitoreo.

    El término contaminación se refiere a la introducción o incremento anormal de sustancias que pueden ejercer un efecto dañino sobre los organismos en los ecosistemas. Particularmente los metales pesados pueden ser tóxicos o nocivos para el medio ambiente y los seres vivos, algunos, incluso, en bajas concentraciones. Además, los metales pesados son persistentes en el medio ambiente y se bioacumulan (Lin et al., 2017). El mecanismo de toxicidad de los metales pesados puede explicarse por su capacidad de interactuar con las proteínas nucleares y el ADN, provocando el deterioro de las macromoléculas biológicas (Helaluddin et al., 2016).
    En el caso de la contaminación por metales pesados, los suelos funcionan como un sumidero: un lugar en el que se adsorben en las arcillas y el humus, se precipitan y quelatan con la materia orgánica del suelo, y es por ello que los suelos tienen una contaminación de largo plazo, sin embargo, cuando su capacidad buffer ha sido superada se convierten en fuentes de emisión de metales pesados. 
    Por su parte, el polvo urbano está compuesto por partículas sólidas provenientes de los suelos y rocas ‒los cuales constituyen su componente natural‒ y de las partículas provenientes del desgaste de la infraestructura urbana y de las partículas expedidas a la atmósfera como producto de la combustión de gasolina, gas y carbón. Estas partículas que se dirigen a la atmósfera, finalmente caen al piso y a los suelos, dentro y fuera de las ciudades (Bautista, 2011; Sánchez-Duque et al., 2015). La resuspensión del polvo urbano puede ser una fuente contaminante para la atmósfera y los suelos. En el caso del agua, puede ser una fuente de contaminantes (Keshavarzi et al., 2018; Safiur Rahman et al., 2019) a través de la escorrentía de la lluvia (Jayarathne et al., 2018). El polvo urbano puede ser considerado un reservorio de la contaminación de mediano a largo plazo, es decir, semanas, meses o temporadas.

    Algunas especies de plantas al interior de las ciudades tienen la capacidad de adsorber y absorber los metales pesados debido a la formación de sustancias pegajosas con las que absorben la contaminación de corto plazo, es decir, la contaminación respirable: de allí su gran importancia. Especies de los géneros Pinus y Ficus secretan sustancias adhesivas como las resinas y el látex, que son grandes trampas naturales para las partículas contaminantes. No existen umbrales ni legislación para la contaminación atrapada por las plantas.
    Desde décadas atrás se intuía que la contaminación ambiental era causal de una gran cantidad de muertes; sin embargo, no se contaba con evidencias científicas numerosas y contundentes que avalaran dicha aseveración. Con el tiempo se ha logrado contar con esas evidencias. Es por esto que en el año 2013 la Organización Mundial de la Salud publicó un informe en el que, contundentemente, se afirma que “la contaminación ambiental ocasionó siete millones de muertes prematuras en personas menores de 60 años, una de cada ocho muertes en el planeta” (Sabath y Robles-Osorio, 2012; WHO, 2014).
    Hoy se reconoce que la contaminación del ambiente es una de las principales causas de muerte, para la que se combinan tres factores: a) la toxicidad de los contaminantes, b) la concentración de la gente en las ciudades y c) el estado de salud de la población.
    Los efectos de la urbanización sobre la calidad ambiental varían entre regiones con diferentes grados de desarrollo, topografía, recursos naturales y políticas públicas (Liang et al., 2019).
Mucha investigación debe realizarse aún sobre este tema y es por ello que este texto se escribió con la idea de contar con una referencia metodológica para abordar el problema de la contaminación por metales pesados en ciudades, así como divulgar los principales resultados de estudios realizados en ciudades mexicanas.

Bautista, F., Aguilera, A., Goguitchaichvili, A. (2024). Introducción al estudio de los metales pesados en ambiente urbanos. En: Los metales pesados en ambientes urbanos: herramientas para el diagnóstico yestudios de caso en ciudades mexicanas. Enes, Morelia, UNAM. Morelia, Michoacán. 170 pp.

La claridad de las ideas en investigación ambiental

 Para hacer investigación se requiere saber exactamente lo que se pretende hacer y que se va a conseguir y, decirlo y escribirlo con claridad, lo cual no es cosa fácil. A menudo la gente expresa mejor en palabras sus proyectos que de manera escrita; sin embargo, los procesos de evaluación en la ciencia se realizan mediante escritos denominados artículos científicos. En este formato de texto, el autor debe ser claro, sencillo y directo. Esto es lo que quiero saber(objetivo) y para eso haré esto para conseguirlo (procedimiento que denominamos materiales y métodos).

Para expresar lo que se desea saber se recomienda escribirlo de manera afirmativa, es decir, como hipótesis. Ya en otros textos he recomendado hacer lo que llamo “Matriz de congruencia” es decir, un cuadro con las siguientes columnas: objetivos, productos, acciones, tiempos, responsables. Esto con la idea de hacer un plan de acción global y pequeños planes, siguiendo la estrategia de “Divide y vencerás”.

De la idea al proyecto en desarrollo

La mayor dificultad para la elaboración de la matriz de congruencia es la claridad de las ideas y de la redacción de las mismas, la gente puede saber lo que quiere, pero no como conseguirlo, o a veces sabe hacer pero no lograr los objetivos, entre el objetivo y el hacer está el diseño de la estrategia.

Primero, se debe identificar lo que se va a muestrear, el tipo de muestra, la matriz. En estudios de investigación ambiental las muestras pueden ser de aire, suelo, agua, plantas, micro, macro o mega-organismos e incluso humanos. Debemos pensar sobre la información que se obtiene de cada tipo de muestra. Una vez seleccionado el tipo de muestra se pasa al establecimiento de lo que se quiere saber sobre ella, por ejemplo:

·         Composición, toxicidad, adsorción, disponibilidad, biodisponibilidad, acumulación, bioacumulación.

·   Dispersión, considerando los posibles gradientes o encontrar alguna forma de identificación de las trayectorias para muestrear en esos sitios.

·         Variación en tiempo y espacio, se debe establecer un número de muestras y el tipo de análisis de datos. Si se desea comparar entre diversos tiempos de muestreo (por ejemplo, estaciones climáticas) o si se desea analizar series de tiempo.

Si se desea hacer mapas se debe decidir la posición geográfica de las muestras y utilizar un muestreo sistemático y los métodos de análisis de datos espaciales.

Posteriormente, debemos decidir la forma de tomar la muestra y definir el tipo de muestreo (a juicio, aleatorio simple, aleatorio estratificado, aleatorio sistemático, aleatorio por conglomerados y sistemático), la cantidad de muestra y la temporalidad o tiempos de toma de muestra) acorde con los objetivos del estudio, a esto se le llama congruencia de objetivos vs métodos.

El diseño experimental sirve para identificar y cuantificar las causas de un efecto dentro de un estudio experimental, se trata de la manipulación premeditada de una o más variables ligadas a causas, con el objetivo de medir y evaluar el efecto de las variables independientes (manipuladas) en las variables dependientes (no manipuladas). Se determina el número de repeticiones y el grado de confianza de la relación causa vs efecto. En estudios ambientales descriptivos no es fácil pensar en términos de diseños experimentales clásicos ya que a menudo no es posible manipular las variables como en un laboratorio o como en parcelas experimentales, por esta razón, debe pensarse muy bien sobre las causas y efectos a considerar.

En estudios de contaminación ambiental no es posible manipular las fuentes de contaminación ni en número ni moverlas de sitio lo que sí se puede hacer es seleccionar los sitios de muestro, el número y los tiempos de muestreo. En estos estudios descriptivos y no experimentales en sentido estricto, el diseño experimental es el resultado del saber lo que se busca y la forma de lograrlo, incluye: a) la selección del tipo de muestra; b) el procedimiento de la adquisición de datos en tiempo y forma; y c) el procedimiento de análisis de los resultados. Para esto hay que tener bien claras las preguntas a responder y lo que se quiere saber o investigar. Para elaborar un buen diseño experimental también se requiere de ayuda de una persona con conocimiento de estadística o buscar asesoría o seguir modelos ya utilizados por otros investigadores, ciencia por imitación básicamente.

Los expertos en elaboración de grandes proyectos dicen que la planeación buena, la pensada, la oganizada,  se lleva un tercio del tiempo total del desarrollo del proyecto. Otra recomendación es que en la investigación, las actividades comienzan una vez concluida la planeación.

Finalmente, si usted es una alumno es conveniente que analice el nivel de la maduración de las ideas, es una idea suelta, es un conjunto de ideas, es un poyecto en formación, es un proyecto o es un proyecto en desarrollo. 

Bautista F. (2017). La claridad de las ideas en investigación ambiental. En: Suelos, ambiente y algo más. Ciudad de México, México. 104-105 pp.

12 . Tips para no procrastinar y terminar la tesis a tiempo

Cuidado con la primavera adelantada: incendios, golpes de calor y contingencias ambientales en CDMX, Tabasco, Morelia y península de Yucatán

 

El invierno con sus frentes fríos y bajas temperaturas se está terminando, por el contrario, la primavera calendario está por llegar y con ella la floración y lo bonito de la vida, pero también se avecinan las altas temperaturas, la sequía y con esto los incendios, las quemas agrícola, los golpes de calor.

Las altas temperaturas.

La comisión nacional de agua publicó un mapa de la temperatura máxima para el 4 de marzo del 2025, esta señal debemos tenerla muy presente porque es muy posible que este año lleguemos a temperaturas máximas históricas, esta deducción se basa en la tendencia a lo largo del tiempo en los últimos años. Se que me puedo equivocar, pero los datos son los datos, y hay que creerles. Además, en mi rancho dicen “Más vale prevenir que remediar”.

Las altas temperaturas pueden tener efectos negativos en la salud humana, principalmente por las olas de calor extremas. Los daños más comunes son:

• Golpes de calor. Amento de la temperatura corporal, mayor de 40 °C que provoca mareos, desmayos, y en casos extremos, daño a órganos vitales y muerte.
• Deshidratación. Ocasiona fatiga, mareos y daños hepáticos, erupciones cutáneas y calambres, entre otros.
• Enfermedades gastrointestinales. Las altas temperaturas favorecen la descomposición de los alimentos, con lo cual aumenta la frecuencia de infecciones intestinales.

Los incendios forestales.

Las altas temperaturas ocasionan que el mantillo, ramas, pastos y vegetación secos sean el combustible que, ante una llama, pueden provocar incendios forestales. En la primavera es el tiempo de las quemas agrícolas que, en algunos casos, cuando se salen de control ocasionan que la atmósfera se ensucie a niveles que dañan la salud, enlisto algunas enfermedades ocasionadas por la inhalación de humo, gases y nanopartículas.

• Problemas respiratorios. Las partículas finas pueden penetrar profundamente en los pulmones, causando irritación, asma, bronquitis y enfermedades pulmonares obstructivas crónicas.
• Problemas cardiovasculares. Riesgo de ataques cardíacos y derrames cerebrales.
• Daño genético. Las nanopartículas pueden causar daños al ADN, aumentando del riesgo de enfermedades crónicas y cáncer.
• Irritación ocular y cutánea. La ceniza puede causar ardor en los ojos, irritación en la piel y molestias generales.

Los niños y adultos mayores son la población más vulnerable a las infecciones respiratorias.

El año pasado (2024) en la CDMX se registraron nueve contingencias ambientales entre marzo y mayo, entre las 15 y 17 h son los momentos críticos. Afortunadamente, para los que vienen en la gran ciudad, las autoridades aplican el programa "Hoy No Circula", obligan a las verificaciones vehiculares, tienen un buen sistema de monitoreo de la contaminación y un eficiente programa de comunicación con la población.

Por el contrario, ciudades medias como Morelia en el estado de Michoacán y Mérida en el estado de Yucatán, ambas carecen de verificación vehicular obligatoria, no tienen el programa hoy no circula y sus sistemas de monitoreo de la contaminación son deficientes, si es que existen. El año pasado tuvieron muchos días con atmósferas con mucho humo y las autoridades estuvieron ajenas a sus obliaciones. Como la mayor parte del año la atmósfera está limpia, muchas ciudades medias no están preparadas para el cuidado de la salud de sus poblaciones.

Con esta nota les anticipo que tendrán atmósferas sucias en algunos días de esta primavera 2025 a lo largo y ancho del país. Pidan a sus autoridades que tomen cartas en el asunto.

Corolario.

Me preguntas mi colegas:

- ¿En que te basas para tus augurios catatróficos?

El tiempo calendario indica que estamos a finales de invierno, pero los ecosistemas y agroecosistemas en floración nos dicen que la primavera está muy adelantada. 

Cuidense, hidratense, usen sombreros, usen cubrebocas de esos que evitan la inhalación de partículas respirables, y no se expongan al sol porque la radición UV andará en niveles peligrosos también, arriba de 10.

Festejando el día de la mujer en la ciencia: las mujeres en el LUGA, CIGA, UNAM

Hoy 07 de marzo es el día de la mujer en la ciencia y en el Laboratorio Universitario de Geofísica Ambiental del Centro de Investigaciones en Geografía Ambiental de la UNAM, son mayoría, nos ganan las votaciones.

Ellas trabajan y se esfuerzan en generar información para el cuidado de la salud de la población mexicana, para el manejo de los agroecosistemas, para el entendimiento del funcionamiento de los ecosistemas, para el mejoramiento agrícola de los suelos, para la elaboración de mapas parcelarios para campesinos de bajos recursos, para generar técnicas de diagnósticos rápidos y de bajo costo de sitios contaminados con metales pesados, para conocer y evaluar las funciones ambientales de los suelos, para generar nuevas formas de cartografía de suelos, para usar la inteligencia artificial para el manejo de los suelos y para generar nuevas formas de enseñanza de las ciencias del suelo, entre otros objetivos.

A continuación enlisto los proyectos de investigación de las mujeres del LUGA , CIGA, UNAM. 

Anadalayne Rodríguez. Evaluación de la reserva mineral en los limos de los suelos en cuatro agroecosistemas del estado de Puebla.

Saira Cadena. Caracterización de tres ecosistemas desde un punto de vista geopedológico en una montaña situada en Los Azufres, Michoacán. El objetivo es La caracterización de tres ecosistemas vecinos tomando en cuenta el enfoque geopedológico a nivel de las formas del terreno en Los Azufres, Michoacán

Lucia Reyes. Metales pesados en el polvo de Valladolid, Yucatán, México y el riesgo a la salud humana. Evaluar la contaminación por metales pesados dentro y fuera de los hogares de la ciudad de Valladolid, Yucatán durante la pandemia por COVID y sus daños a la salud humana. Mi interés en este tema radica en los efectos tóxicos de los metales pesados en la salud humana. Investigar su presencia en el polvo de Valladolid permitirá identificar riesgos para la población, especialmente en zonas residenciales. Este estudio puede contribuir al diseño de políticas públicas y estrategias comunitarias para reducir la exposición y prevenir enfermedades crónicas y agudas en la región.

Lili Ponce. Metales Pesados en el Polvo Urbano: Contaminación dentro y fuera de las casas de una Ciudad Fronteriza del Norte de México durante la Crisis del COVID-19.

Priscila Lagunas. Agua aprovechable en suelos Andosol, Luvisol, Vertisol y Umbrisol y su determinación en campo por trabajadores agrícolas en Michoacán. 

Dra. Angeles Gallegos. Aprendisaje automático para la estimación de las propiedades de suelo no medidas

M en C. Hilda Rivas. Aprendiendo las propiedades esenciales de los suelos, sustento de las actividades agroalimentarias en Michoacán,  con materiales asequibles

Alexandra Méndez. Uso de parámetros de color para la identificación de muestras de polvo urbano contaminadas con metales pesados en un ambiente urbano.

Yaotzin Sánchez. Diseño de mapas de suelo en parcelas de zonas de kársticas y volcánicas.

Daniela Sánchez. Evaluación de la sustentabilidad de los cosméticos de gama alta, media y baja usados por la comunidad universitaria del campus Morelia.

Geo. Alma Maya. Cartografía de las formas del terreno en un ambiene volcánico en Tacámbaro México.

Ellas son mujeres de ciencia y además son hijas, hermanas, esposas y madres. 

11. La selección del proyecto de investigación

Laboratorio Universitario de Geofísica Ambiental. UNAM

¿Qué es un indicador de cambio climático y cómo se calcula?

 El panel intergubernamental sobre el cambio climático definió los indicadores mediante los cuales se pueden identificar o encontrar las evidencias del cambio del clima. Unos son indicadores relacionados con la temperatura y otros relacionados con la precipitación pluvial.

Antes de entrar en el tema hay que definir dos términos, indicador e índices.

• Indicador es un procedimiento que permite cuantificar o relacionar un fenómeno, sirve para “indicar” o sugerir la existencia de ciertas características del fenómeno en estudio, a menudo para registrar los cambios.

• Índice (del latín index) es un indicio o señal de algo. Puede tratarse de la expresión numérica de la relación entre dos cantidades o de indicadores.

Los indicadores de cambio climático tienen la característica de ser elementos matemáticos (índices) que se utilizan para identificar, registrar, conocer y hacer evidente el cambio climático para, posteriormente, como índice, relacionar dichos cambios con las respuestas de los organismos, con la producción agrícola, ganadera y forestal, con aspectos de salud y con los riesgos ambientales.

Los hay relacionados con las temperaturas extremas, tanto hacia el incremento, como hacia la disminución: Días secos consecutivos CDD; Días con hielo ID; Duración de los períodos fríos CSDI; Días de verano SU; Rango diurno de temperatura DTR; Noches fría TN10p; Días con helada FD; Noches cálidas TN90p; Estación de crecimiento GSL; Temperatura mínima extrema TNn; Temperatura mínima más alta TNx; Días frescos TX10p; Días calurosos TX90p; Temperatura máxima más baja TXn; Temperatura máxima extrema TXx; Duración de los períodos cálidos WSDI; Noches tropicales TR; y Días consecutivos mayores a 40°C DC40.

También los hay relacionados con los eventos de precipitación pluvial extremos: Precipitación máxima en 5 días RX5Day; Índice simple de intensidad diaria SDII; Días húmedos consecutivos CWD; Precipitación total anual PRCPTOT; Días con lluvia mayor a 10mm R10mm; Días con lluvia mayor a 20mm R20mm; Días muy húmedos R95p; Días extremadamente húmedos R99p; Días con lluvia mayor a nn Rnnmm; y Precipitación máxima en 1 día RX1Day.

El software “Indicadores de cambio climático” es una herramienta para expertos y no expertos en climatología, pero con interés en el clima como por ejemplo, geógrafos, biólogos, agrónomos, forestales, zootecnistas, consultores ambientales, ingenieros, arquitectos y un amplio etcétera ya que es intuitivo y con ayuda de colores se va guiando al operario en la interpretación de las tendencias de cambio.

Los indicadores de cambio climático utilizando datos diarios nos dan los mismos resultados que el análisis de las tendencias de los elementos del clima, pero además del tipo de daño o beneficio que traería el cambio climático, como, por ejemplo, el cambio en las noches frías, noches cálidas, días frescos, días calurosos, índices simple de intensidad diaria y los días muy húmedos, entre otros.

De esta forma el software ICC es una herramienta informática que podrá ser de utilidad para detectar, dirección, magnitud y sentido del cambio climático utilizando datos diarios a nivel local y una vez detectado el cambio intentar correlacionarlo con la producción agrícola, con la migración de especies de fauna silvestre, con la productividad del ganado, con los posibles cambios en la fenología de las plantas, con aspectos de salud humana, con previsión de riesgos de desastre, con la dispersión de plagas, presencia de especies invasoras y demás procesos relacionados con el cambio climático.

El cambio climático en Abalá Yucatán: un extraño caso de bajas temperaturas

Hace algunos años publiqué un artículo científico sobre la situación climática de Abalá Yucatán en la Revista Chapingo Ciencias Forestales y del Ambiente (http://www.redalyc.org/pdf/629/62926254006.pdf) en él se mencionan las bondades del software llamado Moclic y que fue ampliamente publicitado en las redes sociales e incluso se recomienda en el portal de las naciones unidas por mencionar alguno.

Mi interés por el clima en Yucatán estaba relacionado con la agricultura, pero en el manejo de esos miles y tal vez millones de datos nos llamó la atención el caso de Abalá Yucatán, en esta estación meteorológica se viene observando una tendencia a la disminución de la temperatura, fue muy difícil que me creyeran y esto retardó por dos años la publicación del artículo.

Figura 1. Tendencia de cambio de la temperatura en Abalá Yucatán.

Los científicos creemos que debemos tener explicaciones para todo y eso a veces no es posible, solo ideas de por donde podrían ir las cosas. Pero lo que si teníamos y tenemos son datos y los datos revelan esa tendencia al ENFRIAMIENTO de Abalá, tanto en las temperaturas medias anuales como para las temperaturas medias mensuales, es decir, no había ni hay duda. Ahora ese fenómeno se convierte en noticia en invierno justo cuando más daño hace.

 ¿Por qué es importante conocer este fenómeno?

Las bajas temperaturas ocasionan enfermedades y pueden llegar a provocar la muerte en la gente mayor o en bebés, principalmente en la población de bajos recursos por la construcción de las casas que no están acondicionadas para soportar menos de 10 grados Celsius.

Ahora sé que los frentes fríos llegan hasta Abalá y, que por azares del destino, no hay más estaciones meteorológicas que registren estos frentes fríos, me tocó ver uno en directo en un viaje aéreo a la ciudad de Mérida, y posteriormente analicé el mapa del fenómeno mencionado.

Más allá de la noticia y de la explicación de la ruta y destino del frente frío, lo importante es el establecimiento de medidas de prevención de los daños a la salud de la población, así como las repercusiones del frente frío en otros ámbitos de la vida como la agricultura, ganadería, vida silvestre, etc.

Años después de la publicación del artículo arriba mencionado, desarrollamos otros programas informáticos (Software) para trabajar con datos mensuales (Clic-MD) y con datos diarios (ICC), con los cuales es posible convertir millones de datos en información útil para la toma de decisiones en torno al cambio climático a nivel local, que es donde suceden los acontecimientos.

Bautista F. (2017). Suelos, ambiente y algo más. Skiu, Ciudad de México, México. 40-41 pp.

7 La resolución de conflictos en la academia