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Detección y cuantificación de microplásticos en el sistema de agua potable de la ciudad del
Cusco
Detection and quantification of microplastics in the drinking water system of the Cusco city
Zulma Lara–Díaz del Olmo1, Martha Mostajo–Zavaleta2* & María Ochoa–Cámara2
1 Escuela profesional de Química, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco, Av. La Cultura
733, Cusco, Perú.
2 Escuela Profesional de Biología, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco, Av.
La Cultura 733, Cusco, Perú.
*Autor corresponsal: Martha Mostajo–Zavaleta, martha.mostajo@unsaac.edu.pe
RESUMEN
Se detectó y cuantifico micro plásticos en las aguas de la laguna de Piuray, que es una de las fuentes que abastece a la planta de
Santa Ana, en la que se realiza el tratamiento de agua, para consumo de la población Cusqueña, así como en agua proveniente de
grifos domiciliarios del centro poblado de Chinchero. El sedimento de las muestras de agua se sometió a digestión oxidativa, para
poder extraer los micro plásticos de la muestra, se utilizó peróxido de hidrogeno al 20 %. (Nuelle et. al. 2014) permitiendo así la
separación de los plásticos por flotación y separación del sobrenadante (Thonson et. al. 2004) el volumen final de cada muestra
fue filtrado. Tras un periodo de secado de 48 horas de los filtros, estos fueron visualizaron, a través de un estereoscopio. La
detección de micro plásticos se hizo por Espectroscopia infrarroja – transformada de Fourier (FIRT), la mayor cantidad de micro
plásticos se detectó en la muestra de agua proveniente de la Caseta de Guardianía - Zona Piuray, ( un promedio 164 microplasticos
/ campo), de los cuales el 94 % de micro plástico corresponde a la tipología de fragmento, y el 6 % a la de fibra, de acuerdo al
análisis FIRT, se ha encontrado en esta zona espectros correspondientes a polietileno de baja densidad y polipropileno. En la zona
de Pongobamba a 50 m de la orilla se ha encontrado la menor cantidad de micro plásticos, 14/ campo, de los cuales el 71.4 %
corresponde a la tipología de fibra y el 29 % a la de fragmento. En las muestras de agua de la laguna de Piuray se ha encontrado
76 % de micro plásticos con tipología de fragmento y 24 % de fibra. No se detectó micro plásticos en agua de grifo de viviendas
del centro poblado de Chinchero.
Palabras clave: Microplástico, agua, detección, tipología, polietileno, polipropileno.
ABSTRACT
Microplastics were detected and quantified in the waters of the Piuray lagoon, which is one of the sources that supplies the Santa
Ana plant, where water treatment is carried out for consumption by the Cusqueña population, as well as in water from household
taps in the town center of Chinchero. The sediment of the water samples was subjected to oxidative digestion, in order to extract
the microplastics from the sample, 20% hydrogen peroxide was used. (Nuelle et. al., 2014), thus allowing the separation of the
plastics by flotation and separation of the supernatant (Thonson et.al., 2004). The final volume of each sample was filtered. After
a 48 hour drying period of the filters, the filters were visualized through a stereoscope. The detection of micro plastics was done
by Infrared Spectroscopy - Fourier transform. the largest amount of micro plastics was detected in the water sample from the
Guardianship Booth - Piuray Zone, (164 / field), of which 94% of micro plastics correspond to the type of fragment, and 6% to the
fiber, according to the FIRT analysis, has been found in this area spectra corresponding to low density polyethylene and
polypropylene. In the Pongobamba area, 50 m from the shore, the least amount of micro plastics has been found, 14/ field, of which
71.4% corresponds to the fiber type and 29% to the fragment type. In the water samples of the Piuray lagoon, 76% of micro plastics
with fragment typology and 24% of fiber have been found. Micro plastics were not detected in tap water from homes in the town
center of Chinchero.
Key words: Microplastic, water, detection, typology, polyethylene, polypropylene.
INTRODUCCIÓN
La contaminación por microplásticos es un problema
latente, que ha ido adquiriendo en los últimos años una
creciente preocupación para la sociedad. El término "micro
plásticos" se introdujo hace aproximadamente una década para
describir pequeñas partículas sintéticas de plástico con un
tamaño menor de 5 mm, (Tagg et al., 2015).
Según Martínez-García (2014), los microplásticos son
partículas pequeñas de polímeros como el polietileno (bolsas
plásticas, artículos de uso doméstico), poliestireno
(contenedores de alimentos), nylon, polipropileno (telas) o
cloruro de polivinilo (tuberías plásticas). A medida que la
producción y la utilización del plástico aumentó constantemente
a lo largo de las décadas, la ocurrencia de microplásticos en el
ambiente también se ha intensificado (Carr et al., 2016) y estos
nuevos contaminantes ahora se han detectado en diferentes
ambientes acuáticos, incluidos océanos, ríos, lagos y estuarios
(Ziajahromi et al., 2017). La contaminación por micro plásticos
puede ingresar a estas aguas receptoras a través de múltiples
vías, incluida la escorrentía de las aguas pluviales, la advección
del viento, las precipitaciones atmosféricas, y las descargas de
aguas residuales tratadas (Mason et al., 2016).
La ciudad del Cusco tiene una población de 490,615
habitantes (INEI, 2017), que genera 366.55TM/día de basura,
aproximadamente un 10% de este, es plástico proveniente del
consumo creciente de múltiples productos de uso cotidiano,
rural o industrial, cuyos residuos son llevados a diario a los
botaderos (Organismo de Fiscalización y Organización
Ambiental. (2016)) y otra cantidad considerable son eliminados
en las orillas de los ríos y lagunas. La presencia de alta cantidad
de plásticos en aguas superficiales produce contaminación del
recurso hídrico, los residuos plásticos expuestos a la radiación
ultravioleta (UV) del sol se fotodegradan, produciendo escisión
de enlaces químicos de la matriz del polímero por el proceso de
oxidación, provocando que el plástico se vuelva frágil. La
exposición al sol, en combinación con el viento y la abrasión,
da lugar a que los residuos degradados de plástico se
fragmenten, generando micro y nanoplásticos (Arthur, 2009),
los que se van acumulando y depositando en fuentes de agua
superficiales, generando monómeros, oligómeros y otros
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Lara–Díaz del Olmo, et al.: Detección y cuantificación de microplásticos
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compuestos químicos, que pueden ser absorbidos, pudiendo
afectar negativamente a la salud humana. Una vez que los micro
plásticos están incorporados en el intestino, pueden liberar
monómeros constituyentes, así como aditivos y toxinas
absorbidas, que pueden causar daños fisiológicos que van desde
estrés oxidativo hasta carcinogénesis (Wang et al., 2018).
METODOLOGÍA
Área de estudio
El área de estudio fue la laguna de Piuray que se encuentra
en la cuenca Piuray Ccorimarca, dentro de la cuenca Urubamba.
Presenta una población de 11 200 habitantes, distribuidas en 14
Comunidades Campesinas asentadas en 21 centros poblados.
La laguna está a 30 Km de la ciudad del Cusco, a una altitud de
3.750 m; y el centro poblado de Chinchero en el distrito de
Chinchero provincia de Urubamba, Región Cusco. (Rosas &
Miranda, 2015) (Fig. 1).
Muestreo
Con el fin de garantizar una toma de muestra de agua
representativa, en cada punto de muestreo seleccionado (Fig.1),
se tomaron 10 litros de agua. Las muestras fueron guardadas
en botellas de vidrio ámbar y transferidas inmediatamente al
laboratorio. El muestreo de agua de grifo se realizó en viviendas
del centro poblado de Chinchero, se utilizó el mismo método
descrito anteriormente.
En laboratorio se dejaron sedimentar las muestras de agua,
por una semana, posteriormente se separó el sedimento del
sobrenadante. El sedimento fue sometido a digestión oxidativa,
para poder extraer los micro plásticos de la muestra, se
utilizó peróxido de hidrogeno al 20 %. (Nuelle et. al., 2014),
permitiendo así la separación de los plásticos por flotación y
separación del sobrenadante (Thonson et al., 2004)), el volumen
final de cada muestra fue filtrado. Tras un periodo de secado de
48 horas de los filtros en cámara oscura, se visualizaron los
filtros, a través de un estereoscopio marca Carl Zeiss, modelo
Discovery V-8 del Herbario Vargas Cuz, para detectar,
seleccionar y cuantificar los microplásticos presentes.
La detección de micro plásticos se hizo por Espectroscopia
infrarroja – transformada de Fourier (FIRT), en el laboratorio
de Química orgánica de la UNSSAC, el equipo utilizado fue el
espectroscopio marca Termo, modelo NICOLET 308, que
compara con espectros de plásticos conocidos, permite la
identificación rápida y exacta de los polímeros en base a su
espectro IR, dado por la absorción de las transiciones
vibratorias, tras irradiar la muestra con luz infrarroja. En el
modo de transmisión, es capaz de caracterizar microplásticos,
(Pinto da Costa et. al., 2019). Una vez obtenida la
caracterización espectral FTIR de las muestras, estas se
compararon con Espectros FTIR de microplásticos a base de
polietileno (PE), polipropileno (PP), policloruro de vinilo
(PVC), Poliestireno (PS) y Polietileno Tereftlatato (PET)
(Manrique-Muñante, 2020) (Fig. 2).
RESULTADOS
En el punto e muestreo A, que corresponde a la rivera de la
laguna zona Piuray, no se encontró microplástico en forma de
fibra, pero si hubo un promedio de 27 micro plásticos por
campo, en forma fragmento. En el punto de muestreo B que
corresponde a la caseta de guardianía –zona de Piuray, es donde
se encontró la mayor cantidad de microplásticos en forma de
fragmento con un promedio de 163 por campo, en forma de
fibra se encontró 1 por campo, y en el punto de muestreo C que
corresponde a 50 ms de la orilla de la laguna zona-Pongobamba
es donde se encontró la mayor cantidad de micro plástico en
forma de fibra con un promedio de 10 por campo, y 4 en forma
de fragmento. (Fig. 3).
En los tres puntos de muestreo de agua en la laguna de
Piuray se encontró un 76 % de micro plástico en forma de
Fragmento y un 24 % en forma de fibra (Fig. 4).
Los espectros FIRT (Figs. 6, 7) de microplásticos
provenientes de agua de la rivera de la laguna-Zona Piuray,
Caseta de Guardianía - Zona Piuray y a 50 ms de la orilla de la
laguna zona-Pongobamba corresponde a polietileno de baja
densidad y el espectro (Fig.8) de microplástico proveniente de
agua de la Caseta de Guardianía - Zona Piuray corresponde a
polipropileno; al comparar con la figura 2, donde se muestra los
Espectros FTIR de micro plásticos a base de PE, PP, PVC, PS
y PET (Manrique-Muñante, 2020).
En cuanto a la muestra de agua de grifo proveniente del
punto de muestreo D, que corresponde a viviendas del centro
poblado de Chinchero, no se detectó microplásticos.
Figura 1. Mapa de la ubicación de los puntos de muestreo en la laguna de Piuray y Centro poblado de Chinchero. A: rivera
de la laguna-Zona Piuray, B: Caseta de Guardianía - Zona Piuray, C: 50 ms de la orilla de la laguna-Zona Pongobamba; D:
agua de grifo del centro poblado de Chinchero.
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Figura 2. Espectros FTIR de microplásticos a base de PE, PP,
PVC, PS y PET (Manrique-Muñante, 2020).
Figura 3. Número de microplásticos en forma de Fibra o
Fragmento en agua de la laguna de Piuray muestreadas en tres
zonas (A: rivera de la laguna-Zona Piuray; B: Caseta de
Guardianía - Zona Piuray; C: 50 ms de la orilla de la laguna-
Zona Pongobamba).
Figura 4. Porcentaje de microplástico en forma de fibra y
fragmento presentes en los tres puntos de muestreo de la laguna
de Piuray.
DISCUSIÓN
Todas las muestras de agua provenientes de la laguna de
Piuray presentaron micro plásticos, encontrándose la mayor
cantidad en agua proveniente de la Caseta de Guardianía - Zona
Piuray, 164 micro plásticos por campo. El 94 % de micro
plástico corresponde a la tipología de fragmento, y el 6 % a la
de fibra, además de acuerdo al análisis FIRT, se ha encontrado
en esta zona espectros correspondientes a polietileno de baja
densidad (Fig.8) y a polipropileno (Fig.9) , indicándonos de que
en esta zona hay una mayor contaminación por bolsas de
plástico y degradación fotoquímica de plástico, De acuerdo a
Singh & Sharma (2008), la radiación UV-B cercana de la luz
solar (290nm) posee la energía suficiente para romper los
enlaces C-C 375 kJ/mol y C-H 420 kJ/mol del polietileno de
baja densidad los cuales son equivalentes a una radiación UV-
B de 320nm y 290nm respectivamente. En agua de la zona de
Pongobamba a 50 ms de la orilla se ha encontrado menor
cantidad de micro plásticos, 14 por campo, de los cuales el 71.4
% corresponde a la tipología de fibra y el 29 % a la de
fragmento, debido a que la flotabilidad y, por tanto, la
concentración de los micro plásticos, disminuye con la
profundidad de manera exponencial, existiendo un mayor
descenso en cuerpos de agua con poco movimiento, sobre todo
para las partículas de mayor tamaño (Kooi, et.al. 2016) ((Fig.5).
En la zona de la rivera de la laguna- zona Piuray se ha
encontrado 27 micro plásticos por campo, de los cuales el 100
% corresponden a la tipología de fragmento, esto nos indica, de
que en esta zona hay micro plásticos en proceso de degradación
en menor cantidad, en relación a la zona de la caseta de
guardianía donde se encontró la mayor cantidad de micro
plásticos. Existe una creciente preocupación por la ubicuidad
de desperdicios plásticos a nivel mundial, especialmente en el
medio acuático, Esta preocupación ha empezado a suscitar
incertidumbres sobre la ingesta de plásticos por parte de los
consumidores y sus efectos en la salud. Los Micro plásticos y
nano plásticos son ingeridos por la mayoría de especies
marinas, llegando al consumidor a través de la cadena
alimentaria (Toledo & Fernández, 2019), así como por el
consumo de agua, ya que muchos cuerpos de agua son
utilizados como fuentes que abastecen a plantas de tratamiento
de agua para consumo humano.
En las muestras de agua de la laguna de Piuray se ha
encontrado 76 % de fragmentos y 24 % de fibras, comparando
con el trabajo de León-Muez et.al. (2020) que encontraron 52.2
% fibras y 39.5 % fragmentos, Films 26.1%; Esferas 7%;
Gomas 7%; Otros 2%, en aguas de arroyos y ríos. En el presente
trabajo no encontramos tipologías de films, gomas ni esferas.
Se recomienda realizar trabajos más exhaustivos en la detección
y cuantificación de micro plásticos y nano plástico en las aguas
de la laguna de Piuray, así como en agua de grifos provenientes
de viviendas de la población cusqueña.
Figura 5. Microplásticos en forma de fibra y fragmentos en el
agua de la laguna de Piuray.
0110
27
163
4
0
50
100
150
200
A B C
Numero de microplasticos por campo
Puntos de muestreo en la laguna de Piuray
Fibra Fragmento
Fibra %
24%
Fragmento %
76%
Lara–Díaz del Olmo, et al.: Detección y cuantificación de microplásticos
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Figura 6. Microplásticos en forma de fragmento.
Figura 7. Espectro de polietileno de baja densidad, corresponde a la muestra de microplástico proveniente del punto de muestreo
A: rivera de la laguna-Zona Piuray y C que corresponde a 50 ms de la orilla de la laguna zona-Pongobamba.
Figura 8. Espectro de polietileno de baja densidad, corresponde a la muestra de micro plástico proveniente del punto de muestreo
B: Caseta de Guardianía - Zona Piuray.
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Figura 9. Espectro de polipropileno, corresponde a la muestra de microplástico proveniente del punto de muestreo B: Caseta de
Guardianía - Zona Piuray
CONCLUSIONES
Se ha detectado la mayor cantidad de micro plásticos en agua
de la Caseta de Guardianía - Zona Piuray, (164 / campo), de los
cuales el 94 % de micro plástico tienen la tipología de
fragmento, y el 6 % de fibra, en el análisis FIRT, se ha
encontrado espectros correspondientes a polietileno de baja
densidad y polipropileno. En la zona de Pongobamba a 50 ms
de la orilla se ha encontrado la menor cantidad de micro
plásticos, 14/ campo, de los cuales el 71.4 % corresponde a la
tipología de fibra y el 29 % a la de fragmento. En las muestras
de agua de la laguna de Piuray se ha encontrado 76 % de micro
platicos que corresponden a la tipología de fragmento y 24 % a
la de fibra. No se detectó micro plásticos en agua de grifo de
viviendas del centro poblado de Chinchero.
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https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.01.042
Presentado: 02/08/2022
Aceptado: 10/09/2023
Publicado: 18/03/2024
