Contamination of Soil and Groundwater with Toxic Heavy Metals near Lapite Dumpsite in Ibadan, Nigeria

Resumen Técnico: Contaminación del Suelo y el Agua Subterránea con Metales Pesados Tóxicos cerca del Vertedero de Lapite en Ibadan, Nigeria

Planteamiento del Problema
La gestión de los residuos sólidos urbanos (RSU) en las naciones en desarrollo, particularmente en Ibadan, Nigeria, presenta desafíos ambientales significativos debido a las prácticas de eliminación no controladas. El vertedero de Lapite, una instalación abierta y sin revestimiento que sirve a una población urbana en rápido crecimiento, carece de medidas de contención adecuadas. En consecuencia, existe un alto riesgo de que los lixiviados que contienen metales pesados tóxicos se filtren a través de la matriz del suelo hacia los acuíferos subyacentes y el agua de los pozos residenciales cercanos. Si bien estudios previos han identificado la contaminación por metales pesados en tales entornos, existía la necesidad de evaluar el impacto específico de los procesos de combustión y la acumulación a largo plazo tanto en los perfiles del suelo (a diversas profundidades) como en la calidad del agua subterránea durante una década.

Metodología
El estudio empleó un análisis comparativo de muestras de suelo y agua recolectadas del vertedero de Lapite y de un sitio de control (un jardín botánico con tierra virgen).

• Cronología del Muestreo: Los datos se recolectaron en mayo de 2010 y se volvieron a recolectar en julio de 2020 para evaluar los cambios temporales en las concentraciones de metales.
• Muestreo de Suelo: Se muestrearon diez ubicaciones aleatorias en el vertedero a tres profundidades (0–15 cm, 15–30 cm y 30–45 cm) utilizando un barreno de suelo. Las muestras de control se tomaron de dos ubicaciones en el jardín botánico.
• Muestreo de Agua: Se recolectó agua de pozo de ocho hogares en proximidad al vertedero.
• Procedimientos Analíticos:
  • Fisicoquímicos: El pH del suelo se midió electrométricamente y la distribución del tamaño de partícula se determinó mediante el método del hidrómetro de Bouyoucos.
  • Digestión: Las muestras de suelo se digirieron usando HNO3-HCl (1:3, v/v) siguiendo el método US EPA 3050B. Las muestras de agua se digirieron con ácido nítrico concentrado.
  • Cuantificación: Las concentraciones de Cromo (Cr), Cadmio (Cd), Plomo (Pb), Níquel (Ni), Zinc (Zn), Cobre (Cu) y Manganeso (Mn) se analizaron utilizando un espectrofotómetro de absorción atómica de llama Shimadsu AA-6200.
  • Análisis Estadístico: Se utilizaron estadísticas descriptivas (media ± DE) y coeficientes de correlación de Pearson para establecer relaciones entre los niveles de metales en el suelo y el agua. Se calculó el Índice de Geoacumulación ($I_{geo}$) para cuantificar los niveles de contaminación.

Resultos Clave

• Características del Suelo: El suelo en el vertedero de Lapite es predominantemente arenoso (73.2–87.2%), lo que reduce su capacidad para retener contaminantes disueltos en comparación con los suelos ricos en arcilla. El pH del suelo osciló entre 6.0 y 6.5, indicando condiciones ácidas similares al sitio de control.
• Concentraciones de Metales Pesados en el Suelo (2020):
  • El estudio encontró niveles elevados de metales pesados en el suelo del vertedero en comparación con el sitio de control. La tendencia de concentración fue Mn > Zn > Cu > Pb > Cr > Ni > Cd.
  • Las concentraciones medias específicas para 2020 incluyeron: Mn (1580 ± 21 µg/g), Zn (1520 ± 10 µg/g), Cu (710 ± 12 µg/g), Pb (120 ± 5 µg/g), Cr (30.1 ± 4.3 µg/g), Ni (28.4 ± 3.6 µg/g) y Cd (2.14 ± 1.1 µg/g).
  • Tendencias Temporales: Durante el período de diez años, los niveles de metales aumentaron en diversos grados: Cr (19.4%), Cd (50.7%), Pb (7.5%), Ni (18.8%), Zn (1.33%) y Mn (3.0%).
  • Distribución por Profundidad: Generalmente, las concentraciones de metales fueron más altas en la capa superficial (0–15 cm) y mostraron variaciones complejas con la profundidad, aunque algunos metales (Cr, Pb, Ni) mostraron concentraciones más altas a 15–30 cm en 2010, debido potencialmente a la mezcla biológica (actividad de orugas) o patrones de lixiviación.
• Contaminación de Aguas Subterráneas:
  • Las muestras de agua de pozo cerca del vertedero contenían concentraciones elevadas de Cr, Pb, Ni, Zn, Cu y Mn, excediendo las directrices de la Organización Mundial de la Salud (OMS).
  • El cadmio fue el único metal por debajo del límite de detección (0.001 µg/mL) en las muestras de agua.
  • Se observó una correlación positiva significativa entre los niveles de metales pesados en el suelo y los niveles correspondientes en el agua de pozo para la mayoría de los metales, excepto para el Plomo (Pb).
• Indexación de la Contaminación: El Índice de Geoacumulación ($I_{geo}$) indicó que el suelo estaba "altamente contaminado" con Zinc y Cobre, "moderadamente contaminado" con Cadmio y Plomo, y "no contaminado a moderadamente contaminado" con Manganeso.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo afirma que el vertedero de Lapite es una fuente confirmada de contaminación por metales pesados que afecta tanto al perfil del suelo local como al agua subterránea utilizada por los residentes cercanos. El estudio destaca que la combustión incontrolada de residuos y la falta de contención en el vertedero han provocado la lixiviación de metales tóxicos hacia los acuíferos.

Los autores concluyen que el uso continuado del vertedero sin una gestión adecuada conlleva efectos deletéreos para la salud humana y el medio ambiente. Específicamente, la contaminación del agua subterránea la hace antihigiénica para fines de consumo. La investigación subraya la necesidad urgente de vigilancia alrededor de los vertederos en los países en desarrollo para prevenir la transferencia de metales pesados del suelo al agua y, posteriormente, al sistema humano a través de la ingestión. Los hallazgos sirven como una línea de base crítica para comprender la degradación ambiental a largo plazo causada por los residuos sólidos no gestionados en Ibadan.