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Recibido, 16/06/2021 Aceptado, 27/08/2021
Artículo de revisión
DOI:10.25127/aps.20212.772
Metodología de muestreo de suelos con fines de análisis químico para la detección de metales pesados
Soil sampling methodology for chemical analysis purposes for the detection of heavy metals
1* 1,2 3
Liz Jhoana Astonitas Carrasco , Elí Pariente Mondragón , Manuel Emilio Milla Pino
RESUMEN
Una metodología adecuada de muestreo es crucial para determinar si un sitio está contaminado o no, y si la magnitud
de la contaminación requiere una intervención para proteger la salud humana y la integridad de los ecosistemas. Por
lo tanto, las muestras recolectadas para los análisis deben ser relevantes y verdaderamente representativas, siendo el
aspecto más crítico de un programa de muestreo. El presente trabajo tiene como objetivo establecer una metodología
de muestreo de suelos agrícolas para el análisis de metales. Esta propuesta metodológica de muestreo consta de cinco
etapas: Muestreo preliminar del área de estudio, cuya finalidad es detectar homogeneidad o heterogeneidad en sus
características fisicoquímicas del suelo; muestreo definitivo del área de estudio, el mismo que consta de una
segmentación, estratificación del área de estudio y distribución de puntos de muestreo; Plan de muestreo;
recolección de muestras y análisis de las muestras.
Palabras clave: métodos, plan de muestreo, suelos agrícolas, metales, análisis químico.
ABSTRACT
Proper sampling methodology is crucial to determine whether a site is contaminated or not, and whether the
magnitude of the contamination requires intervention to protect human health and the integrity of ecosystems.
Therefore, the samples collected for analysis must be relevant and truly representative, being the most critical aspect
of a sampling program. The objective of this work is to establish a methodology for sampling agricultural soils for the
analysis of metals. This methodological sampling proposal consists of five stages: Preliminary sampling of the study
area, whose purpose is to detect homogeneity or heterogeneity in its physicochemical characteristics of the soil;
definitive sampling of the study area, which consists of a segmentation, stratification of the study area and
distribution of sampling points; Sampling plan; collection of samples and analysis of samples.
Keywords: methods, sampling plan, agricultural soils, metals, chemical análisis.
1
Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas, Facultad de Ingeniería y Ciencias Agrarias, Laboratorio de Dendrología y
Herbario, Chachapoyas, Perú.
2
Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas, Instituto de Investigación para el Desarrollo Sustentable de Ceja de Selva,
Chachapoyas, Perú.
3
Universidad Nacional de Jaén, Facultad de Ingeniería Civil, Jaén, Perú.
*
Autor de correspondencia. E-mail: jhoanaweb@hotmail.com
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I. INTRODUCCIÓN
El suelo es un recurso natural renovable agotable, que
cumple una variedad de funciones vitales en nuestra
sociedad (Kelepertzis, 2014); entre las principales,
almacenamiento y filtración de agua, sostenimiento de
la biodiversidad, ciclo de nutrientes, regulación del
clima y producción de alimentos (Burbano, 2016).
Este recurso es la base para la agricultura y el medio en
el que se desarrollan casi todas las plantas de las que
obtenemos alimentos (FAO, 2015). Sin embargo, en
los últimos años las malas prácticas agrícolas han
provocado el uso excesivo de productos agroquímicos
(fertilizantes y plaguicidas) (Gómez, 2008; Sharafati
et al., 2016), las mismas que pueden causar degrada-
ción de los suelos, destruir poblaciones de microorga-
nismos que actúan como controladores biológicos y
contaminar cuerpos de agua (Rueda et al., 2011). Ade-
más, Kelepertzis (2014) muestra que la aplicación
excesiva de productos agroquímicos contribuye signi-
ficativamente en la elevación de concentraciones de
metales pesados en suelos agrícolas.
Los metales pesados constituyen un serio peligro para
la humanidad, una vez en el suelo, siguen varias vías
que conducen a las cadenas tróficas (Delince et al.,
2015). Muchos de los metales (As, Cd, Pb) pueden
llegar hasta el ser humano a través del consumo de
alimentos atentando contra su salud (Peralta et al.,
2009). El interés por los metales pesados en los suelos
agrícolas está relacionado con su capacidad de acumu-
lación en el perfil del suelo hasta concentraciones
tóxicas, y riesgos para la salud humana, no obstante, su
biodegradabilidad y su interacción con las diferentes
propiedades del suelo que determinan su acumulación,
movilidad y biodisponibilidad hacia otros componen-
tes del ecosistema (Rueda et al., 2011).
Ante la necesidad de manejar y conservar el suelo, la
comunidad científica internacional y las autoridades a
nivel mundial han planteado establecer indicadores de
calidad del mismo para conservarlo y mejorar la pro-
ductividad de manera sostenible (Guzmán et al.,
2019). En el Perú el Ministerio del Ambiente aprobó
los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) para Sue-
los mediante Decreto Supremo N° 011-2017-MINAM,
donde se establecen parámetros de calidad ambiental
en suelos, estos valores se sustentan en un análisis de
factores que inciden en la salud pública y calidad
ambiental, y se basan en las últimas investigaciones
científicas, así como en los estándares que establecen
organizaciones internacionales (MINAM, 2017).
La aplicación de los ECAs exige la realización de aná-
lisis de suelo, cuyos resultados deben ser comparados
con los parámetros establecidos en la normativa para la
toma de decisiones; estos análisis nos permiten deter-
minar el estado de fertilidad del suelo (Pérez, 2013).
Sin embargo, a nivel nacional no existe una metodolo-
gía o un procedimiento homogéneo de muestreo de
suelos agrícolas para determinar el contenido de meta-
les. Una metodología adecuada de muestreo es crucial
para determinar si un sitio está contaminado o no, y si
la magnitud de la contaminación requiere una interven-
ción para proteger la salud humana y la integridad de
los ecosistemas; es decir, la estrategia del muestreo,
desempeñan un papel sumamente importante para la
adecuada evaluación del sitio y su respectiva gestión
(MINAM, 2014). Por lo tanto, las muestras recolecta-
das para los análisis deben ser relevantes y verdadera-
mente representativas, siendo el aspecto más crítico de
un programa de muestreo (Diaz et al., 2005).
Este artículo tiene por objetivo describir una metodolo-
gía de muestreo que puede ser utilizada en los procesos
de muestreo y análisis químico de muestras para deter-
minar el contenido de metales en suelos agrícolas.
II. METODOLOGÍA PROPUESTA
La propuesta de muestreo de suelos para análisis de
metales tiene por finalidad disponer de una base meto-
dológica que permita a los investigadores obtener infor-
mación confiable y de calidad de los sitios estudiados.
En la Figura 1 se muestran las etapas de la propuesta
metodológica de muestreo de suelos agrícolas.
Etapa 1: Muestreo preliminar del área de estudio
Previo a la obtención de muestras para el análisis de
metales en los suelos agrícolas, es necesario realizar
un muestreo preliminar donde se analicen las caracte-
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rísticas fisicoquímicas (pH, Conductividad Eléctrica,
Materia Orgánica, Capacidad de Intercambio Catióni-
co y el Análisis Mecánico) del área de estudio.
El muestreo preliminar del área de estudio está basado
en detectar homogeneidad o heterogeneidad en los
parámetros físicos y químicos de los suelos. Este mues-
treo determinará el grado de asociación y diferencias
en las características del suelo; con la finalidad de
detectar características de similitudes o diferencias
determinantes para un muestreo definitivo.
Para la selección de los sitios de muestreo, se estable-
cen condiciones que se deberían cumplir para lograr
con los objetivos de cada estudio realizado. Las condi-
ciones que se establecen son las siguientes:
• Dentro del área de estudio, establecer dos parcelas
de suelos agrícolas de 1 hectárea cada una, las
mismas que deben estar ubicadas a una distancia
considerable dentro del sitio de estudio puesto
que la finalidad del muestreo preliminar es detec-
tar homogeneidad o heterogeneidad en las carac-
terísticas fisicoquímicas del suelo estudiado.
Figura 1. Etapas de la metodología de muestreo de suelos.
• Tomar muestras de suelos de los extremos y parte
central de cada parcela seleccionada (Figura. 2).
• Georreferenciar los puntos muestreados.
• Analizar en laboratorio cada muestra de suelo
recolectado de manera individual para determinar
sus parámetros físicos y químicos.
• Las muestras deben ser colectadas antes de la
siembra o después de la cosecha de los cultivos,
con la finalidad de evitar sesgo en los datos físicos
y químicos por fertilizantes o manejo agroquími-
co del área.
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Figura 2. Distribución de los puntos de muestreo en cada parcela.
Etapa 2: Muestreo definitivo del área de estudio
Previo a realizar el muestreo definitivo se debe realizar
una segmentación del área de estudio, específicamente
de las áreas con cultivos agrícolas a estudiar.
Realizar una estratificación del área de estudio con la
finalidad de garantizar que todos los segmentos que
conforman la población estén debidamente representa-
dos en la muestra. El área de estudio se puede estratifi-
car de acuerdo a rangos altitudinales, los mismos que va
a depender del sitio estudiado y de las altitudes en las
que se desarrolla un determinado cultivo. Es recomen-
dable estratificar un área como mínimo en tres zonas
(zona alta, media y baja). La estratificación se puede
realizar con la ayuda del software ArcGIS, utilizando un
Modelo de Elevación Digital (DEM) ALOS PALSAR
de 12.5 metros de resolución, y finalmente realizar una
reclasificación de acuerdo a los rangos altitudinales
establecidos de acuerdo al objetivo de la investigación.
La distribución de puntos de muestreo para determinar la
concentración de metales en los suelos agrícolas se debe
realizar teniendo en cuenta dos aspectos importantes:
La zona con mayor superficie de parcelas agrícolas sea la
que aporte con la mayor cantidad de muestras al estudio.
Los resultados del análisis preliminar (caracterización
de suelos): los resultados del análisis fisicoquímico son
determinantes en esta etapa, ya que, si los parámetros
fisicoquímicos del suelo de ambas parcelas analizadas
muestran características heterogéneas, entonces el
muestreo definitivo comprendería al área de estudio en
su totalidad, lo que indica una mayor cantidad de mues-
tras; por el contrario si los resultados indican caracterís-
ticas fisicoquímicas homogéneas, en el muestreo
definitivo las muestras a recolectar sería menor.
Un caso concreto donde es posible utilizar esta pro-
puesta metodológica de muestreo es cuando el objetivo
de la investigación es determinar el contenido de meta-
les en suelos agrícolas, cuya área de estudio está situa-
do a ambos márgenes de un río. En este caso, las parce-
las para el muestreo preliminar donde se analizan las
características fisicoquímicas serían seleccionadas en
ambos márgenes del río (una parcela de una hectárea en
cada margen). Finalmente, los resultados del muestreo
preliminar determinarían el muestreo definitivo ya
que, si las características fisicoquímicas del suelo de
ambos márgenes son heterogéneas, el muestreo defini-
tivo se realizaría en ambos márgenes del río. Por el
contrario, si los resultados indican características
homogéneas, el muestreo para evaluar los contaminan-
tes en los suelos se realizaría únicamente en un margen
del río, ya sea el margen derecho o el margen izquierdo.
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Tabla 1. Estructura de un plan de muestreo de suelos
Datos generales
· Objetivo del muestreo: definir de manera clara y precisa las metas que se desean cumplir.
· Localización del sitio: indicar el país, departamento, provincia, distrito, centro poblado. Incluir
planos o imágenes satelitales. Indicar coordenadas UTM.
· Delimitación de la zona de muestreo: coordenadas UTM debidamente verificados con planos
oficiales y/o acercamiento de imágenes satelitales, trazo del polígono a estudiar.
· Parámetros a estudiar: (metales)
· Norma de referencia para el muestreo: guía para el muestreo de suelos, MINAM.
Planeación y procedimiento del muestro
· Tipo de muestreo: muestreo de identificación (depende del objetivo de estudio).
· Localización, distribución y número de muestras: se empleará un muestreo estadístico aleatorio
estratificado y el número de muestras dependerá del área de estudio.
· Tipo de muestras: para el análisis de metales en suelos agrícolas es recomendable analizar
muestras individuales.
· Estimación del número total de muestras: hace referencia al número de muestras, el mismo que
está en función al área de estudio.
· Profundidad de muestreo: para análisis de metales en suelos agrícolas se recomienda a una
profundidad de 0 a 30 cm.
· Equipos de muestreo: hace referencia los equipos que se utilizarán en campo, tales como: pala,
bolsa plástica, balanza, bolsas ziploc, GPS, entre otros.
· Equipos de protección personal de los involucrados en el muestreo: guantes, botas, entre otros.
· Tipo de recipiente y cantidad de la muestra: indicar el material del recipiente donde se
recolectarán las muestras y la cantidad (0,5 kilogramos aproximadamente en cada muestra).
· Clave única de identificación de las muestras: a cada muestra se le debe asignar una clave o
código para su fácil identificación.
· Laboratorio: indicar el laboratorio donde se realizará el análisis de las muestras recolectadas, el
mismo que deberá estar debidamente acreditado.
Etapa 3: Plan de muestreo
Previo a la extracción de muestras, se debe elaborar un
plan de muestreo. El Plan de muestreo es un documen-
to formal que sirve para programar en forma lógica
todas las actividades que están implícitas en un mues-
treo (MINAM, 2014). A continuación, se describe la
estructura de un Plan de muestreo en la Tabla 1
.
Etapa 4: Recolección de muestras de suelo
Las muestras de suelo colectadas serán simples para
cada punto propuesto. En cada punto de muestreo se
registrarán las coordenadas geográficas mediante el
uso de un GPS (Sistema de Posicionamiento Global).
La recolección de las muestras de suelo en cada punto
de muestreo consistirá en un primer momento en la
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remoción de la cubierta vegetal mediante el uso de una
pala, evitando extraer material del suelo. La profundi-
dad de las muestras será de 0-30 cm por tratarse de
suelos agrícolas, tal y como está establecido en la Guía
para Muestreo de Suelos (MINAM, 2014); para ello,
con la ayuda de una pala se realizarán cortes en el suelo
en forma de “V”, seguidamente se procederá a la eli-
minación de los bordes laterales del suelo extraído en
la pala, quedando así únicamente la porción central de
suelo lo que representa a la muestra (Figura 3).
Cada muestra estará conformada por 0,5 kilogramos
de suelo, las cuales serán depositadas en bolsas ziploc
debidamente rotuladas.
Etapa 5: Análisis de las muestras
Los análisis de metales en las muestras de suelos agrí-
colas deben ser realizados en un laboratorio debida-
mente acreditado.
III. CONCLUSIONES
En la actualidad no existe una metodología o procedi-
miento homogéneo de muestreo de suelos agrícolas
para determinar el contenido de metales, siendo
muchas veces una limitante para las investigaciones.
La ausencia de una metodología de muestreo genera
muchas veces la utilización de una gran diversidad de
métodos no evaluados, con resultados poco confiables.
Si bien es cierto, en los diversos países contamos con
Figura 3. Procedimiento de recolección de muestras.
Guías para Muestreos de Suelos. Sin embargo, en éstos
se hace referencia de manera general a las técnicas de
muestreo, manejo de las muestras y determinación de
puntos de muestreo, pero no contamos con una meto-
dología específica para el muestreo de suelos agrícolas
para análisis de metales. La presente metodología de
muestreo de suelos agrícolas para el análisis de meta-
les, consta de 5 etapas: Muestreo preliminar del área de
estudio, muestreo definitivo, plan de muestreo, reco-
lección de muestras y análisis de muestras.
IV. CONTRIBUCIÓN DE LOS AUTORESTodos
los autores participaron en la redacción del manuscrito
inicial, revisión bibliográfica, y en la revisión y apro-
bación del manuscrito final.
V. CONFLICTO DE INTERESES
Los autores declaran no tener conflicto de intereses.
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