Resumen de Índices de adsorción de metales pesados en suelos urbanos: el caso de Morelia, Michoacán

Francisco Bautista Zúñiga, Elsy Campuzano, Carmen Delgado, Avto Goguitchaishvili

• español

  Debido al acelerado crecimiento urbano y al desarrollo de las actividades antrópicas, como las de giro industrial, flujo vehicular y generación de residuos sólidos urbanos, se han liberado grandes cantidades de metales pesados al medio ambiente, contribuyendo así a la contaminación de los suelos urbanos. Esta contaminación ha ido en aumento y se ha convertido en objeto de estudio, sin embargo, la capacidad del suelo para adsorber metales pesados es poco estudiada en la actualidad. El objetivo de este trabajo fue evaluar y/o desarrollar tres índices de adsorción de metales pesados, así como su validación matemática mediante árboles de decisión para clasificación. El estudio se realizó en la zona urbana de la ciudad de Morelia, Michoacán, donde se tomaron de manera sistemática 100 muestras de suelo urbano superficial.

  Posteriormente, se determinó el contenido de materia orgánica, pH, capacidad de intercambio catiónico, porcentaje de arcillas, estructura, pedregosidad y densidad aparente. El índice de Lehmann fue evaluado y se desarrollaron dos nuevos índices: el índice Lehmann modificado y el índice Bautista-Campuzano. La validación matemática de los tres índices se realizó mediante la elaboración de árboles de decisión para clasificación con el software WEKA. En el índice Lehmann se consideró principalmente el porcentaje de arcillas, estructura y pedregosidad; el índice Lehmann modificado utilizó la capacidad de intercambio catiónico, materia orgánica, pedregosidad y pH;

  y finalmente, el índice Bautista-Campuzano consideró de mayor importancia al pH, materia orgánica, arcillas, pedregosidad y densidad aparente.

  Los tres índices mostraron congruencia entre las propiedades del suelo y las clases de adsorción de metales pesados con un coeficiente Kappa > 0.7.

  No obstante, el índice Bautista-Campuzano es el que mostró mayor congruencia teórica según el árbol de decisión para clasificación. Este estudio revela la importancia de la evaluación matemática y teórica de los índices mediante los árboles de decisión para clasificación. Por tal motivo, se considera que el índice Bautista-Campuzano es la metodología más eficiente para la generación de información y la toma de decisiones relacionada con el mejoramiento de los suelos en zonas urbanas para aumentar la adsorción de metales pesados.

• English

  Due to rapid urban growth and significant increase of human activities such as industrialization, use of motor vehicles and the generation of urban solid waste a large amounts of heavy metals are systematically released into the environment contributing to the pollution of urban soils. However, the ability of soil to adsorb heavy metals is still poorly studied. The aim of this investigation was the evaluation and / or development of three heavy metal adsorption indices and their mathematical validation using decision trees for classification purposes. The sampling was carried out within the urban area of the city of Morelia, State of Michoacan, Mexico. In total 100 samples of topsoil were collected and the content of organic matter, pH, cation exchange capacity, percentage of clay, structure, stoniness and bulk density were analyzed. The Lehmann index was evaluated and two new indices were developed, the modified Lehmann index and the Bautista-Campuzano index. The mathematical validation and development of decision trees were performed using the WEKA software. The Lehmann index took into account mainly the percentage of clays, aggregates and stoniness. The modified Lehmann index used the cation exchange capacity, organic matter, stoniness and pH. Finally the Bautista-Campuzano index considered the pH, organic matter, clays, stoniness and bulk density. The three indices showed congruence between soil properties and adsorption classes of heavy metals with a Kappa coefficient greater than 0.7. However, the Bautista-Campuzano index showed greater theoretical consistency according to the decision tree for classification purpose. This study reveals the importance of the mathematical and theoretical evaluation of the indices using decision trees for classification. For this reason, we consider that the Bautista-Campuzano index is the most efficient methodology for generating information and decision-making related to the improvement of soils in urban areas to increase the adsorption of heavy metals