Concentración de radionucleidos en algunos hongos basidiomicetos silvestres del Monumento Natural Loma Isabel de Torres

Introducción

El polvo sahariano contribuye con el aumento del particulado atmosférico (Méndez et al., 2018). En diversas ocasiones las plumas de polvo del Sahara han llegado a La Española impulsadas por los vientos, contribuyendo con la distribución de radionucleidos en su particulado (Giménez Forcada, 2018). Accidentes nucleares como el de Chernóbil liberan radionucleidos de origen antropogénico a la atmósfera, estos radionucleidos aprovechan la dinámica de los vientos para dispersarse y luego precipitarse en distintas zonas del planeta Tierra (Jeong et al., 2021; Churakov & Zyryanova, 2022).

Los radionucleidos son átomos de un determinado elemento con exceso de energía nuclear, esa energía es liberada en forma ionizante y no ionizante a medida que se van desintegrando y decayendo para estabilizarse (Schumann et al., 2020). La mayor cantidad de la radioactividad que recibe el ser humano es debido a la radioactividad natural al estar en interacción con el ambiente, como consecuencia de la actividad de los radionucleidos naturales presentes en el suelo, el agua y el aire, también en los alimentos y bebidas (Pourimani & Rahimi, 2016; Shaposhnikova & Rachkova, 2022). Gracias al importante rol que juegan los hongos en el flujo de materia hacia los demás componentes bióticos, estos pueden ser utilizados para determinar los niveles de concentración de los radionucleidos en el ambiente (Wollenberg, 2021; Churakov & Zyryanova, 2022).

Los hongos habitan en una amplia gama de nichos y ambientes, desde suelos ricos en restos vegetales y animales hasta rocas expuestas (Cervantes-Gámez et al., 2021; Aquino et al., 2021). Estos han desarrollado distintos modos de obtener nutrientes, llegando a existir en muchas especies relaciones simbióticas con las raíces de las plantas, desarrollando micorrizas o con algas para formar líquenes (Haselwandter & Berreck, 2020; Quiñónez-Martínez et al., 2023). Dentro de la diversidad de estos organismos, destaca el phyllum Basidiomycota, el cual cuenta con más de 25,000 especies reportadas, donde se incluyen los hongos conocidos como setas y la mayoría de las micorrizas (Oberwinkler, 2017; He et al., 2022).

A pesar de que la relación entre radionucleidos y hongos ha sido estudiada con distintos propósitos (Alonso-Díaz, 2015; Dighton 2019; Haselwandter & Berreck, 2020; Wollenberg, 2021; Churakov & Zyryanova, 2022), para la República Dominicana no se localizaron publicaciones de radionucleidos vinculados a hongos, haciendo necesario orientar estudios hacia este campo. El propósito de este trabajo es determinar la concentración de radionucleidos en hongos basidiomicetos del Monumento Natural Loma Isabel de Torres, para evaluar la diversidad de radionucleidos presente en el suelo y la capacidad de absorción de estos por los hongos.

Materiales y métodos

Se tomaron muestras de 1 kg de suelo a una profundidad de 10 cm dentro de un cuadrante de 1 m2, donde se localizó el cuerpo fructífero del basidiomiceto. Los hongos colectados fueron identificados mediante consulta especializada, claves dicotómicas para géneros de basidiomicetos y consulta de literatura especializada (Cepero de García, 2012; Alonso & Rigueiro, 2020). Las muestras de suelo fueron tamizadas, pesadas y posteriormente colocadas en un recipiente tipo duquesa de 500 ml con obturador. El tamizado de suelo fue realizado con un tamiz de malla número 12 de 1.7 mm. Luego, se llevaron al espectrómetro por un tiempo vivo de medición de 15 horas.

Las muestras de hongos se secaron en un deshidratador Elite EFD319 y un horno tipo QL modelo 20 GC. Luego, se pulverizaron con un triturador Oster modelo 6811. Posteriormente, se pesaron utilizando una balanza compacta tipo KERN KB 8720 con desviación de 0.01 gramos y autocalibración interna.

Los radionucleidos fueron determinados con un espectrómetro gamma de Germanio Hiper Puro (HPGe), modelo GX5019 con analizador de espectro digital DSA 1000, usando el software Genie 2000. Con la información obtenida, se realizó un análisis de factor de transferencia o coeficiente de bioacumulación (Alonso, 2014; Muñoz, 2022). Donde, Fab representa el factor de transferencia, Ca la concentración de radionucleidos presente en el basidiomiceto en Bq/kg y Cb la concentración de radionucleidos existente en la muestra de suelo en Bq/kg.

Ecuación 1

Factor de transferencia

Resultados y discusión

Se procesaron muestras pertenecientes a los basidiomicetos Ramaria sp., Sparassis spathulata, Russula sp. y Boletus sp. La Tabla 1 muestra las altitudes de colecta para los basidiomicetos estudiados y su factor de bioacumulación respecto al K-40.

En el basidiocarpo de Ramaria sp solo se cuantificó el radionucleido natural ⁴⁰K con 907 Bq/kg. En Sparassis spathulata se cuantificó el radionucleido natural ⁴⁰K con 420 Bq/kg, mientras que, aunque ⁷Be fue identificado no se cuantificó. El artificial ¹³⁴Cs no fue detectado, pero sí halló ¹³⁷Cs con 2.4 Bq/kg. El ²²⁶Ra, el cual es un radionucleido natural, fue encontrado en las muestras de suelo tomadas a mayor altitud en el Monumento Natural Loma Isabel de Torres, correspondiente con el lugar de colecta de Sparassis spathulata., Russula sp. y Boletus sp. En el suelo donde se colectó Ramaria sp., el ²²⁶Ra presentó una concentración de 41.7 Bq/kg mientras que donde se recogió Russula sp. y Boletus sp., se encontraron con 80 Bq/kg. La concentración media mundial del ²²⁶Ra es de 35 Bq/kg con una Eγ= 241.98 KeV y su período de semidesintegración de 1,600 años (Sibello-Hernández et al., 2014; Xu et al., 2022). El ²²⁶Ra tiene una cascada de decaimiento y una amplia distribución en el ambiente, pudiendo encontrarse en el suelo, cuerpos de agua, aire, lodos residuales e incluso en fertilizantes fosfatados (González & Rincón, 2021; Calderón-Morales et al., 2021).

Russula sp., presentó una concentración de 729 Bq/kg para el ⁴⁰K. Aunque en este se detectó ¹³⁷Cs, no alcanzó la dosis mínima para su cuantificación. En su suelo se cuantificaron los radionucleidos naturales ⁴⁰K con 160 Bq/kg, ²³²Th con 12 Bq/kg, ²²⁶Ra con 80 Bq/kg, ¹³⁷Cs con 18 Bq/kg y ²¹⁰Pb con 290 Bq/kg, además se identificó ⁷Be, pero no alcanzó la cantidad mínima para ser cuantificado. Otro radionucleido cuantificado fue el de concentración. En esta misma zona se colectó Boletus sp., cuantificando el radionucleido natural ⁴⁰K con 738 Bq/kg. Los radionucleidos ²³²Th, ²²⁶Ra, ⁷Be, el ²¹⁰Pb fueron encontrados, pero no cuantificados; el artificial ¹³⁴Cs no fue detectado, pero sí ¹³⁷Cs con 147.2 Bq/kg (Figura 1).

El Potasio-40 fue detectado en todas las muestras de suelo analizadas, sin embargo, los valores de ⁴⁰K cuantificados en las muestras de suelo se encuentran por debajo de la media mundial Eγ= 1460.8 keV con un período de semidesintegración de 1.251x10⁹ años, pudiendo decaer en ⁴⁰Ca o ⁴⁰Ar mediante desintegración beta (González & Bonzi, 2013; Heikal et al., 2022). El Berilio-7 fue detectado, pero no alcanzó el nivel mínimo para su cuantificación. Su energía es Eγ = 477.6 keV con tiempo medio de desintegración de 53.3 días. ⁷Be suele distribuirse en los perfiles superiores del suelo, siendo los niveles de pluviometría un factor relacionado que incrementa la cantidad de depósito de ⁷Be en el perfil del suelo (Lohaiza et al., 2012; Pérez & Fernández, 2019). Los líquenes suelen tener una buena capacidad de incorporación de ⁷Be en su estructura, haciéndoles propicios para su uso como bioindicadores de este radionucleido. (Osores & Gonzáles, 2014; Saniewski et al., 2020)

El Cesio-137 es un radionucleido artificial, fue detectado en todas las muestras del suelo. Su Eγ=661,65 keV con un período de semidesintegración de 30.2 años (Buraeva & Bezuglova, 2023). El ¹³⁷Cs ha sido liberado a la atmósfera, principalmente por ensayos nucleares y accidentes con reactores entre estos Chernóbil y Fukushima (Churakov & Zyryanova, 2022). El ¹³⁷Cs se precipita desde la atmósfera y migra rápidamente hacia capas profundas del suelo ricas en compuestos de minerales orgánicos. Este radionucleido artificial junto con el natural Pb-210 ha sido utilizado para medir patrones de erosión y sedimentación en el suelo (Budko et al., 2022). Una de las vías de ingreso de ¹³⁷Cs al organismo es por alimentación (Alonso, 2014).

En España se han reportado concentraciones medias de ⁴⁰K en hongos silvestres de 1307 Bq/kg para peso seco, en este estudio la concentración media para ⁴⁰K fue de 698.5 Bq/kg. Además, estos organismos tienen la capacidad de captación del ¹³⁷Cs, quizás atribuido a las similitudes químicas entre el 40K y el ¹³⁷Cs (Alonso-Díaz, 2015). La captación del ⁴⁰K por parte de los hongos está autorregulada, a diferencia de la de ¹³⁷Cs que no lo es (Alonso-Díaz, 2015). Los resultados obtenidos muestran buena afinidad de captación por parte de los hongos evaluados para el ⁴⁰K y en algunos casos se detectó y cuantificó el radionucleido artificial ¹³⁷Cs, en Russula sp. con 2.4 Bq/kg y Boletus sp. con 147.2 Bq/kg. En el estudio de Alonso-Díaz (2015), Boletus reticulatus, presentó una concentración media de 831 Bq/kg para el K-40, B. pinophilus de 1,002 Bq/kg, y B. reticulatus 793 Bq/kg, en este estudio Boletus sp. tenía concentraciones de 738 Bq/kg. En los basidiocarpos analizados en este estudio no se detectó ²³²Th, ²²⁶Ra, ²¹⁰Pb, suponiendo una selectividad ante el ⁴⁰K y el ¹³⁷Cs por parte del organismo, esto coincide con las conclusiones de Alonso-Díaz (2015).

El área de estudio se localiza al margen del océano Atlántico, la zona noreste y este, donde se realizaron las colectas coincide con la zona de barlovento de la montaña, esta combinación puede estar relacionada con mayor concentración y deposición de particulado cargado de radionucleidos en las zonas más elevadas de la montaña (Poleo & Briceño, 2014; Sumalave, 2015).

A pesar de que los basidiocarpos de Russula sp. y de Boletus sp. tienen factores concentraciones similares para ⁴⁰K, hay una marcada diferencia respecto a la acumulación del ¹³⁷Cs, en Russula sp. y Boletus sp. Para Alonso-Díaz (2014), esto se debe a que el micelio de Boletus sp. se proyecta hacia las capas más profundas del suelo donde por su afinidad se localiza el Cs-137, no logrando ser diferenciado por el organismo debido a sus similitudes químicas con el K-40 (Alonso-Díaz, 2014; Iotti et al., 2018).

Ramaria sp., Russula sp., Sparassis spathulata y Boletus sp. son capaces de capturar y almacenar K-40 presente en el suelo, produciendo los factores de bioacumulación de 4.45 para Ramaria sp., 4.56 para Russula sp., 5.38 para Sparassis spathulata y 4.61 para Boletus sp. Estos factores suponen una buena afinidad por parte de estos hongos para la absorción de 40K. Con el siguiente orden de actividad específica decreciente para el ⁴⁰K, Ramaria sp. > Boletus sp. > Russula sp. > Sparassis spathulata (Tabla 1).

En los resultados obtenidos por Alonso-Díaz (2015), para el factor de transferencia están Boletus reticulatus con 1.62, B. pinophilus con 1.81, y B. reticulatus 0.94, sin embargo, este no evaluó las demás especies utilizadas en este estudio. Los niveles de bioacumulación encontrados en Boletus sp. en este estudio, superan los mencionados por Alonso-Díaz (2015) para especies del mismo género. Los hongos descritos pueden ser utilizados como bioindicadores de la contaminación por radionucleidos y micorremediadores para contener o remover ⁴⁰K (Vukovic et al., 2020; Churakov & Zyryanova, 2022).

Conclusión

En los hongos analizados del Monumento Natural Loma Isabel de Torres no se identificaron ²³²Th, ²²⁶Ra y ²¹⁰Pb, pero sí se detectaron ¹³⁷Cs y ⁴⁰K. Este último apareció en concentraciones de hasta 907 Bq/kg peso seco, suponiendo una captación selectiva por parte de los hongos, haciendo de estos basidiomicetos con hábitat de crecimiento en suelos excelentes acumuladores de ⁴⁰K, presentando una capacidad de hasta 5.38 de bioacumulación respecto al suelo, permitiendo su uso como micorremediadores en captación y acumulación de ⁴⁰K y ¹³⁷Cs, además de bioindicadores en la vigilancia ambiental radiológica para estos radionucleidos, no así para ²³²Th, ²²⁶Ra y ²¹⁰Pb. Se recomienda continuar expandiendo el campo de estudio en vigilancia ambiental radiológica vinculada con hongos, con base en este estudio pionero en el área.

Agradecimientos

Al Instituto Superior Salomé Ureña y la Universidad ISA, por conceder la beca de estudio y permitir realizar la tesis que sirvió como base de este documento. A la Comisión de Energía de República Dominicana, por poner al servicio los equipos necesarios para completar el estudio. A la Escuela de Biología de la UASD, el Instituto de Microbiología y Parasitología (IMPA) y la Comisión Ambiental de la UASD, por facilitar colaboración y motivación en pro del desarrollo de este documento. A los maestros de la Escuela de Física de la UASD, José Ferreira, José Castillo, José Rubio Calcaño y Stalyn Núñez Hernández, por sus orientaciones, aclarar algunas dudas sobre vigilancia radiológica en materia ambiental y espectrometría. Al Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales de República Dominicana, por conceder los permisos ambientales para la realización del estudio. A los miembros del MIMARENA de Puerto Plata, por brindar asistencia en el área protegida, especialmente a los guardaparques y encargado (Don Cheo).