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Artículo de revisión
Análisis de la contaminación por metales pesados desde la
perspectiva teórica
Analysis of heavy metal pollution from a theoretical perspective
Juan Jacobo Leaño Sanabria*
Universidad Técnica de Oruro
Oruro - Bolivia
jleanosanabria@gmail.com
https://orcid.org/0009-0009-1343-3482
*Correspondencia:
jleanosanabria@gmail.com
Cómo citar este artículo:
Leaño, J. (2025). Análisis de la contaminación
por metales pesados desde la perspectiva
teórica. Esprint Investigación, 4(4), 111-120.
https://doi.org/10.61347/ei.v4i4.190
Recibido: 2 de septiembre de 2025
Aceptado: 7 de octubre de 2025
Publicado: 18 de noviembre de 2025
Resumen: La contaminación ambiental por metales pesados constituye una amenaza
global significativa para la salud humana y los ecosistemas, agravada por la rápida
urbanización e industrialización. Este estudio presenta un análisis bibliométrico y una
revisión sistemática de la literatura científica (1973 – 2025), con el propósito de identificar
las principales tendencias, metodologías de evaluación de riesgos y contaminantes
prioritarios en este campo. Los resultados del análisis evidencian un predominio de
investigaciones enfocadas en la contaminación del suelo y el riesgo eco-toxicológico,
destacando el cadmio como el contaminante más crítico en diversas regiones del mundo.
Las metodologías de evaluación más utilizadas se basan en índices de contaminación,
como el Índice de Geoacumulación y el Factor de contaminación. Entre las principales
fuentes identificadas se encuentran los residuos sólidos urbanos, las actividades mineras,
los efluentes industriales y agrícolas, así como la contaminación derivada del tráfico. La
revisión enfatiza la necesidad de implementar enfoques de gestión del riesgo más
uniformes e integrados, especialmente en zonas de conflicto y áreas agrícolas de alta
importancia.
Palabras clave: Contaminación ambiental, metales pesados, riesgos, ecosistemas.
Abstract: Environmental pollution by heavy metals represents a significant global threat to
human health and ecosystems, exacerbated by rapid urbanization and industrialization. This
study presents a bibliometric and systematic review of the scientific literature (1973–2025) aimed
at identifying the main trends, risk assessment methodologies, and priority contaminants in this
field. The results reveal a predominance of research focused on soil contamination and
ecotoxicological risk, highlighting cadmium as the most critical contaminant in various regions
of the world. The most widely used assessment methodologies are based on pollution indices, such
as the Geoaccumulation Index and the Contamination Factor. The primary sources identified
include urban solid waste, mining activities, industrial and agricultural effluents, as well as
pollution derived from traffic emissions. The review emphasizes the need to implement more
uniform and integrated risk management approaches, particularly in conflict zones and
agriculturally significant areas.
Keywords: Ecosystems, environmental pollution, heavy metals, risks.
Copyright: Derechos de autor 2025 Juan
Jacobo Leaño Sanabria.
Esta obra está bajo una licencia internacional
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1. Introducción
La presencia de metales pesados en el medio ambiente, como el plomo (Pb), cadmio (Cd), cromo (Cr),
níquel (Ni) y arsénico (As), es una preocupación central en la salud ambiental a nivel mundial. A diferencia
de los contaminantes orgánicos, los metales pesados son elementos no biodegradables que persisten en los
compartimentos ambientales (suelo, agua, sedimento) y se bioacumulan a través de la cadena trófica,
representando un riesgo toxicológico directo para los organismos vivos y, en última instancia, para la salud
humana.
La intensificación de las actividades antropogénicas a lo largo del último siglo impulsada por la
industrialización, la minería a gran escala, la agricultura intensiva y el crecimiento urbano ha provocado
una liberación acelerada de estos contaminantes, superando en muchos casos los niveles de fondo
geoquímico natural. Por ejemplo, en áreas costeras y estuarinas, el rápido desarrollo urbano e industrial
genera una transferencia masiva de contaminantes a los ecosistemas marinos a través de los sistemas
fluviales, como se observa en la Bahía de Hangzhou, China (Li et al., 2020), y en el oeste de la Bahía de
Bengala, India (Nagarajan et al., 2024).
El impacto de esta contaminación se manifiesta en diversos escenarios:
Contaminación del suelo agrícola: La exposición del suelo a fertilizantes, aguas residuales municipales
y efluentes industriales puede provocar la acumulación de metales en cultivos básicos como el arroz,
poniendo en peligro la seguridad alimentaria, como se ha documentado en Nanning, China (Zhang et al.,
2025), y en las granjas de Ahvaz, Irán (Mansouri Moghadam et al., 2024).
Riesgos ecotoxicológicos e hídricos: La descarga de residuos mineros y lixiviados de vertederos
contamina gravemente las fuentes de agua superficial y subterránea, como ocurre en el Noroeste de
Rumanía, donde la generación de drenaje ácido de roca (ARD) moviliza (Pb), (Zn), (Cd), (Cu), (Ni) y (As)
(Modoi et al, 2014).
Impactos por conflictos: Las actividades militares y la guerra también emergen como fuentes
significativas de contaminación del suelo por metales pesados, como se ha estudiado en Ucrania
(Yashchenko et al., 2025).
Bioindicación y salud urbana: El estudio de organismos como las abejas (Hussein et al., 2024) y las
plantas urbanas (Alabadi et al., 2024) permite monitorear la exposición a la contaminación generada por el
tráfico y otros focos urbanos, utilizándolos como bioindicadores eficaces de la salud ambiental.
Esta investigación tiene como objetivo examinar el alcance del aporte científico generado por distintos
países e instituciones en torno a las variables: contaminación ambiental y metales pesados, se aplica un
análisis bibliométrico utilizando las herramientas VOSviewer y R-bibliometrix. Para realizar el presente
análisis, utilizó la base de datos Scopus. Este enfoque ha sido ampliamente utilizado en estudios sobre
contaminación por metales pesados, ecotoxicología y gestión ambiental, permitiendo identificar tendencias
globales, autores más influyentes y áreas prioritarias de investigación (Donthu et al., 2021; Sweileh, 2020;
Li et al., 2023).
2. Metodología
Para alcanzar los objetivos, la investigación propone un enfoque que combina una revisión de literatura
con un análisis bibliométrico relacionado sobre la contaminación ambiental y metales pesados a partir de
la base de datos de Scopus. Este enfoque permite cumplir con el rigor académico de la estructura solicitada,
focalizando la síntesis de resultados en los documentos de mayor relevancia.
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Esta perspectiva hizo posible evaluar la producción de investigaciones, resumir los hallazgos más
significativos y calcular la repercusión de las publicaciones en la propagación del conocimiento a través de
bibliométricas, integrando enfoques tanto cuantitativos como cualitativos para examinar las tendencias de
publicación y el contenido, así como para identificar los avances temáticos más destacados.
La recopilación de información se llevó a cabo en la base de datos Scopus, utilizando una cadena de
búsqueda y aplicando criterios de inclusión enfocados en la pertinencia para la contaminación ambiental y
metales pesados. Se tomaron en cuenta artículos publicados desde 1973 hasta el 2024 que incluyeran las
palabras “environmental pollution” y “heavy metals” (Tabla 1). Para realizar el análisis, se utilizó el software
R-Bibliometrix que facilitó la identificación de los registros más representativos de la unidad de análisis y
el cálculo de los indicadores bibliométricos adecuados.
Tabla 1
Criterios de búsqueda de artículos en la base de Scopus
Criterios de búsqueda
Base de datos: Scopus
Idioma: Inglés
Periodo de análisis: 1973-2025
Fecha de consulta: Septiembre 30, 2025
Tipos de documentos: Artículos científicos
Tipo de revista: Cualquier tipo
Campo de búsqueda Título
Términos de búsqueda: Environmental pollution y Heavy metals
Resultado total: 129
Parámetro de análisis
Unidad de análisis: Indicador bibliométrico comportamiento de la producción en periodo de análisis
Producción científica: Análisis
Revistas: Mayor número de publicaciones
Autores: Los más relevantes e importantes
Países y coautores: Mayor número de publicaciones y colaboraciones
Tema central y sus relaciones: Interacción con otras variables
Además, se utilizaron herramientas como VOSViewer y técnicas de mapeo bibliométrico para
visualizar redes de investigación y grupos temáticos. Los hallazgos se organizaron con el objetivo de
presentar la evolución de los distintos ámbitos de investigación, ofreciendo una visión clara de la
trayectoria del campo y de las posibles líneas de desarrollo futuras. En la Tabla 2, se presentan los
artículos del corpus que utilizan consistentemente un conjunto de herramientas estandarizadas (Li et
al., 2020; Mansouri Moghadam et al., 2024; Omran, 2016).
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Tabla 2
Herramientas de evaluación de contaminación identificadas
Herramienta Acrónimo Propósito Aplicaciones en el corpus
Factor de
Contaminación
CF
Mide el grado de contaminación de
un solo metal en relación con el valor
de fondo.
Ahvaz, Irán (Mansouri Moghadam
et al., 2024); Bahía de Bengala
(Nagarajan et al., 2024).
Índice de
Geoacumulación
Igeo
Mide la contaminación comparando
la concentración con los valores
preindustriales (fondo).
Ahvaz, Irán (Mansouri Moghadam
et al., 2024); Bahr El Baqar, Egipto
(Omran, 2016).
Índice de Carga de
Contaminación
PLI
Mide la contaminación general del
sitio, calculando la raíz n-ésima del
producto de los CF.
Bahía de Hangzhou (Li et al., 2020).
Índice de Riesgo
Ecológico Potencial
PERI
Mide el riesgo ecológico
considerando tanto la concentración
como la toxicidad inherente de cada
metal.
Bahía de Hangzhou (Li et al., 2020).
Cociente de Peligro
Cuartel
general
Evalúa el riesgo para la salud humana
por exposición no carcinogénica.
Bahía de Hangzhou (Li et al., 2020).
Técnicas
multivariantes
Pearson,
PCA/Clúster
Identificación de la fuente y
asociación entre metales.
Bahr El Baqar, Egipto (Omran,
2016); Bahía de Bengala (Nagarajan
et al., 2024).
3. Resultados
El análisis consolida dos grandes categorías de contaminación, la contaminación química persistente
(metales pesados), se confirma la ubicuidad de Pb, Cd, Zn, Cu, Ni, Cr, As, Mn, Co y Fe como los
principales metales de preocupación en suelos, aguas, sedimentos y biota y la contaminación aguda
por hidrocarburos (derrame de petróleo), el estudio coreano introduce una contaminante diferente
(petróleo crudo) y, crucialmente, cambia el foco de la matriz analizada: de muestras
ambientales/biológicas a percepciones y testimonios humanos. Utiliza la minería de textos de
entrevistas para analizar el "daño discriminatorio".
En la Figura 1 se muestra la producción científica sobre contaminación ambiental y metales pesados.
La producción científica en este ámbito se inicia de 1973 al 2003 con un promedio de 2 artículos, el año
2003 al 2007 llega a 5 artículos, del año 2008 al 2025 hay un crecimiento ascendente llegando a un
máximo de 25 artículos.
Las revistas con mayor número de artículos publicados son “Chemosphere” y “Environmental Science
and Pollution Research”, con ocho artículos, “Environmental Monitoring and Assessment” con siete
artículos, “Marine Pollution Bulletin” con cinco artículos, otras revistas presentan entre tres y cuatro
publicaciones. La Figura 2 refleja este comportamiento y la distribución de la producción científica,
destacando que la concentración de artículos en estas revistas se explica por su especialización en la
temática de estudio.
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Figura 1
Producción científica anual
Nota. Elaboración propia en base a datos Scopus (2025).
Figura 2
Revistas con mayor publicación
Nota. Elaboración propia en base a datos Scopus (2025).
La Figura 3 presenta la nube de palabras clave, aquí destacan las palabras o frases con mayor
frecuencia, tanto en cantidad como en relevancia. Los estudios se centran en “heavy metals” (metales
pesados), “pollution” (contaminación), “cadmium” (cadmio), destacando la interrelación entre estos
tópicos como los ejes centrales de la investigación.
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Figura 3
Temas con mayor publicación
Las palabras clave asociadas a "Risk Assessment" (Evaluación de Riesgos), "Human Health" (Salud
Humana) y "Ecological Risk" (Riesgo Ecológico) forman un clúster central, confirmando que la mayoría
de la investigación actual está impulsada por la evaluación de los impactos y no solo por la medición
de concentraciones.
Fuentes y países de origen de la investigación
La revisión del corpus reveló que la investigación se distribuye ampliamente, cubriendo China (Li et
al., 2020; Zhang et al., 2025), Egipto (Omran, 2016), Polonia (Gworek et al., 2016), Iraq (Alabadi et al.,
2024; Hussein et al., 2024), Rumanía (Modoi et al., 2014), Ucrania (Yashchenko et al., 2025), India
(Nagarajan et al., 2024) e Irán (Mansouri Moghadam et al., 2024). Europa presenta un foco en riesgos
específicos como la minería (Modoi et al., 2014) y el impacto de conflictos bélicos (Yashchenko et al.,
2025).
Contaminación del suelo y sedimentos
Los análisis realizados en Bahr El Baqar (Omran, 2016), Ahvaz (Mansouri Moghadam et al., 2024) y la
Bahía de Hangzhou (Li et al., 2020) demuestran que las concentraciones de metales pesados superan los
valores estándar establecidos. En cuanto a la identificación de fuentes, en Ahvaz se atribuye la elevada
contaminación por cadmio (Cd) y zinc (Zn) en los campos de trigo a la acumulación derivada del uso de
fertilizantes agrícolas y a las actividades industriales y humanas (Mansouri Moghadam et al., 2024).
Respecto a la contaminación histórica, el estudio de los sedimentos del núcleo de la Bahía de Bengala
revela un incremento en las concentraciones de cadmio (Cd) y plomo (Pb) en las capas superiores, lo que
indica una deposición intensificada durante las últimas décadas (Nagarajan et al., 2024).
Riesgo en la cadena alimentaria y la salud humana
El riesgo más urgente se asocia a la transferencia de metales pesados MP del suelo a los cultivos. En
Nanning, China, se encontró que el (Cd) contaminaba moderadamente el arroz (Zhang et al., 2025). La
evaluación del riesgo para la salud humana Cociente de riesgo no cancerígeno (HQ) y Cociente de
riesgo cancerígeno (CR) en la Bahía de Hangzhou demostró que los riesgos carcinogénicos
(especialmente por (Cd) y (As) contribuyen de manera significativa al riesgo general (Li et al., 2020).
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Contaminación del agua y bioindicadores
Lixiviados y Minería: Los desechos mineros en el noroeste de Rumanía causan contaminación por (Pb),
(Zn), (Cd), (Cu), (Ni) y (As) en las aguas subterráneas, creando un riesgo ambiental elevado (Modoi et
al., 2014). De igual forma, los vertederos de residuos sólidos municipales, como el de Lubna en Polonia,
son fuentes potenciales de lixiviación (Gworek et al., 2016).
Bioindicadores: Los estudios con abejas en el norte de Iraq confirmaron que el polen recolectado
acumula altos niveles de MP, utilizándolas como herramientas de biomonitoreo efectivas (Hussein et
al., 2024). De manera similar, la acumulación en plantas urbanas se utiliza para evaluar la polución
relacionada con el tráfico en ciudades (Alabadi et al., 2024).
Contaminación en contextos de conflicto
El estudio en Ucrania introduce la contaminación por metales pesados en suelos afectados por la
guerra. Las actividades militares liberan (Cd), (Cr), (Pb), (Cu), (Ni), (Mn) y (Zn) en el suelo, lo cual es
fundamental para la remediación de posguerra (Yashchenko et al., 2025).
En la Tabla 3 se presentan los 5 artículos más citados, elaborada a partir de los datos obtenidos de
la base de datos Scopus, donde se identifican tanto los autores como los estudios con mayor número
de citaciones, los cuales constituyen las contribuciones más relevantes e influyentes dentro del campo
de investigación.
Tabla 3
Lista de artículos más citados (Base Scopus, 2025)
Orden Autores Título del artículo Año
Número de
citaciones
1 Farkas et al. (2007)
Assessment of the environmental significance of heavy
metal pollution in surficial sediments of the River Po.
2007 288
2 Zhang et al. (2011)
Assessment of heavy metal pollution from a Fe-smelting
plant in urban river sediments using environmental
magnetic and geochemical methods.
2011 249
3 Malik y Zeb (2009)
Assessment of environmental contamination using feathers
of Bubulcus ibis L. As a biomonitor of heavy metal pollution
Pakistan.
2009 145
4 Förstner y Müller (1973)
Heavy metal accumulation in river sediments: A response to
environmental pollution.
1973 129
5 Simsek et al. (2000)
The effect of environmental pollution on the heavy metal
content of raw milk.
2000 116
Nota. Elaboración propia con base en Scopus (2025).
Relación con otras temáticas (VOSviewer)
En la Figura 4 se presentan las palabras clave y sus interrelaciones, de acuerdo con los resultados
obtenidos del análisis bibliométrico realizado mediante la herramienta VOSviewer, lo que permite
visualizar las conexiones temáticas y tendencias de investigación dentro del campo estudiado.
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Figura 4
Palabras clave y relación con otras temáticas
Nota. Elaboración propia en base datos de Scopus y VOSviewer (2025).
Se observa que la variable “contaminación” presenta una tendencia sostenida y vínculos con
diversas temáticas desde antes del año 2016, consolidándose como un eje central de investigación en
el campo ambiental. Entre 2016 y 2020, la contaminación se asocia principalmente con la presencia de
metales pesados y su impacto en el medio ambiente. En las tendencias más recientes (a partir de 2022),
el enfoque se amplía hacia temas como el riesgo para la salud, la contaminación del suelo y del agua,
la evaluación de riesgos y la presencia de elementos minerales, entre otras líneas de investigación que
reflejan la evolución y diversificación del interés científico en torno a esta problemática.
4. Conclusiones
El análisis de la documentación científica comprendida entre 2014 y 2025 evidencia que la
contaminación por metales pesados constituye un problema ambiental complejo, con un marcado
predominio de la contaminación del suelo y una alta incidencia del cadmio (Cd), cuya presencia en
cultivos de consumo masivo representa un riesgo directo para la salud humana. La metodología
bibliométrica aplicada revela una tendencia consolidada al uso de índices multivariados de
contaminación como el Índice de Geoacumulación (Igeo), el Factor de Contaminación (CF) y el Índice
de Contaminación (PLI), para determinar el grado y origen de la polución, vinculándola
principalmente a fuentes antropogénicas asociadas a la industrialización y la minería.
En este contexto, los futuros esfuerzos de investigación y formulación de políticas deberían
orientarse a: (1) desarrollar protocolos de muestreo y remediación específicos para suelos afectados
por eventos extremos o contextos de conflicto; (2) fortalecer el monitoreo de puntos críticos de
transferencia y promover el uso de bioindicadores, como plantas y abejas, para la detección temprana
de contaminación en el aire y el suelo urbano; y (3) establecer políticas de gestión de residuos y
prácticas agrícolas sostenibles que limiten el ingreso de cadmio (Cd) y otros metales tóxicos en la
cadena trófica.
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5. Referencias
Alabadi, L. A. S., Alawsy, W. S. A., & AL-jibury, D. A. (2024). Assessing Heavy Metal Accumulation in
Urban Plants: Implications for Environmental Health and Traffic-Related Pollution in Al-
Diwaniyah City, Iraq. Nature Environment and Pollution Technology, 23(3), 1605-1611.
https://doi.org/10.46488/NEPT.2024.v23i03.030
Donthu, N., Kumar, S., Mukherjee, D., Pandey, N., & Lim, W. M. (2021). How to conduct a bibliometric
analysis: An overview and guidelines. Journal of Business Research, 133, 285–296.
https://doi.org/10.1016/j.jbusres.2021.04.070
Farkas, A., Erratico, C., & Viganò, L. (2007). Assessment of the environmental significance of heavy
metal pollution in surficial sediments of the River Po. Chemosphere, 68(4), 761-768.
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2006.12.099
Förstner, U., & Müller, G. (1973). Heavy metal accumulation in river sediments: a response to
environmental pollution. Geoforum, 4(2), 53-61. https://doi.org/10.1016/0016-7185(73)90006-7
Gworek, B., Dmuchowski, W., Koda, E., Marecka, M., Baczewska, A. H., Brągoszewska, P., Sieczka, A.,
& Osiński, P. (2016). Impact of the Municipal Solid Waste Łubna Landfill on Environmental
Pollution by Heavy Metals. Water, 8(10), 472. https://doi.org/10.3390/w8100470
Hussein, M. A., Ayoub, Z. N., & Hessen, B. A. (2024). Bees as Bioindicators of Environmental Pollution
with Heavy Metals. Pakistan Journal of Life and Social Sciences, 22(2), 3307-3313.
https://doi.org/10.57239/PJLSS-2024-22.2.00243
Li, R., Yuan, Y., Li, C., Sun, W., Yang, M., & Wang, X. (2020). Environmental Health and Ecological
Risk Assessment of Soil Heavy Metal Pollution in the Coastal Cities of Estuarine Bay—A Case
Study of Hangzhou Bay, China. Toxics, 8(3), 76. https://doi.org/10.3390/toxics8030075
Mansouri Moghadam, S., Payandeh, K., Koushafar, A., Goosheh, M., & Mohammadi Rouzbahani, M.
(2024). Level of heavy metals and environmental pollution index in Ahvaz, Southwest Iran.
Scientific Reports, 14(1), 12797. https://doi.org/10.1038/s41598-024-64192-4
Malik, R. N., & Zeb, N. (2009). Assessment of environmental contamination using feathers of Bubulcus
ibis L., as a biomonitor of heavy metal pollution, Pakistan. Ecotoxicology, 18(5), 522-536.
https://doi.org/10.1007/s10646-009-0310-9
Modoi, O.-C., Roba, C., Török, Z., & Ozunu, A. (2014). Environmental risks due to heavy metal
pollution of water resulted from mining wastes in NW Romania. Environmental Engineering and
Management Journal, 13(9), 2325-2336. https://www.eemj.eu/index.php/EEMJ/article/view/2068
Nagarajan, A., Dharmalingam, S. N., Jeyasingh, V., Jayaseelan, C., & Vijayaprabhakaran, K. (2024).
Heavy metals in core sediments from the western Bay of Bengal: implications on historical
pollution, eco-environmental risks, and potential sources. Anthropocene Coasts, 7(1), 26.
https://doi.org/10.1007/s44218-024-00056-8
Omran, E.-S. E. (2016). Environmental modelling of heavy metals using pollution indices and
multivariate techniques in the soils of Bahr El Baqar, Egypt. Modeling Earth Systems
Environment, 2(1), 119. https://doi.org/10.1007/s40808-016-0178-7
Simsek, O., Gültekin, R., Öksüz, O., & Kurultay, S. (2000). The effect of environmental pollution on the
heavy metal content of raw milk. Food/Nahrung, 44(5), 360-363. https://doi.org/10.1002/1521-
3803(20001001)44:5%3C360::AID-FOOD360%3E3.0.CO;2-G
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Sweileh, W. M. (2020). Bibliometric analysis of peer-reviewed literature on climate change and human
health with an emphasis on infectious diseases. Global Health, 16(44), 1–18.
https://doi.org/10.1186/s12992-020-00576-1
Yashchenko, L., Androshchuk, O., Vasylenko, L., & Chornoivan, Y. (2025). Environmental risks of
heavy metal pollution in war-affected soils in Ukraine. European Journal of Environmental
Sciences, 15(1), 18-27. https://doi.org/10.14712/23361964.2025.3
Zhang, J., Li, P., Li, S., & Lyu, Z. (2025). Assessment of environmental impacts of heavy metal pollution
in rice in Nanning, China. Scientific Reports, 15(1), 3027. https://doi.org/10.1038/s41598-024-
84989-7
Transparencia
Conflicto de interés
El autor declara que no existen conflictos de interés de naturaleza alguna como parte de la presente
investigación.
Fuente de financiamiento
El autor financia completamente la investigación.
Contribución de autoría
Juan Jacobo Leaño Sanabria: Conceptualización, metodología, software, validación, análisis formal,
investigación, gestión de datos, visualización, redacción - preparación del borrador original, redacción
- revisión y edición, financiamiento, administración del proyecto, recursos, supervisión.
El autor contribuye activamente en el análisis de los resultados, revisión y aprobación del manuscrito
final.
