Distribución y especiación de cu, zn, pb y cd en el rió mapocho

Los estudios de calidad de las cuencas hidrográficas han adquirido importancia en los\núltimos años, debido al incremento de diversos vertidos ya sean éstos naturales o\nantropogénicos. Es así como aguas servidas, aguas industriales, residuos domésticos,\ndesechos de origen minero, etc., entran en los sistemas hídricos y luego a los sedimentos\nalterando o rompiendo los equilibrios naturales y provocando serios problemas de\ncontaminación.\nEn esta tesis se evaluó el grado de contaminación por parte de cuatro metales pesados\n(Cu, Zn, Pb y Cd) en las aguas y sedimentos del río Mapocho. Estos metales tienen un\nespecial interés ya que son altamente tóxicos en pequeñas concentraciones y tienden a\nacumularse (no son biodegradables). Otro factor importante es que se trata de una\ncuenca hidrográfica altamente aprovechada tanto para uso industrial, agrícola, agua\npotable etc., por gran parte de la ciudad de Santiago de Chile y en la cual viven 5\nmillones de habitantes. Este estudio pretende aportar información acerca de la\ndistribución de estos contaminantes a lo largo del río y estudiar su movilidad a través del\ntiempo. Como también realizar un estudio de especiación principalmente de cobre en\nmuestras de agua y un fraccionamiento secuencial en las muestras de sedimentos, con el\nobjetivo de comprender el ciclo geoquímico de estos metales.\nSe seleccionaron 8 estaciones de muestreo para las muestras de agua: Los lugares\nelegidos fueron: Lo Ermita (E 1 ), Nilhue (E2), San Antonio (E3), Manquehue (E4), Pedro\nde Valdivia (E5 ), Carrascal (E6), Mapocho (E7) y Esperanza (Eg) y 6 para las muestras de\nsedimentos: Lo Ermita (S s ), Nilhue (S4 ), San Antonio (S3 ), Manquehue (S4 ), Mapocho\n(S7) y Esperanza (S8). Las muestras de agua se recolectaron en 9 campañas, 5 de ellas en\nel año 2001 (Mayo, Julio, Agosto, Octubre y Diciembre) y 4 en el año 2002 (Enero,\nMarzo. Junio y Septiembre) y las de sedimentos en 4 campañas: Mayo, Agosto y\nOctubre de 2001 y Enero de 2002. Las muestras de agua fueron filtradas con una membrana de 0.45 j.im y almacenadas\nhasta su análisis a 4 °C, los sedimentos fueron secados en estufa a 60 oc por 24 horas,\ndespués tamizados con distintos luz de malla, separando la fracción inferior a 63 pim y\nmanteniendo a 4 oc hasta análisis. De acuerdo a la bibliografia esta última fracción sería\nla más importante en cuanto al contenido de materia orgánica y los metales en estudio.\nSe optimizó la metodología adecuada para medir los parámetros fisico-químicos (pH,\nconductividad, potencial redox, etc), los componentes mayoritarios (sulfato, cloruro,\ncarbonato, etc.) y los metales en estudio (Cu, Zn, Pb y Cd) tanto en las muestras de agua,\ncomo en las de sedimentos.\nLas metodologías empleadas fueron validadas a través de análisis de materiales de\nreferencia certificado, cuyas matrices son similares a la matriz en estudio. Para agua se\nutilizó agua de lago (TMD— 62. National Water Research Institute Canada) y para\nsedimentos, la muestra NCS DC 78301 (China National Analysis Center for Iron and\nSteel , Beijing, China).\nLos resultados obtenidos en las muestras de agua fueron comparados con la normativa\nchilena vigente para agua potable (NCh 409) y de regadío (NCh 1333/3)\nSe realizó un estudio de especiación de cobre en las muestras de agua. Este consistió en\ndiferenciar cobre lábil y no lábil del cobre total. Para esto se empleó la técnica de\nvoltamperometría de redisolución anódica de onda cuadrada (SWASV). También se\nestudio el contenido de cobre lábil frente una resma de intercambio jónico (Chelex-100),\nencontrándose valores para el Cu lábil que oscilan entre 40 a 98 %. El río tendría una\ncapacidad complejante desde O a 25 pLg L'para el Cu y las especies orgánicas ó\ninorgánicas en disolución formarían uno (log Kc 4.1 a 7.3) ó dos tipos de complejos (log\nKc4.1 a 25.4). Utilizando un programa computación M[NEQL se realizó una modulación de\nespeciación Inorgánica de los metales en estudio, para lo cual se ingresaron los valores\nfisico químicos medidos.\nFinalmente se realizó el estudio de fraccionamiento de los metales en los sedimentos\nutilizando el método descrito por Tessier, el cual consiste en la obtención de 5\nfracciones: 1 intercambiable, 2: unida a carbonato, 3: unida a óxidos de hierro y\nmanganeso, 4: unida a materia orgánica y 5: fracción residual.\nEl río presenta una elevada salinidad con altos valores medios de: conductividad (609.3\n± 416.6 ptS cm), cloruro (73.6 ± 57.3 mg L), sulfato (159.1 ± 97.3 mg U') y\nbicarbonatos (119 1 ± 86.4 mgL) y el caudal promedio fue de 19.3 ± 16.8 m 3 s*\nLos contenidos de Cu tanto en las muestras de agua como en la de sedimentos son muy\naltos. En las muestras de agua los valores promedios son: 312.9 ± 179.0; 212.2 ± 122.7;\n162.5 ± 93.0; 69.7± 34.9; 47.1 ± 47.6; 31.5 ± 21.6; 29.7± 19.2 y 19.7± 13.3 tgL' para\nE, a E8 respectivamente. La alta dispersión se debe a que se promedió valores en función\ndel tiempo, se muestreó 9 veces entre Mayo de 2001 a Septiembre de 2002. A pesar de\nesto se aprecia claramente que el sitio más contaminado es Lo Ermita (E 1 ) y que la\ncontaminación disminuye río abajo. En esta misma estación se encontró una\nconcentración promedio puntual de 689.0 p.g U' en Diciembre de 2001. En los\nsedimentos los resultados fueron de: 2852.2 ± 491.8; 1616.9 ± 304.8; 1321.6 ± 204.2;\n1467.4 ± 246.2; 569.0 ± 399.9 y 209.3 ± 12.1 tg g' en S ia S6respectivamente. En la\nestación Lo Ermita, en Octubre de 2001 se detectaron valores puntuales promedio de\n3494.5 p.g g'. La distribución de Cu en los sedimentos fue dependiente del sitio de\nmuestreo, encontrándose que en la zona más contaminada el 57.8 % estaría unido a\ncarbonatos y el 33.2 % estaría unido a óxidos de Fe y Mn, presentando una movilidad\nmoderada. En cambio, en el lugar menos contaminado (Esperanza. S8) este metal se encuentra preferentemente unido a óxidos de Fe y Mn (34.2 %) y materia orgánica (33.8\nEl segundo contaminante encontrado fue el Zn. Los valores promedio en aguas fueron:\n94.0 ± 53.1; 49.3 ± 23.7; 34.7 ± 20.4; 28.3 ± 15.6; 44.5 ± 21.4; 50.6 ± 15.3; 34.3 ± 24.4\ny 35.6 ± 25.4 lig U' en E, a E8 respectivamente. Los valores promedio en sedimentos\nfueron: 1286.8 ± 369.7; 789.6 ± 282.3; 577.2 ± 308.6; 1017.8 ± 494.7; 740.3 ± 357.8 y\n606.7 ± 240.1 lig g' para S, a S6respectivamente. Al igual que con el Cu, el sitio que\npresenta mayor contaminación con Zn es Lo Ermita. Esta contaminación también\ndisminuye río abajo. El Zn en los sedimentos estaría unido preferentemente a carbonatos\n(42.5 %) y óxidos de Fe y Mn (30.6 %) en esta estación (S,) y a óxidos de Fe y Mn (34.6\n%), materia orgánica (23.7 %) y en la fracción residual (23.5 %) en la estación S8,\npresentando menor movilidad que el Cu.\nEn cambio los niveles de Pb encontrados son mucho menores. Los valores promedio (9\nfechas desde Marzo 2001 a Septiembre 2002) en las muestras de agua fueron: 26.6 ±\n8.8; 31.0 ± 7.7; 27.8 ± 18.2; 52.3 ± 27.1; 51.7 ± 26.6; 52.9 ± 18.0; 41.2 ± 32.8 y 29.7 ±\n19.6 p.g U' en E, a E8respectivamente. Los valores promedio (4 fechas, desde Marzo\n2001 a Enero 2002) en los sedimentos fueron: 17.2 ± 4.1; 20.6 ± 5.9; 30.5 ± 9.9; 43.1 ±\n28.6; 49.9 ± 24.9 y 61.4 ± 19.1 pig g' para S iaS6respectivamente. Las estaciones con\naguas más contaminadas son Carrascal (E 6), Manquehue (E4 ) y Pedro de Valdivia (E 5 );\nmientras que los sedimentos más contaminados provenían de Esperanza (S 8 ), Mapocho\n(S7 ) y Manquehue (S4 ). Incluso en la estación Pedro de Valdivia (E 5 ) se obtuvo un valor\npuntual promedio de 104.3 p.g U' en Enero de 2002. En esta misma fecha se obtuvo\nvalores extremos de 82.5 p.g g' en las estaciones Manquehue (S 4 ). Mapocho (S7) y\nEsperanza (S 8 ). Es preocupante que un porcentaje, aunque pequeño de este Pb es\nfácilmente extraído en la primera etapa (0.5 a 2.1 %). \nEl Cd en las muestras de agua estuvo bajo los límites de detección de las técnicas\nempleadas (<0.4 μg L-1 ) y en los sedimentos osciló entre 0.2 a 0.5 μg g-1.

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