Estudios de procesos de alteración superficial en rocas y minerales naturales: Implicancia en la liberación de elementos contaminantes al medio ambiente.

GONZALO BIA , M. GABRIELA GARCÍA, ELISA PANNUNZIO MINER , ELIANA SOTO RUEDA, INGRID KUSNIR WALZ , JESÚS ALBERTO VILA, LAURA BORGNINO

Buenos Aires

Congreso; II Congreso Argentino de Técnicas Neutrónicas; 2021

Proyecto LAHN -"Laboratorio Argentino de Haces de Neutrones" del Reactor RA10, Comisión Nacional de Energía Atómica

Descripción de la línea de trabajo. Los elementos potencialmente tóxicos o contaminantes (EPTs) en materiales geológicos suelen estar presentes como traza y la mayoría de ellos no forman especies minerales propias (no son un componente esencial en la fórmula química del mineral) sino que se incorporan en las estructuras cristalinas como impurezas. Como resultado de la meteorización química de rocas y minerales, las impurezas contenidas en ellos se liberan al medio ambiente y constituyen potenciales fuentes de contaminación natural. Una evidencia de tal meteorización es la presencia de pátinas o recubrimientos de compuestos de EPTs de unos pocos nm de espesor en la superficie de rocas y minerales. Estos recubrimientos están asociados a compuestos que se producen por las condiciones imperantes del medio ambiente, los cuales, una vez en contacto con el medio acuoso se disuelven liberando EPTs. En este sentido, nuestra línea de investigación trabaja en el estudio de las fuentes naturales y los procesos que controlan la liberación de EPTs presentes en materiales geológicos de diferentes orígenes, provenientes de zonas en Argentina donde se han informado elevadas concentraciones de estos en el medio ambiente. Bajo este enfoque, se pretende dar respuesta al ciclo natural de ciertos elementos, desde su origen, liberación, transporte y acumulación en el medio ambiente. Estos estudios se realizan utilizando diversas herramientas de análisis (ICP-MS/OES, DRX, EMPA, SEM-EDS, μFRX, XPS, XAS).Nuestro grupo de trabajo no posee experiencia en técnicas neutrónicas. Sin embargo, consideramos que el uso combinado de herramientas espectroscópicas de rayos X y haces de neutrones permitirá estudiar con más detalle los procesos de alteración superficial de rocas y minerales. Aporte de las técnicas neutrónicas. La meteorización química de rocas y minerales son procesos que se inician en la superficie de estos materiales y dan lugar a fases minerales secundarias que suelen ser metaestable, por lo tanto, la información crítica estructural es difícil de estudiar. Tradicionalmente, la investigación en este campo se ha basado en técnicas de microscopía y espectroscopías de Rayos X (XAS, XPS) con el objeto de identificar las fases minerales formadas y la distribución de EPTs. Una opción más novedosa y que comenzó a emplearse en años recientes es el uso combinado de estas herramientas espectroscópicas con haces de neutrones. Las técnicas neutrónicas son particularmente poderosas debido a la alta penetración de los neutrones y su elevada sensibilidad a la detección de diferentes isótopos de un elemento. Entre las técnicas neutrónicas más empleadas en nuestra área está la difracción de neutrones en polvo para identificar cambios en la estructura de los minerales portadores de dichos EPTs. Sin embargo, existen otras técnicas de medición empleando haces de neutrones con gran potencial, en particular la reflectometría de neutrones. Hay varios e importantes antecedentes del uso de la reflectometría de neutrones en el estudio de procesos de alteración superficial en materiales geológicos. Por ejemplo: a) se ha estudiado el mecanismo de alteración en vidrios sintéticos al ser expuestos a pH 3 y 6 en medios con D2O y H2O, b) se ha caracterizado el espesor de alteración en la superficie de vidrios basálticos luego de estar expuestos a agua.