Análisis de la composición química del agua de lluvia

LOPEZ M.L.; CEPPI S.; ASAR M.L.; BÜRGESSER R.; AVILA E. E.

Editorial Académica Española

Año: 2017 p. 96

978-1-873671-00-9

La composición atmosférica en los niveles más cercanos a la supercie terrestre está controlada por las emisiones naturalesy antropogénicas de gases y partículas, sus posteriores procesos de transporte y su eliminación mediante el depósito enla supercie terrestre. El vertiginoso desarrollo tecnológico que se inició con la Revolución Industrial modicó el modode producción y las costumbres de la sociedad. Con el advenimiento de la sociedad moderna se modicó el patrón deasentamiento de los habitantes incrementando la población urbana. Este incremento introdujo nuevos contaminantes queprovocaron la aparición de nuevos riesgos para la salud humana y el medio ambiente en general. En los últimos años,de esta manera, la actividad humana ha contribuido a incrementar las emisiones antropogénicas de gases y partículas ytambién a modicar las emisiones naturales.El hecho de que los niveles de contaminación hayan aumentado drásticamente no implica aceptar que la contaminaciones consecuencia inevitable de las actividades humanas, sino que indica la necesidad de adoptar con urgencia medidasde prevención y de control. En cuanto a las medidas de prevención, requieren del conocimiento técnico de los agentescontaminantes y de la previsión de sus emisiones. En lo que se reere a las medidas de control, conllevan la identicaciónde la fuente que libera contaminantes y la implementación de regulaciones que controlen las emisiones y determinen el modode remediación. Es en este contexto en el cual el conocimiento de la composición química de la atmósfera y la elucidaciónde los procesos que afectan la química atmosférica cobra importancia a los nes de resolver problemas relacionados a lacalidad del aire, el clima, la salud y los ecosistemas en general.La depuración de los gases y las partículas de la atmósfera implica su depósito en la supercie terrestre. Dentro delos mecanismos de eliminación más importantes que controlan la distribución, concentración y el tiempo de vida de laspartículas y los gases en la atmósfera se encuentra la deposición húmeda. La misma se reere a la disolución o arrastrede los gases y las partículas suspendidas en el aire por acción de la lluvia, las nubes, la niebla, la nieve, u otro tipo defenómeno que utilice partículas formada por agua que, en la generalidad, se conocen con el nombre de hidrometeoros.De todos los elementos que constituyen la deposición húmeda la lluvia es el agente más importante a escala mundial. Pormedio de este fenómeno, además de incorporarse nutrientes a los ecosistemas acuáticos y terrestres, se depositan tambiénsustancias contaminantes que contribuyen al deterioro de los mismos. Por este motivo el conocimiento de la composiciónquímica del agua de lluvia constituye una herramiento indirecta para abordar el estudio de la química de la atmósferay de los procesos que afectan la química atmosférica. El estudio del agua de lluvia permite así estudiar la problemáticarelacionada con la calidad del agua, del aire, el clima y la presevación de los ecosistemas.Uno de los interrogantes al momento de estudiar la composición química de una muestra de agua es qué metodología utilizarno sólo para identicar los elementos que contiene, sino también para cuanticarlos. Es importante utilizar un método dedetección adecuado especialmente para el monitoreo rutinario de múltiples muestras y para la evaluación continua de lacalidad del agua. Entre los métodos más utilizados pueden mencionarse: plasma de acoplamiento inductivo acoplado a unespectrómetro de emisión atómica, plasma de acoplamiento inductivo acoplado a un espectrómetro de masas, espectroscopíade absorción y de emisión atómicas, uorescencia convencional de rayos X, uorescencia de rayos X por reexión total,cromatografía gaseosa, entre las más utilizadas. La elección de una u otra técnica dependerá fundamentalmente de loselementos que se desee identicar y cuanticar, de la cantidad de muestras a analizar y de los límites de detección que sedesee alcanzar.El análisis químico del agua de lluvia conlleva una complicación adicional con respecto a otras muestras de agua demayor concentración elemental, tales como agua subterránea o agua de mar. La revisión bibliográca de los análisis de lacomposición elemental del agua de lluvia muestra que la concentración inicial de los contaminantes arrastrados se reducerápidamente a medida que la cantidad e intensidad de la precipitación se incrementan. Esto se debe a que el tipo de3arrastre o barrido varía de acuerdo a la etapa de precipitación considerada. Durante las etapas iniciales de la precipitaciónpredomina el barrido producido debajo de la nube, por el cual los contaminantes ubicados debajo de la nube son arrastradospor las gotas de lluvia al impactar contra ellas durante su caída. A medida que el aire debajo de la nube se limpia deaerosoles y gases se produce la disminución gradual de la concentración de contaminantes en el agua de lluvia, hasta queen las etapas nales del evento de precipitación es mínima. Es en esta etapa cuando la composición química del agua esconsecuencia del denominado barrido por nucleación. Mediante este tipo de barrido las partículas actúan como agentesnucleantes que contribuyen a la formación de las gotas de nube.Analizar la composición química del agua de lluvia en los procesos de barrido por nucleación y debajo de la nube implica lautilización de una técnica extremadamente sensible. De la revisión de la bibliografía publicada recientemente se encontróque muchos estudios recurren a la técnica de uorescencia de rayos X utilizando como fuente de excitación la radiaciónsincrotrón para el análisis de muestras de agua de elevada pureza. Pero si en vez de la uorescencia de rayos X convencionalse aplica la técnica de reexión total se alcanzan límites de detección aún menores. Esto se debe a que la combinación dela reexión total con la fuente de radiación sincrotrón potencia las ventajas de utilizar ambas estrategias: se incrementala intensidad del haz incidente sobre la muestra a analizar, se excita doblemente la muestra a causa de los haces incidentey reejado, se disminuye la intensidad de fondo, entre otras.En todo este contexto, considerando la importancia del proceso de deposición en la composición elemental del agua delluvia y su inuencia sobre la calidad del aire y del medioambiente en general, en el presente trabajo se plantea comoobjetivo determinar y analizar la composición química del agua de lluvia colectada en la ciudad de Córdoba, RepúblicaArgentina. Córdoba es la segunda ciudad más grande del país. Se ubica en la región central de Argentina, en una regiónen la cual las aguas superciales son ampliamente utilizadas para el consumo humano, incluido no sólo el uso recreativo,agrícola e industrial, sino también como agua de bebida. Para cumplir este objetivo se colectaron muestras de agua delluvia en el período comprendido entre octubre de 2009 y julio de 2012. La colección se llevó a cabo de dos formas biendiferenciadas. Por un lado, se colectó agua de lluvia desde el inicio hasta la nalización del evento de precipitación; y porotro lado, durante un mismo evento de lluvia se colectó el agua de manera secuencial a los nes de estudiar la evoluciónde la composición química del agua.Sobre ambos tipos de muestreo se realizó un tratamiento de acidicación y ltración a los nes de estudiar la composiciónde la fracción soluble del agua de lluvia y también la composición de las partículas que, sin llegar a solubilizarse, esarrastrado hacia la supercie terrestre. Sobre las muestras se realizaron determinaciones de la conductividad eléctrica, elpH y la concentración elemental de S, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Sr, y Pb. En el análisis químico seutilizó la técnica de uorescencia de rayos X por reexión total utilizando como fuente radiación sincrotrón. Se utilizó elsincrotrón del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón ubicado en la ciudad de Campinas, Brasil.Los resultados obtenidos fueron analizados en relación a diferentes criterios. Se analizó la variación temporal de los valoresde pH, conductividad eléctrica y concentración elemental. Se estableció una relación entre la composición elemental y elorigen de las masas de aire, este último mediante un modelo de trayectorias de masas de aire. Se analizaron además, laevolución de la concentración elemental en relación a la evolución de la lluvia caída, la relación entre la conductividadeléctrica y la frecuencia de días lluviosos. A los nes de identicar las fuentes que contribuyen a la presencia de elementoscontaminantes en el agua de lluvia, se realizó un análisis de correlaciones múltiples entre los valores de concentración delos distintos elementos cuanticados en la fracción soluble del agua de lluvia. Se identicaron fuentes antropogénicas ynaturales: las primeras se atribuyeron al tráco y emisiones vehiculares mayormente, y en menor medida a las industriasmetalúrgicas; las segundas se relacionaron a derivados de la corteza terrestre.Este trabajo representa uno de los primeros que analiza la composición química del agua de lluvia mediante la técnica deuorescencia de rayos X por reexión total utilizando radiación sincrotrón. Asimismo, es uno de los pocos trabajos que4determina la concentración de elementos traza en el agua de lluvia, para el Hemisferio Sur. Los resultados presentados eneste trabajo muestran la necesidad de controlar las emisiones atmosféricas con el objeto de preservar la calidad del aguade lluvia en la ciudad. Esto es particularmente importante considerando que Córdoba es uno de los centros industrialesmás importantes del país y que el agua con la que se abastece la población proviene de recursos hídricos superciales.