FRACCIONAMIENTO DE METALES EN SEDIMENTOS MARINO-COSTEROS

P. QUINTAS; M. B. ALVAREZ; M. GARRIDO; A. G. LISTA; B. S. FERNÁNDEZ BAND

Lanús, Buenos Aires, Argentina

Congreso; XXVIII Congreso Argentino de Química y 4to. Workshop de Química Medicinal; 2010

Asociación Química Argentina

Los estudios en medios acuáticos naturales han alcanzado gran interés últimamente, dado el incremento de la población en zonas costeras y la creciente industrialización que produce  distintos vertidos que incrementan la concentración de metales pesados en los sistemas marino-costeros. Los sedimentos, y los cuerpos acuáticos en contacto con éstos, constituyen compartimientos ambientales de relevancia para el diseño de estrategias destinadas a controlar y remediar el impacto de las actividades humanas y de ciertos procesos naturales sobre los ecosistemas. Los sedimentos están constituidos por materiales biológicos, derivados de rocas y suelos, y otros materiales de origen antropogénico; sus características químicas dependen en forma crítica de las condiciones geográficas de los cuerpos acuosos. En relación con la magnitud de su masa, los sedimentos son los principales portadores de metales pesados en la hidrosfera. Los metales, según su forma de asociación, son susceptibles de solubilización o de precipitación durante las modificaciones físico-químicas que se producen en los sistemas acuáticos naturales. Las diferentes formas de los metales generalmente exhiben distintas propiedades físicas y  químicas, por lo que la medición de la concentración total provee escasa información sobre las potenciales interacciones metálicas con los componentes bióticos y abióticos presentes en el ambiente acuático. Por la naturaleza compleja de los sedimentos, los diferentes componentes de la matriz no existen como partículas separadas, sino como agregados. Específicamente, los oxihidróxidos metálicos y los recubrimientos de materia orgánica se adhieren a numerosas partículas. Existen diversas formas de asociación de los metales pesados con los distintos componentes de los sedimentos; los metales se adsorben en la superficie de las partículas de arcillas, oxihidróxidos de Fe y Mn o materia orgánica; están presentes en la estructura reticular de los minerales secundarios como carbonatos o sulfuros; están ocluidos en los materiales amorfos tales como oxihidróxidos de Fe y Mn, sulfuros de Fe o restos de organismos biológicos; o están presentes en la red de los minerales primarios. Los óxidos de Fe-Mn son los principales encargados del control de la fijación de metales pesados. Estos constituyentes probablemente son más importantes que los minerales de arcillas en la adsorción de metales pesados. En la actualidad se acepta, generalmente, que sólo el estudio de la especiación o fraccionamiento de los metales permite establecer el rol de los sedimentos asociados con  cuerpos acuáticos como fuentes o sumideros de contaminantes, ya que la determinación de metales totales no conduce a una estimación exacta del posible impacto ambiental, por ejemplo, cuando esos sedimentos son dragados e incorporados como relleno de terrenos. Además, el interés en el estudio del fraccionamiento de los metales pesados se debe a que algunos de ellos, a pesar de su potencial toxicidad, son necesarios para el desarrollo normal de los organismos vivos. La toxicidad de los metales pesados es proporcional a la facilidad con que son  absorbidos, por ejemplo, un metal en forma iónica es incorporado más fácilmente que estando en su forma elemental, y si se encuentra en su forma reducida se incrementan las posibilidades de oxidación y retención en diversos órganos. Los efectos tóxicos de los metales pesados no se detectan fácilmente a corto plazo, aunque su incidencia a mediano y largo plazo es considerable. Los metales son difíciles de eliminar del medio acuático porque los organismos los incorporan a sus tejidos y de allí se transfieren a sus depredadores, en los que finalmente se manifiestan los efectos. En este trabajo se consideró la definición operacional de especiación o fraccionamiento, lo que comprende el uso de extractantes y lixiviantes secuenciales para liberar y caracterizar las especies asociadas con fases sedimentarias específicas. Se aplicaron técnicas espectroquímicas de análisis, como espectrometría de absorción atómica con llama (FAAS) y espectrometría de emisión óptica con fuente de plasma generado por acoplamiento inductivo (ICP-OES), complementadas eventualmente con el uso de resinas quelantes para la preconcentración de metales. A fin de evaluar el fraccionamiento de los metales entre óxidos de Fe amorfos y óxidos de Mn y aquellos metales asociados con óxidos cristalinos de Fe, se aplicaron dos esquemas típicos de extracción secuencial, que involucran, respectivamente, cinco y siete etapas de lixiviación y difieren en el orden de extracción de la materia orgánica en la serie [6,7]. Se aplicaron a muestras de sedimentos marino-costeros superficiales del estuario de Bahía de Blanca, donde se encuentra emplazado un importante polo industrial. Además, se analizaron tres materiales de referencia internacionales, certificados para metales totales, que cubren los ámbitos concentraciones de los sedimentos naturales en estudio. Los metales investigados fueron Cd, Cr, Cu, Pb, Ni y Zn, debido a su potencial peligrosidad y abundancia relativa en el estuario. Las precisiones para ambos procedimientos secuenciales fueron comparables. Los balances de masa demostraron excelente concordancia. Los valores de DER% para los materiales de referencia certificados están entre el 2% y el 8%.