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Evaluación de los niveles actuales de elementos traza (ET) en los sedimentos marinos de la

Laguna de La Paz, B.C.S.

1Habacuc Pérez, 1Evgueni Choumiline

1Centro Interdisciplinario de Ciencias Marinas–Instituto Politécnico Nacional, La Paz, B.C.S.

Introducción

Hidrósfera

Litósfera Biósfera

Atmósfera

Existen programas internacionales que estudian las interacciones continente-océano-atmosfera en la zona costera, así como los ciclos biogeoquímicos de los ET y sus isotopos .

Objetivo General

Conocer los factores que controlan la distribución de elementos traza en los sedimentos marinos de la Laguna de La Paz.

Objetivos particulares

• Caracterizar los niveles actuales de elementos traza en sedimentos superficiales de la Laguna de La Paz.

•Obtener las principales asociaciones de ET en sedimentos superficiales y sus patrones de distribución espacial.

Área de estudio

Estación meteorológica CIBNOR

•Área ~45 km2.

•Canal de mareas de 3 km de largo

y 1.5 km de ancho.

•Clima seco árido con precipitaciones escasas (<200 mm

año-1).

Régimen de mareas mixto con un tiempo de residencia

de 4.2 periodos de marea

• Temperatura del agua de 20oC a 31oC y salinidad

promedio de 36.4

Batimetría de la Laguna de La Paz

Antecedentes

Composición de los depósitos sedimentarios fosfáticos (Piper, 1991)

• Altas concentraciones de Cd, Co, Cu, Cr

• Origen biogénico marino indicando material depositado en condiciones de alta productividad.

Antecedentes

Distribución espacial de concentraciones totales de elementos potencialmente tóxicos representativos en los sedimentos superficiales

muestreados en 1996 (Shumilin et al, 2001)

Existen trabajos anteriores sobre las distribuciones de elementos traza en la Laguna de La Paz

Origen antropogénico: Pb

Origen natural: Cd, As, U

Entonces, por qué este estudio?

• Muestreo anterior de sedimentos superficiales es del año 1996.

• Muestreo de sedimentos superficiales con buceo.

• Espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS).

• Este estudio pretende obtener los niveles base de ET en la zona y tasa de sedimentación.

Materiales y métodos Muestreo de sedimentos superficiales en la Laguna de La

Paz: 26-28 de febrero, 91 muestras

Recolecta y preparación de muestras Buceo libre

Secado por 24 hrs. a 60 oC

Fraccionamiento

Análisis del contenido total de elementos

(ICP-MS) después de digestión total con mezcla de ácidos

fuertes concentrados a 260oC

Análisis de tamaño de grano (Folk, 1974)

y granulometría Laser

Determinación carbono orgánico (IR)

Para el control de la exactitud y precisión del método se utilizo el estándar internacional MESS-3

Resultados

Se (ppm) As (ppm) Cd (ppm) Sr (ppm) U (ppm) Pb (ppm) P (%) Li (ppm)

minimo - maximo 0.1 - 1.3 1.2 - 29.1 0.1 - 1.2 269 - 1000 0.5 - 6.4 3.5 - 36.8 0.04 - 0.93 4.3 - 68.5

promedio ± d. std. 0.6 ± 0.3 8 ± 5.5 0.3 ± 0.2 660 ± 228.5 2.2 ± 1.2 11.1 ± 4.9 0.22 ± 0.2 24.3 ± 18.1

corteza terrestre* 0.083 2 0.102 316 2.5 17 0.0665 22

* Wedepohl, 1995

Elementos analizados: Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Cd, V, Cr, Mn, Fe, Hf, Hg, Ni, Er, Be, Ho, Ag, Cs, Co, Eu, Bi, Se, Zn, Ga, As, Rb, Y, Sr, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Te, Ba, lantánidos, Ta, W, Re, Tl ,Pb, Sc, Th, U, Ti, P, S.

Análisis de factores

Factor 1 Factor 2 Factor 3 Factor 4

Cd Li Al Ca

As Fe Hf Sr

U Mg Be

P Ni Bi

Co Zr

Sc Tl

Ti

Asociación 1 Cd, As, U, P , origen terrígeno relacionado con fosforitas de rocas sedimentarias marinas ricas en ET. Asociación 2 y 3 terrígenos reflejan la litología adyacente al área de estudio Asociación 4 Ca, Sr biogénicos

FACTOR DE ENRIQUECIMIENTO

y = 1.4678x + 10.362 R² = 0.8848

0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80

Zn m

g kg

-1

Li mg kg-1

y = 7.448x + 2.5372 R² = 0.1521

0

20

40

60

80

100

120

140

0 2 4 6 8 10

Zn m

g kg

-1

Al mg kg-1

𝐅𝐄 =

𝐄𝐥𝐦𝐮𝐞𝐬𝐭𝐫𝐚𝐋𝐢𝐦𝐮𝐞𝐬𝐭𝐫𝐚

𝐄𝐥𝐜𝐨𝐫𝐭𝐞𝐳𝐚𝐋𝐢𝐜𝐨𝐫𝐭𝐞𝐳𝐚

Factor de enriquecimiento promedio de los ET en sedimentos superficiales y su

clasificación 10.3

5.2 4.6

3.58 3.37

1.25 0.82

Se As P Cd Sr U Pb

FE < 1.5 no enriquecido

1.5 < FE < 5moderadamente

enriquecido

5 < FE <20enriquecimiento

alto

Distribución del FE de arsénico

Distribución del FE de cadmio

Distribución del FE de uranio

Distribución del FE de fósforo

Distribución de las concentraciones del arsénico

Distribución de las concentraciones de cadmio

Muestra terrestre 1.3 mg/kg

Distribución de la concentración de uranio

Muestra terrestre 7.8 mg/kg

Distribución de la concentración de fósforo

Distribución de la concentración de selenio

Distribución del FE de selenio

Distribución de las concentraciones de Pb

Muestreo 1996 min- max 23 – 89 promedio ± d. std. 50 ±14

Distribución del factor de enriquecimiento del Pb

Criterios de calidad de los sedimentos (Long, 1995)

• Probable afectación de los organismos

• ERL implica 10% de organismos afectados

As, 30% de las estaciones

Cu, 20% de estaciones

Conclusiones

• Al comparar las concentraciones totales de ET con los de la corteza terrestre (CT) encontramos que las concentraciones promedio de Cd, Se, As y U sobrepasan los niveles de la CT

• El análisis de componentes principales mostró que la composición elemental de los sedimentos superficiales de la laguna esta influenciada por el aporte de tres fuentes terrígenas que reflejan la litología adyacente al área de estudio.

• Se encontraron enriquecimientos naturales de Se > As > Cd > Sr > U asociados probablemente a material fosfórico adyacente a la Laguna de La Paz.

• El Pb mostro una disminución en sus concentraciones con respecto al muestreo de 1996.

• Los criterios de calidad ambiental de los sedimentos no indican mayor afectación por EPT a los organismos con excepción del As para 30% de las muestras y el Cu 20%.

Gracias por su atención!

Núcleo de sedimentos finos

Núcleo de sedimentos

Perfiles verticales de ET

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 10 20 30 40

pro

fun

did

ad (

cm)

[Pb] mg/kg

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10 12

pro

fun

did

ad (

cm)

[As] mg/kg

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

10 20 30 40 50 60 70

pro

fun

did

ad (

cm)

[Cu] mg kg-1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

pro

fun

did

ad (

cm)

[Eu] mg kg-1

Comparación de los patrones de lantánidos entre fosforitas y muestras de la Laguna de La Paz

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

La-n Ce-n Pr-n Nd-nSm-n Eu-n Gd-n Tb-n Dy-n Ho-n Er-n Tm-n Yb-n Lu-n

ETR

/Lu

tita

Muestra M28

Espectrometría de masas de plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS)

• Ionización de la muestra por medio de plasma.

• Separación y detección de iones por proporción masa -carga

• Análisis de la mayoría de los elementos e isótopos de la tabla periódica en bajas concentraciones

Estándares: MESS-3 , PACS-2