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