Movilidad de elementos traza en material particulado PM10 de la atmósfera de Santiago

Abstract

Los aerosoles atmosféricos corresponden a partículas suspendidas en la atmósfera, cuyo tamaño oscila entre los 0.001 μm (aerosoles microscópicos) hasta los 100 μm (aerosoles visibles). El material particulado es introducido a la atmósfera mediante procesos naturales (resuspensión de polvo) o bien procesos antropogénicos que involucran quema de combustibles fósiles.

Los efectos del material particulado en el ambiente y en la población expuesta dependen del tamaño y de la composición de estas partículas. Para poder estimar el daño que están produciendo estas partículas se hace necesario, conocer la concentración total de elementos químicos y su distribución entre los componentes de la matriz, debido a que la biodisponibilidad de estos elementos depende entre otros factores de características como, fuerza de enlace y solubilidad.

En este trabajo se realizó un fraccionamiento químico del material particulado determinando las diferentes formas químicas de los elementos entre (1) soluble en agua, (2) intercambiable, (3) unida a carbonatos y óxidos y (4) medioambientalmente inmóvil (unida a silicatos). Se determinó también la, concentración total y fue estimada la fuente de emisión, mediante factor de enriquecimiento (FE), de 14 elementos presentes en el material particulado de 10 m recolectado por la estación Cerrillos, de la red MACAM, (SESMA) de la ciudad de Santiago, durante el mes de julio entre los años 1997 – 2003.

Los resultados indican que la mayoría de los elementos disminuyen su concentración en los 7 años estudiados, excepto cromo el cual aumenta en este periodo. Los elementos que presentan mayor labilidad y por tanto se encuentran más disponibles al medio ambiente son Pb, Cu, y As, los cuales son tóxicos. Sin embargo, el plomo se ha ido tornando más inerte entre 1997 – 2003, haciéndose menos disponible, posiblemente debido a la eliminación de las gasolinas con Plomo.

Los elementos Cr, V y Ti se encuentran principalmente en la fracción unida a carbonatos y óxidos mientras que los elementos Al, Ba, Ca, Mg y Ni se encuentran principalmente en la fracción unida a silicatos y a la materia orgánica

Atmospheric aerosols are suspended particulate matter in the atmosphere. The aerodynamic diameter oscillates between 0.001 μm (microscopic aerosols) until 100 μm (visible aerosols). The particulate matter is introduced into the atmosphere through natural process (soil dust) or antropogenic process like fossil fuel combustion. The effects of the particulate matter on the environment and on health exposed population depend on their sizes and chemical composition. To evaluate the potential toxicities of these particles is necessary to know concentration of elements and their distribution among the matrix components, because the biodisponibility of these elements depends mainly on the nature of the analytematrix bond and solubility. In this work a 4stage fractionation scheme was used in order to establish the distribution of elements between: (1) water soluble, (2) environmentally mobile, (3) bound to carbonates and oxides and (4) environmentally immobile (bound to silicates) fractions. The elements extracted were determined by ICPMS. PM10 samples collected in Santiago at Cerrillos monitoring station during July (years 19972003) were analyzed. The Enrichment Factor was used to estimate the origin of the studied elements. It can be observed that the element concentration decrease in the studied time interval except chromium, which increases his concentration. The elements Pb, As and Cu, are mostly accumulated to the mobile fractions (1 and 2). A comparison between concentrations obtained in filters from years 1997 – 2003, indicates that, particularly in the case of Pb, the total concentration and distribution between the fractions change considerably, which appears highly consistent with the implementation of the decontamination plan applied in Santiago since 1998. Particularly outstanding is the considerable attenuation of Pb concentration due to the gradual elimination of leaded gasoline in Chile. The elements Cr, V and Ti are de mostly accumulated to the immobile fractions bound to carbonates and oxides, while the elements Al, Ba, Ca and Ni are mostly accumulated to the immobile fractions bound to silicates.