Análisis de metales pesados presentes en sedimentos de las cuencas de los ríos Huasco, Elqui y Limarí, con el objeto de complementar la evaluación del estado ecológico

Abstract

En este trabajo se estudió el contenido de metales pesados en sedimentos procedentes de las cuencas de los rios Huasco, Elqui y Limarí a través de la técnica de ICP-OES, con el fin de complementar la información de estados ecológicos previos realizado por el Centro Nacional del Medio Ambiente (CENMA) para dichas cuencas. Para ello, se realizó una campaña de muestreo en septiembre de 2012, con el objetivo de obtener muestras de sedimentos y aguas superf¡ciales de dichas cuencas, en puntos prev¡amente seleccionados por pertenecer a la red de monitoreo activa de la Dirección ceneral de Aguas (DGA). En primer lugar, mediante muestras de aguas superficiales con y sin digestión ácida, se realizaron mediciones de concentración de metales pesados en sus long¡tudes de onda respectivas en un espectrofotómetro de em¡sión óptica con plasma de argón acoplado ¡nductivamente Perkin Elmer Optima 3300 XL, con el propósito de obtener parámetros de recuperación, justeza o verac¡dad, límites de detección y cuantificación y recuperación, para calcular, basado en un 95% de confianza, las incertidumbres comb¡nadas y expandidas. Todos estos cálculos fueron realizados con el propósito de validar el método de cuantificación de metales pesados. A continuación, se analizó la concentración de metales pesados en aguas superficiales por ICP-OES y mercurio por espectrometría de absorc¡ón atómica por vapor frío. Los resultados obtenidos fueron comparados con las concentraciones e§tablec¡das en los anteproyectos de normas secundarÍa9 de cal¡dad ambiental para la protección de las aguas continentales superficiales de las cuencas en estudio, con el fin de verificar si dichas concentraciones superan o no los valores normados. Para los sedimentos, la fracción total de las muestras fue sometida a una digestión ácida vía microondas, enfriada y filtrada, según método EPA 3051A, con el fin de obtener concentraciones de metales pesados por ICP y mercurio por espectromeiría de absorcién atóm¡ca por vapor fríO. Una vez obten¡das las concentraciones, éstas fueron comparadas con las concentrac¡ones umbrales (TEL) y de efectos probables (PEL) de metales pesados descriias por MacDonald y col. Basado en d¡chas comparaciones, se determinaron las zonas de cada cuenca en las que los n¡veles de los diferentes metales pesados estudiados constituyen un riesgo para la biota presente en el lecho de sedimentos, además de complementar el estado ecológlco de las diferentes cuencas en estudio. Los resultados anojados por las concentraciones de metales pesados ¡nd¡can que hay superaciones de nivel de efecto probable para arsénico, cadmio, cobre, manganeso y zinc en la parte alta de la cuenca del río Huasco; arsénico, cobre, cadmio, manganeso y z¡nc en la cuenca del río Elqui y cadmio, cromo, níquel y plata en la cuenca del río Limarí. Los resultados de aguas superficiales mostraron que existen superaciones en algunas estaciones de boro, manganeso y zinc en la cuenca del río Huasco; boro, cobre, zinc, aluminio y plomo en la cuenca del río Elqui y zinc en la cuenca del río Limarí. Estos resultados modifican en muy poca medida el estado ecológico previo descrito por el estudio de CENMA en 2012. Sin embargo, la recomendación inmediata es la elaboración de niveles de TEL Y PEL adecuados para la realidad país, junto con enfocar los estudios futuros al tratamiento, mitigación y/o compensación de los sedimentos descritos en estas tres cuencas

This work studied heavy metals content in sediments from Huasco, Elqui and Limarí basins by ICP-OES, in order to complete prior ecological status ¡nformation made by Centro Nacional del Medio Ambiente (CENMA). For that, a sampling campa¡gn was conducted in september 2012, in order to obtain sediment and freshwater samples from such bas¡ns, at previously selected points belonging to the active network of Direcc¡ón General de Aguas (DGA). First, using freshwater samples with and without acid digestion, concentration measurements of heavy metals in the¡r respective wavelenghts were performed on an lnductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometer, Perkin Elmer Optima 3300 XL model, for the purpose to obtain recovery, accuracy, limits of detection and quantif¡cation and recovery parameters, to calculate, based on a 95% conf¡dence, the combined and expanded uncertainties. All these calculat¡ons were performed in order to valídate the method of quantificat¡on of heavy metals by ICP-OES. Then, concentration of heavy metals in freshwaters was analyzed by ICP-OES, and mercury concentration ¡n freshwater was analyzed by cold vapor atom¡c absorption. Results obtained were compared with the concentrations established an the secondary draft environmental qual¡ty standards for the protect¡on of surface waters of the basins under study, in order to check whether or not these concentrat¡ons exceed regulted values. To sed¡ments, the total fraction of the samples was subjected to acid digestión by microwave, cooled and filtered, according to EPA method 3051A, ¡n order to obta¡n concentrations of heavy metals by ICP-OES and mercury concentrat¡ons by cold vapor atomic absorption. Once obtained concentrations, they were compared with the thereshold effect concentrations (TEL) and probable effects (PEL) of heavy metals descr¡bed by MacDonald et al. Based on this comparisons, the areas of each bes¡n in which levels of various heavy metals studied pose a risk to the biota present ¡n the bed sediment, while complement¡ng the environmental status of the differents basins studied were determined. Results from the heavy metals concentrat¡ons ¡ndicate exceedance probable effect level for arsenic, cadmium, copper, manganese and zinc in the upper Huasco river basin; arsenic, copper, cadmium, manganese and z¡nc in Elqui river bas¡n and cadmium, chromium, nickel and silver in Limarí river basin. The results showed that surface wáter exceedances at some stations are boron, manganese and z¡nc in the Huasco river basin; boron, copper, zinc, aluminum and lead in Elqui river basin, and zinc in Limarí river basin. These results change very little ecological status as the previous study described by CENMA. However, the inmediate recommendation is the development of TEL and PEL Ievels adequate to the reality of the country, along with focus future studies to treatment, mit¡gation and/or compensation of sed¡ments described in these three bas¡ns.