Análisis de la dinámica de concentración temporal de hidrocarburos aromáticos policíclicos atmosféricos en la base chilena Arturo Prat a lo largo de un año

Abstract

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) son una familia de más de 100 compuestos los cuales están formados principalmente por carbono e hidrógeno, estos elementos se ciclan y forman anillos bencénicos policíclicos, los cuales también pueden contener alquilaciones en su estructura. Los HAPs son formados principalmente por procesos de incineración incompleta de materia orgánica como madera pastizales o derivados de petróleo manera natural o antropogénica. Estos compuestos han sido estudiados por sus efectos carcinogénicos y su efecto bioacumulativo, encontrando este tipo de compuestos incluso en zonas aisladas como la Antártica, siendo este dado por transporte atmosférico a largas distancias (LRAT), o por fuentes locales de emisión, por lo cual es importante determinar cuál es la variación de este tipo de contaminantes a lo largo de un año. Se realizó un muestreo durante el año 2022 en la base Chilena Arturo Prat de coordenadas 62°28´43´´S y 59°39´48´´O a lo largo de todo el año, obteniendo 3 muestras, Ant 1 la cual su muestreo se dio entre marzo y junio, la muestra Ant 2 que se dio desde Junio hasta Septiembre y la muestra Ant 3 que se dio entre Septiembre y Diciembre. Para el muestreo fue utilizado un muestreador pasivo del tipo PAS-GAPS, el cual estuvo en contacto directo con la atmósfera durante un periodo aproximado de 90 días. Para poder extraer los compuestos presentes se utilizó un sistema Soxhlet y luego fueron concentradas en un evaporador turboVap II con un flujo de nitrógeno extra puro. Posteriormente fueron utilizadas columnas SPE de sílica y sulfato de sodio para realizar la limpieza de la muestra para finalmente ser analizadas en un cromatógrafo de gases (GC) equipado con un autosampler y un detector de ionización de llama (FID). Los compuestos analizados son fenantreno (Fen), antraceno (Ant), fluoranteno (Fla), pireno (Pir), reteno (Ret), criseno (Cri) y benzo (a) pireno (BaP), los cuales se pudieron identificar 6 de los 7 siendo el BaP el único compuesto considerado como no detectado (n.d.). La conversión de resultados a la estimación de concentración ambiental fue realizada mediante la teoría de muestreo pasivo, la cual se ha encontrado en constante evolución para obtener resultados cada vez más ligados al valor real. Los valores obtenidos de concentración ambiental se encontraron dentro de los ordenes de 0,7 ng/m³ hasta los 13 ng/m³ siendo los valores más altos del fluoranteno y los valores más bajos del pireno y reteno. También se determinó que los mayores niveles encontrados fueron en la muestra Ant 2 dentro de los meses de Junio a Septiembre. Las relaciones de diagnostico molecular MDR (Molecular Diagnostic Ratio) obtenidas indican que la principal fuente de HAPs en la zona proviene de una fuente pirogénica.

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a family of over 100 compounds mainly composed of carbon and hydrogen, these elements are cyclized and form polycyclic benzene rings, wich can also contain alkylation in their structure. PAHs are mainly formed by incomplete incineration processes of organic matter like wood, grasslands or petroleum derivates by natural or anthropogenic way. These compounds have been studied for their carcinogenic effects and bioaccumulative properties, with such compounds even found in remote areas such as Antarctica, attributed to long-range atmospheric transport (LRAT) or local emission sources. Therefore, it is important to determine the variation of these contaminants over the course of a year. Sampling was conducted throughout the year 2022 at the Chilean Arturo Prat base at coordinates 62°28´43´´ S and 59°39´48´´ W throughout the year, resulting in three samples: Ant 1, sampled from March to June; Ant 2, from June to September; and Ant 3, from September to December. Passive sampling using a PAS-GAPS sampler was employed, directly exposed to the atmosphere for approximately 90 days per sampler. Compounds were extracted using a Soxhlet system, concentrated using a TurboVap II with extra pure nitrogen, and then subjected to SPE silica and sulfate columns for sample cleanup before analysis via Gas Chromatography (GC) equipped with an autosampler and Flame Ionization Detector (FID). The analyzed compounds include phenanthrene (Phen), anthracene (Anth), fluoranthene (Fla), pyrene (Pyr), retene (Ret), chrysene (Chry), and benzo(a)pyrene (BaP), with six out of seven compounds identified, BaP being the only one considered as not detected (n.d.). Conversion of results to estimate ambient concentration was performed using passive sampling theory, which is constantly evolving to achieve results closer to the real value. The obtained ambient concentration values ranged from 0.7 ng/m3 to 13 ng/m3, with the highest values for fluoranthene and the lowest for pyrene and retene. It was also determined that the highest levels were found in Ant 2 from June to September. Molecular diagnostic ratios (MDR) suggest that the primary source of PAHs in the area is pyrogenic in nature.