3 determinación de metales pesados en suelos

Contaminación de Sistemas Ambientales
Licenciatura Ciencias Ambientales
Curso académico 2010/2011
CONTAMINACIÓN SISTEMAS AMBIENTALES:
SUELOS.
CURSO 2011/2012
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
Laboratorio Módulo 6-102
Profesores de prácticas: Ana María Álvarez
María José Marqués
Contaminación de Sistemas Ambientales
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Curso académico 2010/2011
Tabla de contenido
1
CALENDARIO.............................................................................................................. 3
2
PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS DE LOS SUELOS. ................................................... 5
3
2.1
pH y CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA. .................................................................... 5
2.2
ANÁLISIS TEXTURAL. .......................................................................................... 5
2.3
MATERIA ORGÁNICA .......................................................................................... 7
2.4
DETERMINACIÓN DE ÓXIDOS DE HIERRO LIBRES (amorfos más cristalinos). ... 7
DETERMINACIÓN DE METALES PESADOS EN SUELOS .............................................. 9
3.1
DETERMINACIÓN DE FORMAS ASIMILABLES DE METALES PESADOS EN
SUELOS.......................................................................................................................... 9
3.2
DETERMINACIÓN DE CONTENIDOS PSEUDOTOTALES DE METALES PESADOS
EN SUELOS Y RESIDUOS. ............................................................................................... 9
4
CONTAMINACIÓN DE SUELOS POR HIDROCARBUROS ........................................... 11
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1 CALENDARIO
09-01-2012
Preparación de la
muestra
pH y CE
Análisis Textural
10-01-2012
 Preparación medida pH
y CE
 Limo+Arcilla (40s) y Limo
(2 horas)
 Determinación de M.O.
Óxidos de Hierro
 Agitación, Centrif. y
enrase.
 Determinación A.A.
 Extracción EDTA
Formas Asimilables
 Adición de HCl/HNO3
Contenidos Pseudototales
Patrones A.A
12-01-2012
 Tamizado mortero ágata
Materia Orgánica
TPH
11-01-2012
 Digestión y Enrase
 PetroFLAG
 Prepación patrones Fe3+,
Cu2+
 Determinación A.A. e
interpretación
resultados
 Determinación A.A. e
interpretación
resultados
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2 PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS DE LOS SUELOS.
2.1 pH y CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA.
MATERIAL:
Frasco de polietileno de 100 ml
pH-metro
Conductivímetro
Agitador mecánico de vaivén
Pipeta de 25 ml
Propipeta
PROCEDIMIENTO.
Pesar 10 g. de suelo e introducirlo en un frasco de polietileno de 100 ml. Añadir 25 ml.
de agua destilada y agitar en agitador mecánico durante 15 minutos. Medir el pH de la
suspensión. Posteriormente agregar otros 25 ml. de agua destilada y agitar 30
minutos. Medir la conductividad eléctrica en el conductivímetro.
2.2 ANÁLISIS TEXTURAL.
MATERIAL
Batidora de eje
Vaso de precipitados de 1000 ml
Probeta de plástico de 1 L
Densímetro de Boyoucos
Varilla agitadora de acero
Termómetro
REACTIVOS
Solución Dispersante (37.5 g hexametafosfato sódico y 7.94 g carbonato sódico.
Disolver juntos en agua desionizada y enrasar a 1 litro.)
PROCEDIMIENTO.
Pesar 20 gramos de suelo y llevarlo al vaso de precipitados de 800 ml. Añadir unos 400
ml. de agua y 10 ml. de solución dispersante. Agitar 15 minutos en batidora de eje.
Trasvasar a la probeta de litro y enrasar con agua. Hasta 1000 ml. Agitar
vigorosamente con el agitador manual durante 1 minuto (tiempo 0). Sacar con cuidado
la varilla agitadora e introducir cuidadosamente el densímetro a los 40 segundos de la
agitación manual procurando no provocar turbulencias. La lectura del densímetro,
llevada a la fórmula indicará el porcentaje de limo + arcilla. A continuación se toma la
temperatura de la suspensión. La segunda lectura con densímetro se efectuará a las 2
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horas (desde tiempo 0), tomando a continuación la temperatura. Aplicando estas
lecturas a la fórmula se obtendrá el porcentaje en arcilla. El porcentaje de arena se
obtiene por diferencia de 100 del porcentaje de limo más arcilla.
La expresión a utilizar es:
D + (t-20) x 0.36
X = ------------------------ x 100
P
Donde X= %arcilla, limo ó arena, D= lectura del densímetro, t= temperatura de la
suspensión, P= peso del suelo; 20 = temperatura de calibración del densímetro; 0-36=
factor de corrección de la temperatura.
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2.3 MATERIA ORGÁNICA
MATERIAL
2 matraces erlenmeyer de 250 ml.
Bureta de 50 ml.
Agitador magnético
Pipeta de 10 ml
Propipeta
REACTIVOS
Dicromato potásico 1N.
Sal de Möhr 0.5 N.
Ácido sulfúrico concentrado.
Ácido fosfórico concentrado.
Difenilamina (indicador).
PROCEDIMIENTO
Pesar 0.50 g. de suelo (previamente triturado) y ponerlo en un matraz erlenmeyer de
250 ml. Añadir 10 ml. de disolución de dicromato potásico 1N mezclando con cuidado.
Añadir 20 ml. de ácido sulfúrico concentrado (en campana extractora) agitando
suavemente. Dejar reposar en la campana extractora durante unos 20 minutos.
Simultáneamente realizar un ensayo en blanco (sin suelo). Añadir unos 150 ml de agua
destilada y 10 ml de ácido fosfórico. Añadir 1 ml de difenilamina (precaución) y valorar
por retroceso con sal de Möhr.
RESULTADOS:
% M.O. = 10(1-T/S). 1,34
S= ml sal de Möhr empleados en la valoración del blanco.
T= ml. sal de Möhr empleados en la valoración de la muestra.
2.4 DETERMINACIÓN DE ÓXIDOS DE HIERRO LIBRES (amorfos más
cristalinos).
MATERIAL
Tubo centrífuga de 50 ml con tapón.
Matraz aforado de 250 ml.
Embudo de vidrio mediano.
Frasco de polietileno de 100 ml.
Bureta de 50 ml.
Baño de agua
Centrífuga
Hidrosulfito sódico (Ditionito sódico)
Reactivo de Tamm (12.6 g. de ácido oxálico y 24.8 g. de oxalato amónico en 1 litro de
disolución, ajustado a pH 3.3.)
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PROCEDIMIENTO.
Se pesa 1.00 g. de suelo previamente triturado (en mortero de ágata). Se coloca en un
tubo de centrífuga de 50 ml. Añadir una punta de espátula de hidrosulfito sódico y 40
ml. de reactivo de Tamm. Se introduce en el baño de agua con agitación ocasional,
manteniendo a 80ºC durante 30 minutos. Centrifugar durante 10 minutos y decantar
el extracto sobre el matraz aforado de 250 ml filtrando a través de un embudo
colocado sobre el matraz. Repetir la operación sobre el residuo sin añadir hidrosulfito.
Añadir el extracto al matraz de 250 ml. y enrasar con agua destilada. Homogeneizar
bien la muestra y transferir una parte al frasco de polietileno previo lavado del mismo
con una pequeña cantidad de la propia disolución. El contenido en Fe se determina
mediante espectrofotometría de absorción atómica.
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3 DETERMINACIÓN DE METALES PESADOS EN SUELOS
3.1 DETERMINACIÓN DE FORMAS ASIMILABLES DE METALES PESADOS
EN SUELOS.
MATERIAL
Disolución EDTA 0.05 M.
Tubo de centrífuga de 50 ml con tapón.
Frasco de polietileno de 100 ml.
Pipeta pasteur.
Bureta de 50 ml.
Agitador mecánico de vaivén.
Centrífuga.
Mortero de Ágata
REACTIVOS
Ácido Etilendiaminotetraacético 0,05 M
Patrones de Cu2+ de 1, 2 y 5 mg/L para medir en Absorción Atómica
PROCEDIMIENTO
Pesar 3,00 g. de suelo, previamente triturado en mortero de ágata, transferir un tubo
de centrífuga de 50 ml. Añadir 30 ml de disolución 0.05 M EDTA, con la bureta. Se agita
durante una hora en agitador mecánico a temperatura ambiente. Centrifugar durante
15 minutos recogiéndose el extracto cuidadosamente con la ayuda de pipeta pasteur a
un frasco de polietileno de 50 ml. para la posterior determinación de Cu2+ por
espectrofotometría de absorción atómica.
Expresar los resultados en mg/Kg suelo.
Se realizarán patrones de 1, 2 y 5 mg/l de Cu
Referencia: Ure, A.M., Quevauviller, Ph., Muntau, H., Griepink, B. (1993).Speciation of heavy metals in soils
and sediments. An account of the improvement and harmonization of extraction techniques undertaken
undar the auspices of the BCR of the Commission of the European Communities. Inter. J. Environ. Anal.
Chem, 51. 135-151.
3.2 DETERMINACIÓN DE CONTENIDOS PSEUDOTOTALES DE METALES
PESADOS EN SUELOS Y RESIDUOS.
MATERIAL
Mortero de ágata.
Matraz erlenmeyer de 100 ml.
Embudo pequeño.
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Matraz aforado de 100 ml.
Frasco de polietileno de 100 ml.
REACTIVOS
HCl concentrado
HNO3 concentrado.
NOTA: Ambos reactivos se encuentran y se utilizarán en campana extractora y con
dosificador
PROCEDIMIENTO
En los digestores de microondas la solubilización de los metales se lleva a cabo en
recipientes cerrados, sometidos a la acción de una fuente de microondas combinando
en el proceso de disgregación las altas temperaturas que alcanza la mezcla de ácidos y
las elevadas presiones que puede soportar el reactor. Esta técnica reduce
drásticamente el tiempo de digestión, requiere menores cantidades de reactivos
extractantes, evita la pérdida de elementos volátiles, el procedimiento es más
reproducible.
Equipos y reactivos.
- Digestor de microondas Mars 5.
-Vasos de teflón.
- HCl concentrado.
- HNO3 concentrado.
-Matraces erlenmeyer de 25, 50 y 100 ml.
-Espectrofotómetro de Absorción Atómica Perkin Elmer 3110.
-Disoluciones patrón de Cu de 1, 2 y 5 ppm.
Procedimiento.
Extracción de metales solubles en agua regia. Adaptación del método estandarizado
EN 13657.
Pesar 0.5 g de suelo seco y triturado en mortero de ágata en un tubo de reacción.
Añadir 1 mL de agua destilada, 6.0 mL de HCl y 2 mL de HNO3 concentrados. Cerrar el
reactor y colocar en el rotor del horno microondas. Una vez terminado el proceso de
digestión, dejar enfriar el reactor. Abrir el reactor en campana extractora, dejar que
salgan los vapores nitrosos y añadir 30 mL, aproximadamente, de agua destilada.
Fuera de la campana, filtrar y enrasar a 100mL en matraz aforado.
Se trasvasan los extractos a frascos de plástico con tapón de estrella y se guardan a 4
ºC hasta la medida de elementos.
Se procede a la cuantificación de Cu mediante espectrometría de Absorción
Atómica.
5. Resultados.
Expresar los contenidos en Cu en mgCu. kg-1 suelo. Deben tenerse en cuenta las
diluciones del extracto para su medida en absorción atómica a la hora de realizar los
cálculos.
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4 CONTAMINACIÓN DE SUELOS POR HIDROCARBUROS
Los Hidrocarburos totales de petróleo (TPH) son una mezcla de productos
químicos compuestos principalmente de hidrógeno y carbono. Agrupan hidrocarburos
de petróleo que se comportan en forma similar en el suelo o el agua. Cada fracción
contiene muchos productos químicos individuales. El conocimiento del contenido de
TPH en un suelo permite catalogarlo como contaminado según la normativa vigente
(RD 9/2005, Anexo IV) pues si presenta [TPH] superiores a 50 mg/kg se identificará
como un suelo que requiere valoración de riesgo.
El sistema PetroFLAG es un método portátil para la determinación de la proporción de
Hidrocarburos Totales (Total Petroleum Hydrocarbons – TPH) en suelos. Es un sistema
seguro y sencillo de utilizar. El PetroFLAG no distingue entre hidrocarburos aromáticos
y alifáticos, cuantificando fuel, aceites y grasas como hidrocarburos totales.
El análisis a una muestra de 10 gramos de suelo es efectuado siguiendo tres etapas
simples: extracción, filtración y análisis.
El sistema PetroFLAG es totalmente autónomo: todo el equipo necesario para
efectuar análisis a 10 muestras de suelo puede ser
fácilmente transportado para el local en una
maleta apropiada. El aparato de medida presenta
un sistema de menús de fácil comprensión. El
sistema PetroFLAG asume 15 factores distintos de
respuesta, los cuales deberán ser seleccionados
por el operador en función del análisis en cuestión.
Los factores de respuesta efectúan la correlación
de diversos tipos de hidrocarburos, desde
gasolinas hasta crudos pesados. Los resultados son
presentados en una pantalla de LCD, en la forma de ppm. El límite inferior de
detección para la mayoría de los hidrocarburos analizados es de 15ppm, excepto para
algunos tipos de gasolinas. Usando una muestra de 10 gramas, el operador puede
cuantificar los hidrocarburos existentes hasta 2500ppm.
Analitos: Hidrocarburos
Matriz: Suelo
Método de Detección: Turbidimetría.
Gama de Cuantificación:
Límite inferior: 15ppm (1000ppm para gasolinas)
Límite superior: Cerca de 2500 ppm para muestras de 10 gramos. Con recurso a la
dilución puede llegar hasta cerca de 2%.
Tiempo de análisis: 15 min por muestra. Permite muestras múltiplas.
Método Oficial: US EPA SW-846 Method 9074