Muestreo de suelos

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Muestreo de suelos
4.1 Introducción
Este capítulo analiza la distribución en los suelos de algunos elementos de relevancia para la
determinación del contenido de arsénico en MP10 presente en la atmósfera, la identificación de sus
fuentes y medios de transporte.
El análisis químico utilizado para el análisis de las muestras de suelo requerió una solución de disolución
bastante fuerte (ver ANEXO 2), lo cual significa que fueron disueltos también los elementos que
normalmente están fuertemente unidos en el suelo. Esto hace imposible separar algunos elementos que se
encuentran en forma abundante tanto en suelos naturales como en emisiones antropogénicas. Elementos
pertenecientes a este grupo son Na, Fe, Al, Li y Mg.
En cada estación se tomaron 12 a 14 muestras de la capa superficial del suelo (top soil) y una muestra del
subsuelo (sub soil). Los resultados del análisis químico se presentan, para cada estación, como el valor
mediano de todas las muestras top soil más el valor del subsuelo. La Tabla 4.1.1 muestra las
concentraciones obtenidas para algunos elementos de interés para este estudio.
Tabla 4.1.1
Número de muestras tomadas en el top soil y niveles de algunos elementos en los suelos (mg/kg)
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4.2 Comparación de niveles de algunos elementos específicos
El arsénico es un elemento tóxico y aparece en la naturaleza principalmente en la forma de sulfitos
asociados con el plomo, cobre, níquel y otros minerales metálicos. Suelos naturales normalmente
contienen menos de 40 µg/g de arsénico, con un nivel promedio de 7 µg/g. En la vecindad de
fundiciones de cobre, se han encontrado niveles entre 100-2500 µg/g (WHO, 1987).
La Fig. 4.2.1 muestra que el contenido de
arsénico es mayor al promedio global en
las estaciones del norte - Pica, Quillagua,
Toconao y Diego de Almagro. En el resto
de las estaciones hacia el sur, los niveles
encontrados están dentro del rango
normal para suelos naturales.
Quillagua muestra niveles de arsénico
muy altos, tanto en la capa superficial Fig. 4.2.1 Niveles de As en las muestras de suelo
como en el subsuelo. Toda la cuenca de
Río Loa
tiene concentraciones muy altas de arsénico natural (Fritsch et al., 1999). Las muestras con
concentraciones más altas de As fueron tomadas en parte baja de las terrazas del Río Loa. El agua del Río
Loa es extremadamente salada y contiene concentraciones de As muy elevadas. Esta contaminación de As
no es una consecuencia directa de las emisiones industriales, sino más bien un fenómeno secundario. La
evaporación intensa que caracteriza el área desértica implica que el Río Loa pierde mucho de su agua
durante su trayecto. Históricamente el agua del río ha sido diluido por aguas subterráneas, pero hoy día
estos flujos han disminuidos por efecto del bombeo industrial de agua subterránea a lo largo de la riberas
del Río Loa. Por eso el caudal del río es muy bajo y las concentraciones de minerales siguen
aumentandose con el tiempo (ver Fritsch et al., 1999).
Se puede concluir que las concentraciones altas de arsénico en Quillagua principalmente están
controladas por procesos de sedimentación fluvial. El transporte eólico y la deposición de arsénico en
partículas respirables contribuye a una parte menor al contenido de dicho elemento en los suelos.
El cobre es un nutriente vital para todos los seres vivos, pero niveles excesivos pueden ser tóxicos tanto
para vegetales como animales. En el suelo normalmente se encuentra el Cu unido a sustancias orgánicas y
también a óxidos de Mn y Fe.
Con un pH menor a 5, la solubilidad y
disponibilidad de Cu aumenta (Scheffer
et al, 1989), pero el suelo relativamente
básico, característico de las zonas
monitoreadas en este proyecto, disminuye
la movilidad del elemento.
El nivel promedio de Cu en suelos es 25
mg/kg (Koljonen, 1992). La Fig. 4.2.2
Fig. 4.2.2 Niveles de Cu en las muestras de suelo
muestra en general niveles elevados, en
algunos casos llegando a niveles tóxicos
para vegetales y animales. El nivel alto
en Diego de Almagro se explica por las actividades actuales e históricas de minería de cobre en la ciudad
y dentro de la cuenca del Río Salado.
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El zinc y cadmio son discutidos juntos, ya que aparecen en la naturaleza en una relación bastante
constante. La relación es alrededor de 500 en rocas y alrededor de 100 en suelos (Scheffer et al., 1999).
Zinc es un elemento indispensable para el hombre, animales y plantas, aunque concentraciones altas
pueden ser tóxicas para plantas y microorganismos. Para un pH por encima de 6.5 se encuentra el Zn
fuertemente unido a compuestos orgánicos del suelo, para pH inferior a 5 se mobiliza y está disponible
para las plantas (este esquema simplificado puede tener menor validez en el norte de Chile, por el
contenido bajo de material orgánico en los suelos).
El zinc antropogénico en el medio ambiente tiene su origen principal en la industria pesada, en particular
se le usa en la producción de hierro y acero para evitar la corrosión. Recomendaciones de niveles límite
para suelos utilizados en la agricultura son del orden de 300 mg/g (Scheffer et al., 1989). El nivel
promedio de Zn en suelos es 70 mg/g (Koljonen, 1992).
El cadmio no es un nutriente y es tóxico
para todas las formas de vida. El nivel
promedio en suelos es 0.3 mg/g
(Koljonen, 1992). Scheffer (1989)
menciona que la disponibilidad de Cd
aumenta con pH bajo y que una
concentración de apenas 0.1 mg/l de Cd
en una solución de suelo ya tiene efectos
tóxicos sobre plantas. Las fuentes
principales de cadmio son la industria
pesada, lodos, tráfico y fertilizantes Fig. 4.2.3 Niveles de Zn en las muestras de suelo
fosforados.
Como ya se ha mencionado, Zn y Cd
están naturalmente relacionados. Las
emisiones antropogénicas muy a menudo
incluyen tanto Cd como Zn, pero no
necesariamente en la misma relación que
se encuentra en suelos naturales. La Fig.
4.2.3 y 4.2.4 muestran una relación entre
Zn y Cd similar a lo que se espera para
suelos naturales en la mayoría de las
estaciones. Distinto es para Quillagua Fig. 4.2.4 Niveles de Cd en las muestras de suelo
donde los niveles de Cd son muy
elevados en comparación con los de Zn.
El plomo no es tan tóxico como el
cadmio, pero puede, en concentraciones
altas, ser dañino para la salud del hombre
y para animales (Scheffer et al., 1989). El
transporte de Pb se observa normalmente
en la atmósfera. Las fuentes principales
de Pb son el tráfico (gasolina plomada) y
fundiciones. En comparación con As y
Zn, el plomo es bastante inmóvil. Sin
embargo, la disponibilidad del plomo
aumenta con un pH menor a 4, Fig. 4.2.5 Niveles de Pb en las muestras de suelo
dependiendo del
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contenido de la materia orgánica (niveles mayores de materia orgánica implica una disponibilidad
menor). Considerando su inmovilidad, se recomienda para plomo un nivel limite en suelos de 100 mg/kg
(Scheffer, 1989), nivel que no es superado en ninguna de las muestras analizadas (Fig. 4.2.5). El
promedio global de Pb en suelos es 17 mg/kg (Koljonen, 1992).
Azufre es un nutriente básico para las
plantas, los animales y para el ser
humano. Un exceso de azufre es tóxico
para toda forma de vida. El azufre
antropogénico es emitido principalmente
por la industria pesada y transportado por
el viento en la atmósfera (Scheffer et al.,
1989). La concentración promedio global
en suelos es 180 ±140 mg/kg (Koljonen
1992). La Fig. 4.2.6 muestra que la
concentración de azufre en el top soil de Fig. 4.2.6 Niveles de S en las muestras de suelo
Quillagua es
excepcionalmente alta y que los suelos de Pica, Toconao y Diego de Almagro también son elevados.
Uno de los objetivos del estudio fue "determinar el perfil de distribución de As de origen natural
(geoquímico) presente en los suelos, a escala regional y para todo el país". El análisis de los suelos no ha
podido, en si solo, cumplir con este objetivo. En las secciones próximas vamos a ver que el análisis del
contenido del suelo ha sido muy importante para la interpretación del material particulado suspendido en
el aire (MP10).
Para entender mejor la distribución natural de los elementos en el medio ambiente chileno, se recomienda
hacer un estudio geoquímico más amplio y detallado. Por su geología, su relieve y el clima tan distinto a
otros países a nivel mundial es muy importante hacer este estudio para Chile antes de empezar a
comparar con datos de otros países. En base a semejante estudio será posible determinar con alta certeza
el impacto antropogénico al medio ambiente y a la salud del hombre, los animales y las plantas. Este
estudio se puede combinar con la modelación de la dispersión de partículas directamente emitadas –
similar al modelo utilizado en este proyecto – y eventualmente otros modelos que permiten simular los
procesos de levantamiento de material particulado hacia la atmósfera por efecto del viento. Así será
posible entregar recomendaciones sobre valores críticos de elementos de interés especial para Chile.
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