Guia

METALES PESADOS (Zn, Cd, Pb, Hg) EN SUELOS DE LA REGIÓN DE LA MOJANA.

FANETH LIYEITH DÍAZ AGUILAR.

Presentación del trabajo de grado para optar al título de Químico.

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS

PROGRAMA DE QUÍMICA

LABORATORIO TOXICOLOGIA Y GESTIÓN AMBIENTAL

GRUPO DE AGUAS Y QUÍMICA APLICADA

MONTERÍA - 2015

METALES PESADOS (Zn, Cd, Pb, Hg) EN SUELOS DE LA REGIÓN DE LA MOJANA.

FANETH LIYEITH DÍAZ AGUILAR.Presentación del trabajo de grado para optar al título de Químico.

DIRECTOR:JOSÉ JOAQUÍN PINEDO HERNÁNDEZ

Msc. Ciencias Ambientales

Co.DirectorSIDAY MARRUGO MADRIDM.Sc. Ciencias Químicas

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBAFACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS

PROGRAMA DE QUÍMICALABORATORIO TOXICOLOGIA Y GESTIÓN AMBIENTAL

MONTERÍA-2015

3 1. INTRODUCCIÓN

4 2. MARCO TEÓRICO 2.1. REGIÓN DE LA MOJANA

.

Fuente: CORPOICA-INAT

Área 5500 Km2

Sucre, Bolívar, Córdoba y Antioquia Población: 929.669 habitantes Rodeada por: Río Magdalena, Cauca y

San Jorge Clima Bosque húmedo tropical Temperatura (28 - 33)°C Inundado Abril – Noviembre Limo y Arcilla Suelos fértiles

• DNP-DDTS. Departamento Nacional de Planeación dirección de desarrollo territorial sostenible. (2012). Plan integral de ordenamiento ambiental y desarrollo territorial de la región de La Mojana Caracterización territorial Bogotá, DC: DNP; 2012. 6p

• Porras, O. (2012). Plan integral de ordenamiento ambiental y desarrollo territorial de la región de la Mojana, Documento de caracterización DNP-DDTS

53. MARCO TEÓRICO

2.2. METALES PESADOS EN SUELO

2.2.1. SUELOS

Minerales(50%)

aire-agua(25-50%)

Materia orgánica(3-6%)

organismos vivos(1%)

2.2.2. METALES PESADOS

Carácter acumulativo

Concentración no disminuye con el tiempo

Metales no esenciales, Metales esenciales

Origen naturales o antropogénicos

Presentes en el suelo a niveles

background

Dinámica de metales pesados en el

suelo

7 3. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL

Evaluar el grado de contaminación de metales pesados (Zn, Cd, Pb, Hg) en

suelos de la región de la Mojana.

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar la concentración de metales pesados (Zn, Cd, Pb, Hg) en suelos de la

región de la Mojana.

Establecer el índice de geoacumulación, factor de enriquecimiento y factor de

contaminación en suelos de la región de La Mojana.

8 4. METODOLOGÍA

4.1. ÁREA DE ESTUDIO.

Información cartográfica Suelos inundables Suelos no inundables 207 muestras Periodo seco: Dic-Mar, Abr

Figura 1. Distribución geográfica de la región de La Mojana Sist coord: MAGNA; IGAC-SIGOT 2014- ESRI

• IDEAM. (2003) (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales). Consolidado Pluviométrico 1982-2002 Estación Ciénaga de Ayapel. Barranquilla -Colombia: IDEAM; 2003.

9 4. METODOLOGÍA

4.2. RECOLECIÓN DE MUESTRAS

207 muestras de suelo

20 cm

2mm

posterior análisis

Temperatura ambiente

Núcleo a 30cm

10 4. METODOLOGÍA 4.3. DETERMINACIÓN DE METALES PESADOS EN SUELO

0.5 g peso seco

0.05 gPeso seco

Absorción atómica llama (Zn)

Absorción atómica horno de grafito(Cd, Pb)

HNO3/H2O2

(8:2 v/v)

Analizador directo de Mercurio (Hg)

Absorción atómica Thermo Scientific ICE3000 series

Sistema de digestión por

microonda ETHOS ONE

Analizador directo de Mercurio DMA-80

El control analítico: material de referencia certificado Trace Metals Soil –Sediment, CRM008- 050. con %recuperación 90-95%

11 4. METODOLOGÍA

4.4. EVALUACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN POR METALES PESADOS

4.4.1. Normalización de metales pesados

Mayor Correlación

Elemento conservativo y abundante

Asocia a superficies solidas finas

Comportamiento y geoquímica

12 4. METODOLOGÍA 4.5. EVALUACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN POR METALES PESADOS

FC: Factor de contaminaciónFE: Factor de enriquecimiento Igeo: Índice de geoacumulación

(Ec.1)

FC<1: Ausente de contaminación.FC 1 - 3: moderada contaminación.FC 3 - 6: considerable contaminación.FC> 6: muy alta contaminación.

FACTOR DE CONTAMINACIÓN

𝑪𝑭=𝐶𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙

𝐶𝐵𝑎𝑐𝑘𝑔𝑟𝑜𝑢𝑛𝑑 (Ec.2)

FACTOR DE ENRIQUECIMIENTO

Elementos empobrecidos (FE<1)Elementos enriquecidos (1<FE<2) Elementos muy enriquecidos (FE>2)

𝑭𝑬=¿¿ (Ec.3)

INDICE DE GEOACUMULACIÓN

Igeo

Valores Background. Para la determinación FC, FE e Igeo

Cd (0.3 µg g-1). Hg (0.10 µg g-1).

Pb (2.6 µg g-1). Fe ( 17721.7µg g-1).

Zn (77.1 µg g-1).

Igeo<0 No contaminado.0<Igeo<1 No contaminado a moderadamente contaminado.1<Igeo<2 Moderadamente contaminado.2<Igeo<3 Moderadamente contaminado a fuertemente contaminado.3<Igeo<4 Fuertemente contaminado.4<Igeo<5 Fuertemente contaminado a extremadamente contaminado. Igeo>5 Extremadamente contaminado.

13

Cd Pb-2

0

2

4

6

8

10

µg g

-1Zn

0

50

100

150

200

µg g

-1

Hg0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

µg g

-1

Zn: 35 Cd: 54Pb: 65Hg: 28

%CVlovell et al., 1998 _____ Zn: 220; Cd: 1.6; Pb 60; Hg: 0.5 µg g-1

Marmo, 2003 _____ Zn: 150-300; Cd: 1-3; Pb 50-300; Hg: 1-1.5 µg g-1

Coşkun et al., 2006_____ Zn: 45; Cd: 0.2; Pb 33 µg g-1

Loska, 2004 _____ Zn: 62.5; Cd: 0.8 µg g-1

Suelos agrícolas

Límites permisibles

5. RESULTADOS Y DISCUSIONES5.1 METALES PESADOS EN SUELOS

Max (µg g-1)Zn: S108 San Benito Abad (177.29) , Hg: S47 San Benito Abad (0.17)Cd: S128 Sucre(1.38), Pb: S198 Majagual (8.41)

15 5. RESULTADOS Y DISCUSIONES

Metal Media FC Min FC Max FC FC Bhuiyan et

al., 2010FC Guannan et

al., 2013Media

FE Min FE Max FE Media Igeo Min Igeo Max

Igeo

Zn 0.99 0.08 2.3 2-6.5 2.47 1.47 0.11 30.72 -0.73 -4.20 0.62

Cd 1.91 0.16 4.6 11.29 3.31 0.11 96.66 -0.67 -3.93 0.88

Pb 1.12 0.01 3.2 1.71-6.39 3.88 1.72 0.01 43.37 -1.21 -7.95 1.11

Hg 0.94 0.17 1.7 1.31 0.14 22.39 -0.75 -3.15 0.17

5.2. EVALUACIÓN DE LA CONTAMINACÓN DEL SUELO

FC: Cd, Pb (CF>1) contaminaciónCd (1.91) >Pb (1.12) >Zn (0.94) >Hg (0.91). 15% (Cd), 2%(Pb) FC=3-6. considerable contaminación

FE: 6%(Zn), 6%(Hg), 10%(Pb), 25%(Cd), FE>2 muy enriquecido.

Igeo: 1% (Pb) 1<Igeo<2 moderadamente contaminado95%(Zn), 98%(Hg), 72%(Pb), 70%(Cd) 0<Igeo<1 no presentan contaminación

Tabla 2. Valores de FC, FE, Igeo media de metales pesados en la región de la Mojana

• Bhuiyan, M.A.H. Parvez, L. Islam, M. Dampare, S.B. Suzuki, S. (2010). Heavy metal pollution of coal mine-affected agricultural soils in the northern part of Bangladesh. Journal of Hazardous Materials 173, 384–392.• Guannan, L. Li, T. Xinhui, L. Jing, H. Anjian, W. Ruiping, L. (2013). Heavy metal speciation and pollution of agricultural soils along Jishui River in non-ferrous metal mine area in Jiangxi Province, China. Journal

of Geochemical Exploration 132, 156–163• Gimeno, E. Andreu, V. & Boluda, I. R. (1998): Impacto de las actividad agrícola sobre el Aporte De metales pesados en suelos del parque natural de la Albúfera de Valencia Dossiers agraris ICEA- Sols

contaminats• Marti, L. Burba, J.N. & Cavagnaro, M. (2002): Metales pesados en fertilizantes fosfatados, nitrogenados y mixtos Rev. FCA UN Cuyo XXXIV (2): 43-48

CF>1




al., 2013Media


Igeo

Zn 0.99 0.08 2.3 2-6.5 2.47 1.47 0.11 30.72 -0.73 -4.20 0.62

Cd 1.91 0.16 4.6 11.29 3.31 0.11 96.66 -0.67 -3.93 0.88

Pb 1.12 0.01 3.2 1.71-6.39 3.88 1.72 0.01 43.37 -1.21 -7.95 1.11

Hg 0.94 0.17 1.7 1.31 0.14 22.39 -0.75 -3.15 0.17


FC: Cd, Pb (CF>1) contaminación Cd (1.91) >Pb (1.12) >Zn (0.94) >Hg (0.91). 15% (Cd), 2%(Pb) FC=3-6. considerable contaminación


S107 San Benito Abad.









al., 2013Media


Igeo

Zn 0.99 0.08 2.3 2-6.5 2.47 1.47 0.11 30.72 -0.73 -4.20 0.62

Cd 1.91 0.16 4.6 11.29 3.31 0.11 96.66 -0.67 -3.93 0.88

Pb 1.12 0.01 3.2 1.71-6.39 3.88 1.72 0.01 43.37 -1.21 -7.95 1.11

Hg 0.94 0.17 1.7 1.31 0.14 22.39 -0.75 -3.15 0.17




S128 La Balsa-Sucre









al., 2013Media


Igeo

Zn 0.99 0.08 2.3 2-6.5 2.47 1.47 0.11 30.72 -0.73 -4.20 0.62

Cd 1.91 0.16 4.6 11.29 3.31 0.11 96.66 -0.67 -3.93 0.88

Pb 1.12 0.01 3.2 1.71-6.39 3.88 1.72 0.01 43.37 -1.21 -7.95 1.11

Hg 0.94 0.17 1.7 1.31 0.14 22.39 -0.75 -3.15 0.17




S198 Majagual.









al., 2013Media


Igeo

Zn 0.99 0.08 2.3 2-6.5 2.47 1.47 0.11 30.72 -0.73 -4.20 0.62

Cd 1.91 0.16 4.6 11.29 3.31 0.11 96.66 -0.67 -3.93 0.88

Pb 1.12 0.01 3.2 1.71-6.39 3.88 1.72 0.01 43.37 -1.21 -7.95 1.11

Hg 0.94 0.17 1.7 1.31 0.14 22.39 -0.75 -3.15 0.17




S47Chispas, San Benito Abad









al., 2013Media


Igeo

Zn 0.99 0.08 2.3 2-6.5 2.47 1.47 0.11 30.72 -0.73 -4.20 0.62

Cd 1.91 0.16 4.6 11.29 3.31 0.11 96.66 -0.67 -3.93 0.88

Pb 1.12 0.01 3.2 1.71-6.39 3.88 1.72 0.01 43.37 -1.21 -7.95 1.11

Hg 0.94 0.17 1.7 1.31 0.14 22.39 -0.75 -3.15 0.17




1<FE<2









al., 2013Media


Igeo

Zn 0.99 0.08 2.3 2-6.5 2.47 1.47 0.11 30.72 -0.73 -4.20 0.62

Cd 1.91 0.16 4.6 11.29 3.31 0.11 96.66 -0.67 -3.93 0.88

Pb 1.12 0.01 3.2 1.71-6.39 3.88 1.72 0.01 43.37 -1.21 -7.95 1.11

Hg 0.94 0.17 1.7 1.31 0.14 22.39 -0.75 -3.15 0.17




FE>2









al., 2013Media


Igeo

Zn 0.99 0.08 2.3 2-6.5 2.47 1.47 0.11 30.72 -0.73 -4.20 0.62

Cd 1.91 0.16 4.6 11.29 3.31 0.11 96.66 -0.67 -3.93 0.88

Pb 1.12 0.01 3.2 1.71-6.39 3.88 1.72 0.01 43.37 -1.21 -7.95 1.11

Hg 0.94 0.17 1.7 1.31 0.14 22.39 -0.75 -3.15 0.17




S123 San Benito de Abad









al., 2013Media


Igeo

Zn 0.99 0.08 2.3 2-6.5 2.47 1.47 0.11 30.72 -0.73 -4.20 0.62

Cd 1.91 0.16 4.6 11.29 3.31 0.11 96.66 -0.67 -3.93 0.88

Pb 1.12 0.01 3.2 1.71-6.39 3.88 1.72 0.01 43.37 -1.21 -7.95 1.11

Hg 0.94 0.17 1.7 1.31 0.14 22.39 -0.75 -3.15 0.17









S198 Majagual

6. CONCLUSIONES

La distribución de los metales en los suelos exhibió variaciones, siendo mayores en aquellas zonas influenciadas por los fenómenos de inundación de los ríos Cauca y San Jorge.

La región de la Mojana se encuentra en mayor porcentaje enriquecida por Cd, Sugiriendo que la región está siendo afectada por este metal traza proveniente de posiblemente de actividades mineras, labores de fertilización y empleo de aerosoles como fungicidas o herbicidas.

32

6. CONCLUSIONES

Índice de Geoacumulación y factor de contaminación mostraron considerable contaminación de metales en las muestras de suelo.

Los resultados evidencian la necesidad de contar a futuro con líneas base para los metales pesados a través de todo el país. Cada elemento tiene un comportamiento diferente, el que depende de la composición de los materiales parentales del suelo y exposición del suelo a procesos de contaminación.

33

7. BIBLIOGRAFÍA Bhuiyan, M.A.H. Parvez, L. Islam, M. Dampare, S.B. Suzuki, S. (2010). Heavy

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37

GRACIAS POR SU ATENCIÓN.

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