Desarrollo y aplicación del Análisis por Activación Neutrónica a estudios de medio ambiente

Las Técnicas Analíticas Nucleares son especialmente adecuadas para el estudio de las condiciones basales o de los contaminantes ambientales en diversidad de ambientes y matrices. Dentro de ellas, el Análisis por Activación Neutrónica (AAN) es ampliamente aplicado a estos estudios por sus características de técnica de referencia multielemental, de elevada sensibilidad, precisión y selectividad que requiere pequeńas masas de muestra. Esta técnica es especialmente apta para el análisis de elementos traza y minoritarios, los cuales, especialmente los primeros, juegan un importante papel en muchos estudios medioambientales.

Desde hace 30 ańos, el Grupo Técnicas Analíticas Nucleares (Grupo TAN) desarrolla y aplica el AAN para la caracterización química elemental de matrices diversas. Cuenta con amplia experiencia en estudios de aerosol atmosférico, suelos, sedimentos y agua que incluyen la caracterización elemental de la matriz, la identificación de tipos de fuentes de emisión y el mapeo de distribución de contaminantes. Desde 2001, el Grupo está acreditado ante el Organismo Argentino de Acreditación y cuenta con el reconocimiento del Organismo Internacional de Energía Atómica por los estándares de calidad alcanzados en la aplicación de la técnica mencionada.

Las aplicaciones del AAN que habitualmente realiza el Grupo TAN incluyen las siguientes áreas:

Aire

Dentro de los estudios atmosféricos, la caracterización química elemental del material particulado resulta de gran importancia, sobre todo por el papel que desempeńan los elementos traza en diversos procesos atmosféricos. La calidad del aire es en la actualidad, uno de los temas de mayor preocupación a nivel mundial y los aerosoles juegan un papel muy importante por sus efectos ecológicos y su incidencia sobre la salud, el cambio climático global y la visibilidad atmosférica. Las mayores concentraciones de aerosoles tienden a ocurrir en áreas urbanas o industrializadas, por lo que el deterioro de la calidad del aire suele ser un fenómeno asociado a grandes ciudades, pero las áreas rurales no escapan a estos problemas.

Entre 1992 y 1996, dentro del Programa Coordinado de Investigación del OIEA sobre Contaminación del Aire utilizando Técnicas Analíticas Nucleares, el Grupo TAN trabajó en la caracterización del aerosol atmosférico de Buenos Aires, a través del análisis de muestras de filtrado de aire, en colaboración con el Servicio Meteorológico Nacional (SMN). Mediante la determinación de veinticuatro elementos en más de trescientas muestras, provenientes de 4 sitios de muestreo, se identificaron los principales tipos de fuentes de emisión de contaminantes y se reunió información sobre el perfil químico del aerosol menor a 10 y a 2,5 ľm. La experiencia adquirida en este campo fue aplicada también en el Proyecto Aerosoles de la Estación de Vigilancia Atmosférica Global de Ushuaia (1994-1995), parte del Programa de Vigilancia Atmosférica Global de la Organización Meteorológica Global, donde se analizaron condiciones basales de ambiente marino y también en colaboración con el SMN.

En el período 1999-2001, dentro del proyecto OIEA ARCAL XXXIX sobre determinación del contenido elemental de la contaminación atmosférica en ciudades latinoamericanas, se caracterizó el aerosol atmosférico menor a 10 ľm de la ciudad de Córdoba. Se muestreó en tres sitios de la ciudad con distintas características, complementando el Proyecto de monitoreo ambiental SiMA, del Observatorio Ambiental de la Municipalidad de Córdoba y se obtuvieron concentraciones de particulado menor a 10 ľm y a 2,5 ľm, su perfil químico y los tipos de potenciales fuentes de emisión.

Proyecto ARCAL XXXIX: sitios de muestreo de aerosol atmosférico en la ciudad de Córdoba

Desde 2005, se ha comenzado a participar junto con otros laboratorios de CNEA (Grupo de Monitoreo Ambiental y laboratorio de ICP-OES de la Unidad Química, Centro Atómico Constituyentes) en un nuevo proyecto OIEA sobre evaluación de la contaminación atmosférica por partículas en ciudades densamente pobladas de América Latina, ARCAL LXXX. Entre octubre 2005 y octubre 2006 se han recolectado muestras de PM10 y PM2,5 durante un ańo, en el Centro Atómico Constituyentes, a las que se les ha determinado concentración másica y de “black carbon”.  Actualmente se está trabajando en la caracterización multielemental de las muestras utilizando AAN e ICP-OES y e la evaluación preliminar de los resultados obtenidos.

Por otra parte, cuando se deben realizar estudios de contaminación en grandes áreas, la utilización de biomonitores, especialmente líquenes, es un recurso de comprobada utilidad, especialmente para la obtención de información basal y para la confección de mapas de distribución de contaminantes. Los biomonitores constituyen una alternativa interesante y viable frente a las mediciones directas, por su presencia permanente y común en el campo, aún en áreas remotas, su facilidad de muestreo y capacidad de acumulación de elementos traza y por no involucrar la utilización de equipamiento costoso. La experiencia del Grupo TAN en biomonitoreo de la contaminación atmosférica se remonta al ańo 1994, en el que se comenzó a trabajar con líquenes en tres sitios de Buenos Aires. Entre 1998 y 2004, en colaboración con la Universidad Nacional de Córdoba, se realizó un estudio sobre  el uso de biomonitores para evaluar los niveles de contaminantes en un área de 50.000 km2 de la provincia de Córdoba, establecer valores basales e investigar la existencia de tendencias temporales. Este estudio ha estado asociado a diversos proyectos internacionales y nacionales tales como el Programa Coordinado de Investigación OIEA sobre biomonitoreo de la contaminación ambiental a través del análisis de elementos traza y el Proyecto ARCAL LX de biomonitoreo y técnicas nucleares y relacionadas aplicadas a estudios de contaminación ambiental. Dentro del mismo se han realizado tres campańas de muestreo involucrando la recolección de cuatro especies de biomonitores, líquenes y Tillandsias y se cuenta con mapas preliminares de distribución de elementos contaminantes y tipos de fuentes de emisión para el área de estudio.

Con el objetivo de identificar nuevas biomonitores de contaminación atmosférica, adecuados para distintas características ambientales y para intercomparar y cuantificar la respuesta de las especies utilizadas, desde el ańo 2002 se está trabajando con biomonitoreo activo en las ciudades de Buenos Aires, Campana y Córdoba.

Proyecto ARCAL LX: biomonitoreo atmosférico en la Reserva de Otamendi en las cercanías de Campana

Para cumplimentar los objetivos enunciados, se han expuesto transplantes liquénicos y de Bromeliaceas, en sitios de las mismas con diferentes condiciones de emisión de contaminantes, con una duración total de la experiencia de un ańo. Las seis especies estudiadas han demostrado ser biomonitores adecuados, en distintas condiciones ambientales, para su utilización en futuros estudios y se continúa trabajando para cumplimentar la totalidad de los objetivos enunciados.  Los resultados obtenidos han sido volcados en dos bases de datos que incluyen: identificación de la muestra, ubicación, fecha de muestreo, descripción del sitio, metodología de biomonitoreo, especie utilizada, técnica y metodología analíticas, parámetros químico-fisiológicos y elementos químicos analizados.

El biomonitoreo con especies vegetales también puede aplicarse al estudio o seguimiento del impacto en el medio ambiente de una fuente emisora fija o móvil. En este ámbito, se han realizado trabajos de evaluación de niveles de elementos tóxicos en las inmediaciones de plantas industriales (i.e. de tratamiento de residuos, reciclado de baterías) por pedido de la Secretaría de Desarrollo Sustentable y Política Ambiental de la Prov. de Buenos Aires.

Durante 2006, se han analizado muestras de deposición total provenientes de diversos sitios de la ciudad de Córdoba y sus alrededores, con el objetivo de complementar la información obtenida del biomonitoreo de la contaminación atmosférica en la zona.  Actualmente se están evaluando los resultados en conjunto con la Universidad de Córdoba.

Agua, materiales en suspensión, sedimentos y suelos

Aún cuando se encuentren en muy pequeńa concentración, la presencia de ciertos elementos tóxicos en agua o suelos, puede resultar potencialmente nociva para la vida humana, animal o vegetal, representar un deterioro de la calidad de vida o disminuir los rendimientos de cosechas u otro tipo de explotaciones. La presencia de estos tóxicos puede estar relacionada con actividades antropogénicas o ser de origen natural. Dentro de esto último, el Grupo TAN ha colaborado con la Comisión Nacional de Investigaciones Espaciales en el estudio de un amplio sector de la zona arsenical natural de nuestro país, correspondiente a la provincia de Córdoba, efectuando análisis de As, Mo, Sb, Se y U en varios cientos de muestras de aguas y sedimentos limoloésicos.

En cuanto a contaminaciones de origen antropogénico, se participó en un estudio conjunto de niveles de contaminación de aguas y sedimentos en suspensión del Río de la Plata (franja costera sur), junto con otros laboratorios analíticos pertenecientes a CNEA, ex-Obras Sanitarias de la Nación, Administración General de Obras Sanitarias de Buenos Aires y Servicio de Hidrografía Naval, dentro de un Proyecto Regional de Asistencia Técnica del OIEA y el gobierno alemán. Entre 1992 y 1994, el Grupo TAN determinó As, Cr, Fe, Hg y Zn en cerca de mil muestras de aguas y sedimentos en suspensión. También se han realizado numerosas determinaciones de metales pesados en aguas y suelos de distintas regiones del país como por ejemplo, As, Hg, Sb, Th y U en aguas asociadas a cuencas de explotación carbonífera en Río Turbio, Santa Cruz, suelos de terrenos de relleno sanitario de la provincia de Buenos Aires y escorias de acerías, en algunos casos por pedido de la Secretaría de Desarrollo Sustentable y Política Ambiental de la provincia de Buenos Aires.

Alimentos y muestras biológicas

La presencia de tóxicos, aun a nivel de traza es de gran importancia en el caso de alimentos, sobre todo para aquellos de gran consumo y provenientes de un proceso de manufactura industrial. Nuestro laboratorio ha trabajado en la determinación de metales pesados (As, Hg, Sb, Se y Cd) en alimentos cárnicos y farináceos dentro de un Programa Coordinado de Investigación OIEA de estudio de tóxicos en alimentos mediante técnicas analíticas nucleares. También se ha trabajado en la determinación de elementos tóxicos en tejidos biológicos, tales como As, Hg y Tl en orina, cabellos y uńas, en general asociados a contaminaciones accidentales o deliberadas.

Los miembros del Grupo TAN han participado en la organización y dictado de diversos seminarios y cursos sobre la aplicación del AAN a distintas problemáticas ambientales y como expertos en la aplicación del AAN en esta temática. Las actividades del Grupo, proyectos en los que participa, publicaciones y otros detalles pueden consultarse en el Informe de Actividades 2006 (biblioteca del CAE o pedido a [email protected]).

Por: Grupo Técnicas Analíticas Nucleares
Unidad de Actividad Radioquímica – Centro Atómico Ezeiza

Fuente: Energía Nuclear hoy Año2 Nº7

VER ARCHIVO DE ARTÍCULOS