Determinación y estudio multivariante de actínidos y otros elementos en muestras de suelos de Zacatecas, México

Abstract

El objetivo de este Trabajo Fin de Grado es la caracterización y determinación de los actínidos Th y U y de otros elementos tóxicos, en muestras de suelo tomadas en tres localidades, San Ramón, La Zacatecana y Villa de Cos, del estado Zacatecas (México). Las muestras pertenecen a zonas no alteradas, sin uso agrícola o ganadero, y lejos de industrias contaminantes. Fueron suministradas, hasta un total de 30, por D. Edmundo Escareño Juárez, co-tutor de este trabajo, e incluyen muestras superficiales (0-5 cm) o profundas (30-40 cm). Las muestras se caracterizaron por Difracción de Rayos X (DRX), encontrando sílice y feldespatos como fases mayoritarias. Las muestras de San Ramón y La Zacatecana presentaron una mayor homogeneidad interna y difieren bastante de las de Villa de Cos, de composición más diversa y que llegan a incluir halita (NaCl). Se determinaron por Fluorescencia de Rayos X (FRX) una serie de elementos encontrando unos contenidos medios que pueden resumirse así: As: 15-40 mg/kg; Cu, Ni y Pb: 15-30 mg/kg; Cr: 30-50 mg/kg; Th y U: 5-15 mg/kg y Zn: 30-90 mg/kg. Las muestras de San Ramón y La Zacatecana contenían niveles inferiores a los indicados en la Norma Oficial Mexicana NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004, mientras que los de Villa de Cos superaban los valores máximos de As permitidos en suelos de uso residencial. Se aplicó la norma EPA-3052, basada en tratamiento con ácidos nítrico, clorhídrico y fluorhídrico, a las muestras de suelos, procediéndose a su determinación por ICP-OES e ICP-MS, validando previamente el procedimiento con el correspondiente Material de Referencia Certificado. Se obtienen las siguientes concentraciones: As: 15-40 mg/kg; Ag y Cd: 0,2-0,6 mg/kg; Cu, Ni y Pb: 5-25 mg/kg; Cr: 25-60 mg/kg; Mn: 150-600 mg/kg; Th: 5-20 mg/kg; U: 2-15 mg/kg y Zn: 25-90 mg/kg. De nuevo, las muestras de Villa de Cos superaron los valores límites de As para suelos de uso residencial. Los resultados obtenidos por ambas técnicas (FRX e ICP) se compararon mediante pruebas de significación paramétricas y no paramétricas, concluyendo que los resultados difieren significativamente, excepto para Th y Zn. Los resultados, tanto de FRX como de ICP, se estudiaron por medio de Análisis en Componentes Principales (ACP) y Análisis de Conglomerados (AC). En todos los casos se detectaron diferencias y similitudes de comportamiento tanto entre los elementos como entre las muestras. En el caso de los elementos, lo más característico es la agrupación As – U, que se comporta siempre de forma opuesta al resto de los elementos analizados.