Analisis Del Articulo Arsenico Real

8/17/2019 Analisis Del Articulo Arsenico Real

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Análisis del Artículo

Detección de Arsénico en Aguas Superfciales en unaZona Minera de Honduras

Situación problema: Presencia de Arsénico en el ambiente circundante de zonas deexplotación minera, se deriva principalmente por el proceso de extracción de oro o la

plata por lixiviación liberándolo del mineral matriz.

El arsénico (As) es un elemento muy común en la atmósera, en rocas y

suelos, en la !idrosera y la biosera. Es movilizado al medio ambiente a

través de una combinación de procesos "ue incluyen tanto procesos

naturales (meteorización, actividad bioló#ica, emisiones volcánicas), as$

como procesos antropo#énicos (actividad minera, uso de combustibles

ósiles, uso de pesticidas, !erbicidas, desecantes, conservadores de la

madera, y uso como aditivos de piensos).

El arsénico es un elemento extremadamente tóxico para elor#anismo !umano. % no solo en concentraciones altas, donde la

exposición causa eectos a#udos "ue pueden lle#ar a ser letales,

también la exposición durante un lar#o per$odo a ba&as

concentraciones relativas de arsénico (por e&emplo, por in#estión

de a#ua) tiene eectos ne#ativos crónicos para la salud, "ue

incluyen.

Hasta hace pocos años, arsénico no estaba entre losconstituyentes que son analizados rutinariamente enlas aguas de consumo, por lo que la información

sobre su distribución no es tan bien conocida comopara otros constituyentes. Sin embargo, los datos delos últimos años son concluyentes: en muchos casosla concentración de arsénico en las aguas destinadasa consumo eceden los l!mites establecidos. Se han citado contenidosaltos de arsénico en aguas naturales en di"ersos ambientes, aunquese encuentran las mayores concentraciones en las aguassubterr#neas $Smedley y %inninurgh, &''&(.

)as concentraciones altas en estas últimas no se restringen adeterminadas condiciones o #mbitos, apareciendo en acu!feros en

condiciones oidantes y de pH alto, acu!feros en condicionesreductoras, acu!feros con circulación geotermal, acu!feros afectadospor procesos ligados a la acti"idad minera o relacionados condepósitos minerales, y acu!feros ligados a otros procesosantropogénicos $acti"idad industrial, asentamientos urbanos,acti"idad agropecuaria, etc.(. Sin embargo, la mayor parte de losacu!feros con contenidos altos de arsénico tienen un origen ligado aprocesos geoqu!micos naturales.

Presencia de arsénico en las aguas

Forma de ocurrencia: especies acuosas de arsénico

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1l arsénico se halla en las aguas naturales como especie disuelta, la cual sepresenta por lo común como oianiones con arsénico en dos estados deoidación, arsénico tri"alente 2+s$(3 y arsénico penta"elente 2+s$4(3, y conmenos frecuencia como +s$'(, +s$-( y +s$-(. +s$4( aparece como H5+s67 ysus correspondientes productos de disociación $H&+s687 , H+s67 -& y +s67-5(.+s$( aparece como H5+s65 y sus correspondientes productos dedisociación $H7+s65 9 , H&+s6-5, H+s65-& y +s65-5(. +unque tanto +s$4( como+s$( son mó"iles en el medio, es precisamente el +s$( el estado m#s l#bily biotóico.

1l estado de oidación del arsénico, y por tanto su mo"ilidad, est#ncontrolados fundamentalmente por las condiciones redo $potencial redo,1h( y el pH. e hecho, el arsénico es un elemento singular entre losmetaloides pesados y elementos formadores de oianiones por susensibilidad a mo"ilizarse en los "alores de pH t!picos de las aguassubterr#neas $pH 0,;-emplo,en presencia de concentraciones altas de azufre, predominan las especies

acuosas de azufre y arsénico. Si en ese caso se establecen condicionesreductoras y #cidas, precipitar#n sulfuros de arsénico $oropimente, +s &S5, yrealgar, +sS(.

1n general, la forma penta"alente del arsénico +s$4( tiende a predominarfrente a la forma tri"alente +s$( en las aguas superDciales, m#soigenadas que las aguas subterr#neas. Sin embargo, en estas últimas nosiempre predomina la forma tri"alente, pudiéndose encontrar ambosestados de oidación. )as concentraciones y proporciones relati"as de +s$(y +s$4( dependen de la entrada de arsénico en el sistema, las condicionesredo y la acti"idad biológica. or e>emplo, la presencia de arsenito puedeser mantenida en condiciones óicas por reducción biológica de arsenato

$Smedley y %inniburgh, &''&(.

or otra parte, la cinética de las reacciones redo es muy lenta por lo quelas relaciones +s$4(E+s$( obser"adas en muchas ocasiones nocorresponden eactamente con las condiciones redo del medio, reFe>andodesequilibrio temodin#mico $"e#se por e>emplo, %uhn y Sigg, /??5(.

)as formas org#nicas de arsénico suelen aparecer en concentracionesmenores que las especies inorg#nicas, aunque pueden incrementar suproporción como resultado de reacciones de metilación catalizadas poracti"idad microbiana $bacteria, algas. )as formas org#nicas dominantes sonel #cido dimetilars!nico $G++, $=H5(&+s6$6H(( y el #cido

monometilarsónico $GG++, =H5+s6$6H(&(, donde el arsénico est# presenteen ambos casos como +s$4(.

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Abundancia distribución de arsénico en lasaguas continentales superfciales marinas

!íos)os "alores de fondo de contenido de arsénico en r!os son relati"amenteba>os, en general, inferiores a ',< g lI/ aunque pueden "ariardependiendo de factores como recarga $superDcial y subterr#nea(, litolog!ade la cuenca, drena>e de zonas mineralizadas, clima, acti"idad minera y"ertidos urbanos o industriales.

"agos

)os "alores de fondo de contenido de arsénico en aguas lacustres nodiDeren mucho de los obser"ados en r!os $Dg. 7(, al estar b#sicamentecontrolados por los mismos factores $Smedley y %inniburgh,&''&(, eceptoen lo que se reDere a la din#mica del agua. )a circulación restringida deagua en los lagos tiene como consecuencia que determinados procesosgeoqu!micos son facilitados.

Agua del mar estuarios

1l "alor medio de la concentración de arsénico en el agua de mar abiertopresenta, por lo general, muy pocas "ariaciones situ#ndose en torno a /.;g l I/ $"éase, por e>emplo, Ja"arro et al. /??5(.

=ontrastando con esos "alores, las concentraciones en medios estuarinosson m#s "ariables, como resultados de los aportes de las aguascontinentales y "ariaciones locales de salinidad y gradientes redo, si biensiguen estando en la mayor parte de los casos, no afectadosantropogénicamente, por deba>o de 7 g lI/.

1n esos ambientes mitos tienen lugar procesos Dsicoqu!micos comple>oscomo consecuencia de la mezcla de aguas de distinta naturaleza en cuanto

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a densidad, temperatura, pH, salinidad, procesos que pueden controlar laentrada de arsénico procedente de tierra Drme al mar $por e>emplo, laFoculación de coloides formados por óidos de hierro en la interfase aguadulce-agua salada contribuye a reducir el Fu>o de arsénico al mar según=ullen y Keimer, /?


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materia suspendida. ueden almacenarse a temperatura ambiente hastaseis meses, pre"ia Dltración $si necesaria( y acidiDcación con HJ65 a pH R&.

)os equipos y materiales utilizados, baño de Gar!a que alcance no menos de?' =, espectrofotómetro de absorción atómica Thermo 1lemental, Solar G;,generador de hidruros, Thermo 1lemental, 4-?', =elda T de cuarzo,calentador eléctrico 1=-?', l#mparas de c#todo hueco del elemento aanalizar $+rsénico o Selenio(.

ara la preparación de reacti"os, patrones y muestras, se empleo aguadesionizada. Todos los reacti"os son de grado anal!tico, entre ellos, Ucidoclorh!drico concentrado, Ucido n!trico concentrado, @orohidruro de sodio:disol"er entre ',0 y ',? g de Ja@H7 y ',/ g de Ja6H en /'' mt de agua.recaución: Ja@H7 es tóico, inFamable y corrosi"o. Gané>ese conprecaución. Solución patrón trazable del analito correspondiente y Soluciónreductora de % ó Ja al /' V mE".

1n la Keducción-digestión de las muestras, aguas potable o naturales nocontaminadas, se hizo una reducción para garantizar estados de oidación 5y 7 para +s y Se, respecti"amente, en lo correspondiente a +rsénico, escolocar ;' m! de muestra en un erlenmeyer o "aso de precipitados de &'' -7'' m!, adicionar ; mt de H=l concentrado, mezclar, adicionar ; mi de % al/' V y de>ar reposar al menos 5' minutos. ara Selenio, colocar 5' mt demuestra en un tubo de ensayos o "aso de precipitados, adicionar /; mt deH=l concentrado, mezclar, calentar por un per!odo de /; min a ?' - /''= yde>ar enfriarB para aguas residuales o naturales contaminadas, el "olumende muestra a digerir depende de que se determinen ambos elementos o no:

;' ó /'' "al para uno o ambos, respecti"amente.

1n la digestión pre"ia para determinar +s y Se totalmente recobrable, semezcla la muestra y transDere el "olumen apropiado a un "aso deprecipitado o erlenmeyer de &'' - 7'' "al, adicionar ; "al de HJ65concentrado y cubrir con "idrio de relo>, ebullir sua"emente en placa decalentamiento casi a sequedad e"itando que ocurra precipitación, despuésde atemperadas las muestras, repetir etapas & y 5, enfriar a temperaturaambiente, adicionar /' "al de H=l /:/ y /; "al de H&6, calentaraproimadamente a /''= en plancha por /; minutos, de>ar enfriar atemperatura ambiente, trans"asar cuantitati"amente a "olumétrico de ;' ó

/'' "alB si considera necesario, Dltrar la muestra y reducir la muestra.ara la preparación de la cur"a de calibración, utilizar al menos trespatrones que abarquen el inter"alo de concentraciones esperado en lasmuestras, Someterlos al mismo proceso de digestión-reducción de lasmuestras. 1l coeDciente de correlación de la cur"a obtenida, debe ser W',??;.

!esultados rele$antes:

1stos se encuentran en un rango general de R'.'?-555 gE) los resultadosm#s ele"ados se representan en el punto de Kancho Xamastran con un "alorm!nimo de 5; gE) y un m#imo de 555, a lo largo del periodo de muestreo.)as condiciones en este punto superan el "alor norma para el

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abastecimiento de poblaciones y agua potable $/' gE)(, y de protecciónpara la Fora y fauna $;' gE)(.

#stándares:)a norma para agua potable es de /' gE)

,losario de términos &uímicosdesconocidos:

Arsenopirita: )a arsenopirita, también llamada misp!quel $denominaciónde los mineros alemanes(, es un mineral de fórmula qu!mica Pe+sS.=ontiene el 70V de arsénico, 57,5V de hierro y un /?,YV de azufre, >unto aotros minerales.

)a arsenopirita forma cristales prism#ticos, con caras estriadas. Sonfrecuentes las maclas por compenetración en forma de punta de lanza.

Formula química: Pe+sS

-nidades -.M: Sistema de coordenadas uni"ersal trans"ersal de Gercator1l sistema de coordenadas uni"ersal trans"ersal de Gercator $en inglésZni"ersal Trans"erse Gercator, ZTG( es un sistema de coordenadas basadoen la proyección cartogr#Dca trans"ersa de Gercator, que se construyecomo la proyección de Gercator normal, pero en "ez de hacerla tangente al1cuador, se la hace secante a un meridiano.

+ diferencia del sistema de coordenadas geogr#Dcas, epresadas enlongitud y latitud, las magnitudes en el sistema ZTG se epresan en metrosúnicamente al ni"el del mar, que es la base de la proyección del elipsoidede referencia.

+H+

/. [=ómo se realizó el muestreo\)os criterios tomados en cuenta para la selección de los puntos demuestreo fueron los siguientes:

• Puentes de agua superDcial cercana a la comunidad de agua fr!a.• 1l uso de estas fuentes pobladores de la comunidad.• Kiesgo de contaminación de las fuentes por +rsénico, deri"ado de la

acti"idad minera.• 1l f#cil acceso al lugar del muestreo.

)as muestras fueron tomadas en frascos de polietileno de unlitro, preser"adas en campo con #cido n!trico concentrado yconser"ado en refrigeración a 7]= hasta su llegada allaboratorio para ser analizadas las muestras obtenidas fueronprocesadas en el laboratorio sometiéndolas a una digestión en

medio acido utilizando #cido n!trico concentrado y #cidosulfúrico concentrado para an#lisis de trazas de metales.

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Se deDnieron cuatro puntos de muestreo un punto control, dosba>o la posible inFuencia de la mina y uno pro"eniente de untanque de distribución utilizado para los pobladores paraconsumo doméstico.

&. [*ué factores biogeoqu!micos est#n presentes en la dispersión del

contaminante\@ioacumulacion mediante la inhalación por parte de aquellaspersonas que aun traba>an en las minas, por contacto directo almomento de la lii"iación por etracción de oro o plata.)a eposición puede también ocurrir a tra"és del contacto con la pielcon suelo o agua que contenga +rsénico.)os ni"eles de +rsénico en la comida son bastante ba>os, no esañadido debido a su toicidad, pero los ni"eles de +rsénico en pecesy mariscos puede ser alta, porque los peces absorben +rsénico delagua donde "i"en. or suerte esto esta es mayormente la forma de+rsénico org#nico menos dañina, pero peces que contienen

suginiDcantes cantidades de +rsénico inorg#nico pueden ser unpeligro para la salud humana.Se consideran "arios mecanismos geoqu!micos de liberación ymo"ilización de arsénico a las aguas $ Semedley y %inniburgh, &''&(:/ 01idación de sul2uros:Según los traba>os eistentes, es un mecanismo importante sololocalmente y en #reas mineras con abundancia de sulfuros, aunquetambién puede in"olucrar pirita autigénica en sucesionessedimentarias. )a oidación de sulfuros tiene lugar cuando el medio se halla encondiciones oidantes. 1l Pe disuelto tiende a precipitar en sulfato de

Pe $>arosita( y óidos y oihidróido de Pe, con readsorción ycoprecipitación de arsénico.)a readsorción de arsénico en el óido $que puede llegar al ?'V delarsénico codisuelto de la pirita(, hace que el mecanismo demo"ilización de arsénico por oidación de pirita no se considere comoel m#s eDciente en cuanto a mo"ilización de arsénico.

^ Disolución de ó1idos e o1i3idró1idos de Fe Mn encondiciones ácidas: )os óidos y oihidróidos de Pe y Gn se disuel"en en condiciones

fuertemente #cidas. 1l arsénico presente en ellos, tanto adsorbidocomo coprecipitado, ser# mo"ilizado durante la disolución. +diferencia de la desorción, la disolución es eDcaz en la mo"ilización dearsénico no l#bil, incorporado en la red estructural del mineral. 1stoeplica, al menos en parte, las concentraciones altas de arsénico enel drena>e #cido de minas.^ Desorción en condiciones o1idantes a pH alto: )a acusada naturaleza no lineal de la isoterma de adsorción para+s$4( determina que la cantidad de arsénico adsorbido sea grande,incluso cuando las concentraciones de arsénico disuelto son ba>as.ero, en condiciones oidantes, se produce la desorción de arsénico si

se alcanzan "alores de pH alto $W


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Jormalmente el incremento de pH se produce como consecuencia delos procesos de meteorización e intercambio iónico, combinado conlos efectos de un incremento en salinidad en climas #ridos y semi-#ridos.1l proceso de desorción en condiciones alcalinas es considerado como

uno de los mecanismos m#s efecti"os en cuanto a mo"ilización dearsénico en condiciones oidantes, d#ndose adem#s una correlaciónpositi"a entre la concentración de arsénico en la fase acuosa y los"alores de pH. )os procesos de desorción liberan adem#s una amplia "ariedad deoianiones como "anadatos, fosfatos, uranilos y molibdatos. 1l papeldel anion bicarbonato en relación a los procesos de desorción dearsénico no est# claro. + menudo se obser"an, en las aguas ricas enarsénico, concentraciones altas en = org#nico disuelto como #cidosfúl"icos y húmicos, aunque toda"!a no se ha podido establecer unarelación causal entre el = org#nico disuelto y arsénico desorbido

$Smedley y %inniburgh, &''&(. )a presencia de cationes como =a y Gg pueden facilitar la adsorciónde especies de +s$4( negati"amente cargadas en la fase sólida.1fectos similares pueden tener el +l en aguas #cidas y el Pe 9& enaguas reductoras. )os procesos e"aporati"os en ambientes #ridospermiten el mantenimiento de "alores altos de pH, as! comoconcentraciones altas en =l, P y Z.1n general, este mecanismo no eplicar!a las concentraciones altasde arsénico obser"adas en ambientes reductores, ya que estos suelentener un pH próimo al "alor neutro.^ Desorción disolución de ó1idos o1i3idró1idos

relacionados con cambios a condiciones reductoras: 1ste constituye otro de los mecanismos m#s importantes en cuanto amo"ilización de arsénico a la fase acuosa. )a causa m#s común es elenterramiento r#pido de sedimentos, donde la cantidad de materiaorg#nica enterrada determinar# la rapidez con que se alcanzar#n lascondiciones reductoras.ara que se alcancen estas, la condición requerida es que sea unsistema cerrado a la entrada de o!geno o al menos la disponibilidadde este sea muy pequeña. 1n condiciones reductoras, parece que una de las primerasreacciones en tener lugar, es el paso de arsenato $+s$4(( adsorbido

en condiciones oidantes a arsenito $+s$(, que est# adsorbido m#sdébilmente en la superDcie de los óidos y oihidróidos de Pe y Gn.+dem#s, estos minerales se disuel"en en condiciones reductoras,aunque la disolución reducti"a por s! sola no eplicar!a todo elarsénico que se encuentra en las aguas subterr#neas en condicionesreductoras. or otra parte, en ambientes reductores, las aguas tienenpor lo general "alores de pH próimos al "alor neutro, y por tanto, eneste caso el pH no parece e>ercer un control importante sobre ladesorción de arsénico.^ Desorción por reducción de superfcie específca en la 2asesólida: 1ste es un mecanismo que tiene especial incidencia en los

óidos e hidróidos de Pe, donde se produce una mayor adsorción dearsénico en las etapas iniciales de su formación, generalmente como

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oihidróidos formados por agregados de micropart!culas de pequeñotamaño. +l e"olucionar y transformarse en fases de mayorcristalinidad, las part!culas y agregados aumentan su tamaño,reduciendo as! su superDcie espec!Dca, y por tanto las sedes deintercambio donde se halla el arsénico adsorbido, con la consiguiente

mo"ilización de este a la fase acuosa. ebido al car#cter no linealm#s acusado de la isoterma de +s$4(, la desorción mediante estemecanismo es mucho m#s acusada para +s$4( que para +s$(. ^ Desorción por reducción en la carga de superfcie de la 2asesólida:uede ocurrir una serie de fenómenos que causen una reducción dela carga neta de superDcie en los óidos, con la consiguientedesorción de arsénico. 1stos fenómenos incluyen cambiosestructurales en los óidos de Pe que tienen lugar al pasar decondiciones oidantes a condiciones reductoras que pueden asociarcambios netos en la carga de superDcie, en intensidad y densidad.

Ciclo del Arsénico

5. [*ué tanta acumulación pudo ser demostrada\Se podr!a decir que el riesgo de la población de la aldea por la ingestade agua contaminada con arsénico es ba>o sino nulo, ya que son debuena calidad las fuentes de agua potable no obstante el puntoKancho Xamastran, se considera el punto cr!tico en este traba>o porlos resultados ele"ados que se detectaron siendo un agua utilizadapara consumo en una "i"ienda o particular.

7. [=u#les son las principales reacciones in"olucradas\• Keacciones del +rsénico

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1l óido de arsénico $4( puede ser obtenido a partir delcalentamiento del óido de arsénico $( $+s&65( con o!geno.e hecho, el +s&6; se descompone en o!geno y +s&65 ba>o laacción del calor.

=omo el óido de fósforo $4( el +s&6; es higroscópico, sedisuel"e f#cilmente en agua para dar #cido arsénico $H5+s67(.

• Keacciones del +rsénico en el organismo Humano: )oscompuestos de arsénico pueden ser absorbidos f#cilmente porel tracto gastrointestinal y transportados a la sangre. 1l gradode absorción depende de la solubilidad y probablemente de lanaturaleza qu!mica de las especies, siendo metabolizados enel cuerpo. Gientras que el +s$( presenta un grado deabsorción del ;'V respecto a la dosis administrada, la +s@ y+s= son absorbidas en m#s de un ?;V. )as especies

absorbidas y sus metabolitos son ecretados principalmentepor la orina. 1l arsénico inorg#nico es metabolizado en elcuerpo a especies metiladas. 1l +s$4( es reducido a +s$(, yposteriormente eperimenta una adición oidati"a de gruposmetilo. )a reducción es inducida por enzimas como glutatión,ciste!na y ditioreitol, actuando la S_ adenosilmetionina comodonante de grupos metilo $Pigura .;.&(, siendo la especiepredominante el G+, aunque la ruta puede seguir hasta laformación de especies trimetiladas. Tanto el G+ como el GG+se detectan de manera habitual en la orina humana.

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;. [=ómo se puede e"aluar el riesgo en cada caso $ peligro deeposición y correlación entre ambas(\+unque el arsénico se ha considerado siempre como un elementotóico, debe tenerse en cuenta que su toicidad dependefuertemente del estado de oidación y la estructura qu!mica del

compuesto del que forma parte. 1s por ello que en muchos casos lamedida del contenido total de arsénico no es una medida directa desu potencial tóico, sino que deben determinarse las especiesindi"iduales en la que se encuentre. e manera general, las especieinorg#nicas de arsénico son siempre m#s tóicas que las org#nicas,como se deduce a partir de eperiencias realizadas con ratas delaboratorio por "!a oral $Hunter et al., /??


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%uhn, +., Sigg, )./??5. +rsenic cycling in eutrophic )aAe Oreifen,S`itzerlandinFuence of seasonal redo processes. )imnol.6ceanog.5

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