caracterización química parcial de suelos aledaños a la
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Universidad Central «Marta Abreu» de Las Villas
Facultad de Química-Farmacia
Departamento de Licenciatura en Química
Caracterización química parcial de
suelos aledaños a la Empresa
Electroquímica de Sagua
Autor: Pedro César Quero Jiménez
Tutores: Dr.C Margie Zorrilla Velazco
Dr.C Sergio Morales Fernández
Consultante: MSc. Jorge B. de la Torre
2016
Universidad Central «Marta Abreu» de Las Villas
Facultad de Química-Farmacia
Departamento de Licenciatura en Química
Tesis de Grado
Titulo:
Caracterización química parcial de suelos aledaños a la
Empresa Electroquímica de Sagua
Autor:
Pedro César Quero Jiménez
Tutores:
Dr.C Margie Zorrilla Velazco
Dr.C Sergio Morales Fernández
Consultante:
MSc. Jorge B. de la Torre
Santa Clara, 2016
“when you really want something to happen, the whole universe conspires so that your wish comes true”
Paulo Coelho, “The Alchemist”
Deseo dedicar este trabajo a personas que siempre me dieron más de lo que ofrecía, a los que día a
día fueron mis cimientos, para que la desesperación no comandara mis acciones:
A la memoria de mi abuelo Valentín, que siempre está conmigo;
a mi mamá, a mi papá por sus sacrificios;
al Gallo por siempre apoyarme;
a mi familia;
a mis amigos.
"La gratitud es el más legítimo pago al esfuerzo ajeno, es reconocer que todo lo que somos, es la suma del sudor de los
demás. Que un hombre solo no vale nada, y que la dependencia humana, además de necesaria, es hermosa".
José Martí
Tortuosos han sido estos años de vida académica, en los cuales sin la presencia de muchas
personas hubiese sido imposible llegar al final del camino; que sirva esta página de muestra de
mi gratitud personal hacia quienes tanto me han ayudado en la realización de este trabajo.
A mi familia, y amigos, por ser mis cimientos y base, por el tiempo que no les dediqué.
A mis tutores Margie Zorrilla y Sergio Morales por tomarme de la mano y apoyarme en cada
una de las locas decisiones que he tomado con respecto a esta investigación; por haberme
permitido fracasar y darme siempre el apoyo necesario cada vez que eso ocurrió. Pero sobre
todo por su amistad y ayuda incondicional.
A Luis Bravo por confiar en mí cuando nadie más lo hizo, por haberme brindado la
oportunidad de investigar, por servirme siempre de guía.
Al personal del CEQA, por su incondicional ayuda, por aguantar mis locuras y desafíos. A
todos, muchas gracias y especialmente a los que tuve amarrados como si no tuvieran nada
más que hacer.
A mis profesores, muchos de los cuales considero amigos, ejemplos a seguir, pero en especial
a Jorge de la Torre por la amistad que me promulgó, por estar siempre orientándome y
apoyándome sin escatimar tiempo a lo largo de estos cinco años y más aún durante este
trabajo.
Al Centro de Estudios Ambientales de Cienfuegos, por sus enriquecedores aportes y
colaboración en los momentos más críticos, cuando ya no quedaban opciones.
Al personal de la Estación Provincial de Investigaciones de la Caña de Azúcar, que tan
generosamente pusieron sus laboratorios y conocimientos a mis servicios para poder realizar
los análisis de calidad. Muchas gracias, además por su amistad y constante preocupación.
A Margarita Villanueva y Ángel Mollineda Trujillo que, sin tener compromiso alguno con
este trabajo, siempre supieron recibirme. Por sus valiosos aportes y críticas, siempre
constructivas, a la terminación de esta investigación.
A todos aquellos que siempre me apoyaron a Dianela, Raúl, Yandry, Leanet, Rachel, Dunia.
A mis compañeros de aula, especialmente a Raúl, Yandry y Elaine por tenderme la mano
cuando más lo necesité porque somos como una gran familia, con altas y bajas, pero al final
siempre estábamos ahí el uno para el otro, por haber tenido la oportunidad de compartir
junto a ustedes estudios y pruebas, aprobados y desaprobados, conciertos, fiestas y resacas,
por todo lo bueno y malo que hemos pasado; porque como siempre he dicho cuando me voy a
la cama: “Ha sido un placer haber pasado estos días con ustedes”.
A todos los que me han tendido su mano cuando más lo necesité. Perdón si queda alguien sin
mencionar, de ser así, Muchas Gracias.
El objetivo del trabajo es realizar la caracterización química parcial de veinte muestras de
suelo provenientes de los alrededores de la Empresa Electroquímica de Sagua. Se determina el
contenido de mercurio mediante determinación directa en matriz sólida y se muestra que las
concentraciones de este metal en la matriz son elevadas y están por encima de los valores de
referencia para suelos cubanos, por lo que las muestras analizadas presentan una alta
contaminación. También se realizó la determinación de pH, porciento de materia orgánica,
conductividad eléctrica, fósforo y potasio móviles y cationes cambiables con el fin de evaluar
las propiedades químicas del suelo para conocer si la contaminación por Hg afecta estas
propiedades, hallándose que no existe una correlación entre los mg de Hg por kg de suelo y las
propiedades determinadas.
The objective of the work is to carry out the partial chemical characterization of twenty soil
samples coming from the surroundings of the Electrochemical Company of Sagua. The
content of mercury is determined by means of direct determination in solid womb and it is
shown that the concentrations of this metal in the womb are high and they are above the
reference values for Cuban floors, for what the analyzed samples present a high
contamination. Also it was carried out the pH determination, percent of organic matter,
electric conductivity, match and potassium motives and changeable cations with the purpose
of testing the chemical properties of the floor to know if the contamination for Hg affects
these properties, being that a correlation doesn't exist among the mg of Hg for kg of floor and
the certain properties.
............................................................................................................................................... 1
......................................................................................................................... 4
1.1 EL MERCURIO ............................................................................................................................................ 4
1.2 PROPIEDADES DEL MERCURIO ............................................................................................................ 5
1.2.1 Propiedades físicas y químicas del mercurio ......................................................................................... 5
1.3 INTRODUCCIÓN A LA CONTAMINACIÓN POR MERCURIO ............................................................ 7
1.3.1 El mercurio en el medio ambiente ......................................................................................................... 7
1.3.2 Impactos negativos de la contaminación por mercurio ......................................................................... 8
1.3.3 Contaminación global debido a la industria cloro-álcali .................................................................... 10
1.4 CONTEXTO CUBANO DE LA CONTAMINACIÓN ............................................................................... 12
1.4.1 Breves consideraciones de las afectaciones de los suelos cubanos ..................................................... 12
1.4.2 La industria cloro-álcali en Cuba ........................................................................................................ 13
1.4.3 Contaminación en la región de Sagua la Grande ................................................................................ 14
1.5 TÉCNICAS ANALÍTICAS USADAS EN LA DETERMINACIÓN DE MERCURIO EN SUELOS...... 16
1.6 CONSIDERACIONES DE LA CALIDAD DE LOS SUELOS ................................................................. 19
1.6.1 Selección y toma de la muestra ............................................................................................................ 19
1.6.2 pH ........................................................................................................................................................ 20
1.6.3 Materia orgánica ................................................................................................................................. 21
1.6.4 Conductividad eléctrica ....................................................................................................................... 22
1.6.5 Fósforo y potasio móviles .................................................................................................................... 22
1.6.6 Calcio, magnesio, sodio y potasio cambiables .................................................................................... 23
....................................................................................................... 25
2.1 SELECCIÓN Y TOMA DE LA MUESTRA .............................................................................................. 25
2.1.1 Principios generales para la toma de la muestra de suelo .................................................................. 26
2.2 PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS DE SUELOS .............................................................................. 28
2.2.1 Muestras para análisis químico ........................................................................................................... 29
2.3 ANÁLISIS DE HG POR DMA-80 ............................................................................................................ 29
2.4 CALIDAD DE LOS SUELOS ................................................................................................................... 30
2.4.1 Ensayos químicos ................................................................................................................................. 30
2.4.1.1 pH (NC-ISO10390:1999) .............................................................................................................................. 30
2.4.1.2 Materia orgánica (NC51:1999) ..................................................................................................................... 32
2.4.1.3 Conductividad eléctrica (NC112:2010) ........................................................................................................ 33
2.4.1.4 Fósforo y potasio móviles (Método de Oniani) (NC52:1999) ....................................................................... 33
2.4.1.5 Calcio, magnesio, sodio y potasio cambiables (NC65:2000) ........................................................................ 35
..................................................................... 39
3.1 ANÁLISIS DE MERCURIO (DMA-80) .................................................................................................... 39
3.2 CALIDAD DE LOS SUELOS ................................................................................................................... 42
3.2.1 pH ........................................................................................................................................................ 42
3.2.2 % de materia orgánica ......................................................................................................................... 44
3.2.3 Conductividad eléctrica ....................................................................................................................... 46
3.2.4 Fósforo y potasio móviles .................................................................................................................... 47
3.2.5 Cationes cambiables ............................................................................................................................ 51
3.3 ANÁLISIS DE PEARSON ........................................................................................................................ 56
............................................................................................................................................. 58
..................................................................................................................................... 59
.............................................................................................................................................. 60
1
‘‘La buena suerte no es casual; es producto del trabajo. La sonrisa de la fortuna tiene que ganarse a pulso.”
Emily Dickinson
Los metales pesados se encuentran entre los elementos químicos que más prejuicios han
causado a la humanidad, entre estos, el mercurio (Hg), cadmio (Cd), plomo (Pb), cromo (Cr),
níquel (Ni), cobre (Cu) y zinc (Zn); entre otros. El mercurio, de uso extremadamente
extendido desde tiempos remotos (Hylander y Goodsite, 2006), es considerado como un
asunto prioritario para la Unión Europea (Parliament, 2006) debido a que ha sido reconocido
como un contaminante global, tóxico y peligroso, debido a su alta toxicidad, volatilidad,
movilidad y capacidad de acumulación o bioacumulación (Zhang et al., 2009); el de efectos
más devastadores y con reconocidos sinsabores, ejemplo de ello es la Tragedia de Minamata
(IPEN, 2007; Albert, 2013; Groth, 2008; OPS/OMS, 2011) a causa de un brote de
envenenamiento por metilmercurio en la década de los 50.
La realidad es que en el planeta siempre existió la misma cantidad de mercurio, como ocurre
con todos los otros elementos químicos naturales, la contaminación surge de la mayor
movilización que el mercurio sufre desde el comienzo de la era industrial. Por este motivo, la
principal fuente de generación de mercurio biodisponible es la antropogénica (HiloINTI,
2005). La actividad del hombre ha generalizado los casos de exposición, y las prácticas del
pasado han dejado un legado de mercurio y otros metales en los vertederos, en los desechos de
la minería, los emplazamientos, aguas, suelos y sedimentos. Hasta regiones donde se registran
emisiones mínimas de mercurio, como el Ártico, se han visto adversamente afectadas debido
al transporte transcontinental y mundial de este metal (PNUMA, 2002).
Los problemas a los cuales nos enfrentamos por la contaminación de estos metales son
diversos y aún más heterogénea es la localización de estos, los cuales se reportan desde
cualquier parte del mundo (Mokhtar et al., 2015) y (Bolaños-Alvarez et al., 2016). Uno de
estos es el existente en las explotaciones auríferas de Brasil, en donde se estima que cerca de
200,000 toneladas métricas de este metal fueron a parar al medio ambiente solamente entre
1550 y 1880 (Malm, 1998). Así como la industria del cloro-álcali la cual representa el tercer
mayor usuario de mercurio a nivel mundial (AMAP/UNEP, 2008). En este proceso, grandes
2
cantidades de Hg líquido se utilizan como cátodo en las celdas electrolíticas para producir
cloro, sosa cáustica e hidrógeno (Southworth et al., 2004). Las plantas de cloro-álcali con
tecnología de celdas de mercurio ya no son consideradas una buena práctica industrial, aunque
este proceso parece estar en declive en todo el mundo aún representa el 15% de la demanda
mundial de Hg, lo que constituye una importante fuente local y mundial de contaminación
(Ullrich, 2007; Reis, 2009; Mahan y Warner, 2009). El cierre o la conversión de plantas de
cloro-álcali que emplean celdas de mercurio, constituye un enorme desafío principalmente
para países en desarrollo donde el cambio tecnológico es necesario por razones ambientales,
pero puede no ser económicamente viable.
En Cuba, la única instalación existente representa la principal fuente de contaminación por Hg
en el país se encuentra en la ciudad de Sagua la Grande en la región central del país. La actual
planta de cloro-álcali “Elpidio Sosa” (ELQUIM) tiene una capacidad diaria de producción de
48 toneladas de cloro gaseoso y 108 toneladas de sosa cáustica. Los lodos mercuriales
generados del proceso productivo en la planta de cloro-álcali durante la etapa de purificación
de la salmuera, representan un foco significativo de contaminación por Hg. Una vez que el
lodo es formado se realiza un proceso de estabilización con la adición de Na2S y es dispuesto
en nichos de concreto. El almacenamiento actual de estos residuos es inadecuado, lo que
permite que importantes cantidades de Hg puedan lixiviar de la matriz del lodo. La ocurrencia
con regularidad de desastres naturales como los huracanes (muy comunes en Cuba),
inundaciones y terremotos agravan los riesgos de dispersión del Hg en el ambiente (Busto,
2012). En el 2008 el gobierno cubano aprobó el cambio de la actual tecnología por membrana,
sin embargo, aunque este cambio evita futuras producciones de lodos mercuriales, miles de
toneladas de lodos actualmente están enterrados en nichos y requieren ser tratados pues
representan un peligro potencial para la salud humana y el medio ambiente.
Mucho se ha hablado de la contaminación en esta región del país, pero siempre en relación a la
contaminación de las aguas del Río Sagua la Grande como cuerpo receptor de los residuales
generados por la empresa, con un contenido superior al permisible de mercurio (Pilar, 2011) y
(Chabalina, 2011). Sin embargo, no ocurre así con el análisis de los suelos (Rodríguez, 2014)
y (Quero-Jiménez, 2015), los cuales solo han sido analizados una vez y en base a cantidades
totales de este metal obteniéndose resultados desfavorables para el medio ambiente (Quero-
Jiménez, 2015), cuyos resultados fueron inconclusos, pues no se llevaron a cabo los análisis
3
para conocer que otros metales pueden lixiviar de la matriz del lodo, ni se realizó la
evaluación de calidad de los suelos. Es por ello que proponemos el siguiente Problema
Científico:
No se ha realizado un estudio para evaluar la calidad del suelo aledaños a la Empresa
Electroquímica de Sagua. Cuya hipótesis de solución es la siguiente:
Es posible evaluar los parámetros de calidad de los suelos aledaños a la Empresa
Electroquímica de Sagua.
Por lo expuesto anteriormente se definen los siguientes objetivos de investigación:
Objetivo General:
Determinar parcialmente los parámetros de calidad de los suelos aledaños a la Empresa
Electroquímica de Sagua.
Para alcanzar el objetivo general planteado se proponen los siguientes Objetivos Específicos:
1. Llevar a cabo el muestreo de los suelos teniendo en cuenta las normas establecidas.
2. Determinar la concentración de mercurio en suelos usando determinación directa en
matriz sólida.
3. Realizar la caracterización química parcial de las muestras.
4. Correlacionar estadísticamente las concentraciones de Hg encontradas en las muestras con
los parámetros de calidad que son objeto de estudio.
4
‘‘Mirada de cerca, la vida parece una tragedia; vista de lejos, parece una comedia. Nunca te olvides de sonreír, porque
el día en que no sonrías será un día perdido. La vida es una obra de teatro que no permite ensayos. Por eso, canta, ríe,
baila, llora y vive cada momento, antes de que baje el telón y la obra termine sin aplausos. Hay que tener fe en uno
mismo. Aun cuando estaba en el orfanato o recorría las calles buscando qué comer, me consideraba el actor más grande
del mundo. La vida es maravillosa...si no se le tiene miedo. Sin haber conocido la miseria, es imposible valorar el lujo.
Más que maquinaria necesitamos humanidad, y más que inteligencia, amabilidad y cortesía. Fui perseguido y
desterrado, pero mi único credo político siempre fue la libertad.”
Charles Chaplin
1.1 El mercurio
Su nombre y símbolo (Hg) procede de hidrargirio, término hoy ya en desuso, que a su vez
procede del latín hidrargirium y de hydrargyrus, que a su vez proviene del griego hydrargyros
(hydros = agua y argyros = plata). El mercurio es un elemento que puede ser encontrado en
forma natural en el medio ambiente, aunque la mayoría de las veces su procedencia es de
carácter antropogénico. Su abundancia es del orden de los 0,08 ppm y su principal mineral es
el cinabrio (HgS), lo cual indica su gran atracción por el azufre.
Actualmente se usa para la fabricación de enchufes, rectificadores eléctricos, interruptores,
lámparas fluorescentes y como catalizador. Otro uso del mercurio es en la denominada
lámpara de vapor de mercurio como fuente de luz ultravioleta o esterilizador de agua, así
como la iluminación de calles y autopistas. El vapor de mercurio se utiliza también en los
motores de turbinas, reemplazando al vapor de agua de las calderas. Su uso se dirige también a
la industria de explosivos, y ha sido notable su uso por los dentistas como compuesto principal
en los empastes dentales, pero que ha sido sustituido hace poco tiempo (en los países más
desarrollados), por el bismuto de propiedades semejantes, ligeramente menos tóxico.
En el campo de la Química Orgánica se ha utilizado mucho como catalizador en diversos
procesos de síntesis como, por ejemplo, en la fabricación de alcohol sintético, acetileno,
acetona y algunos polímeros. Varios productos orgánicos de mercurio se han utilizado en la
agricultura como fungicidas, herbicidas, insecticidas y bactericidas. En la industria
farmacéutica se han elaborado medicamentos mercuriales con propiedades bactericidas y
antisépticas.
5
1.2 Propiedades del mercurio
1.2.1 Propiedades físicas y químicas del mercurio
Es un metal pesado, plateado que a temperatura ambiente es un líquido inodoro de un amplio
intervalo de temperaturas. Se alea con muchos metales (oro y plata) produciendo amalgamas,
pero no con el hierro.
Es insoluble en agua y soluble en ácido nítrico. Cuando aumenta su temperatura (por encima
de los 40 °C) produce vapores tóxicos y corrosivos, más pesados que el aire. Puede contraerse
y dilatarse muy uniformemente dentro de ciertos límites, no moja al vidrio, posee una baja
tensión de vapor y alta densidad (tabla 1.1). Posee forma romboédrica.
Tabla 1.1 Propiedades físicas del mercurio.
Densidad 13579,04 kg/m3
Punto de Ebullición 629,88 K
Punto de Fusión 234,32 K
Estado Ordinario Líquido
Entalpía de Vaporización 59,229 kJ/mol
Entalpía de Fusión 2,295 kJ/mol
Presión de Vapor 0,0002 Pa a 234 K
Estructura Cristalina Romboédrica
Calor Específico 140 J/(K*kg)
Conductividad Térmica 8,34 W/(K*m)
Velocidad del Sonido 1407 m/s a 293,15 K (20oC)
No es buen conductor del calor comparado con otros metales, aunque es buen conductor de la
electricidad. En la tabla periódica este metal se encuentra en el grupo-12 período 6 por lo que
es considerado anómalo en muchas de sus propiedades. Es un metal noble, ya que su potencial
redox Hg2+ /Hg es positivo (+0,85 V).
Su enlace metálico es débil y se justifica por la poca participación de los electrones 6s2 a la
deslocalización electrónica en el sistema metálico (efectos relativistas). Tiene una baja
entalpía de hidratación comparada con la de los elementos Zn2+ y Cd2+ con preferencia por la
coordinación dos en los complejos Hg. Tiene una capa de valencia constituida por un nivel (n-
6
1) d lleno seguido de dos electrones ns. Puesto que no se conocen compuestos formados por la
pérdida de electrones d, este elemento no se considera de transición. Sin embargo, en ciertas
características como lo es la formación de complejos con amoníaco, aminas y haluros, se
parecen a estos metales, pero, a diferencia de ellos, son malos formadores de complejos con
ligandos π aceptores (Greenwood, 1997).
Muchos iones tienden a formar complejos mucho más estables con el Hg que con el Hg+, por
lo que la estabilidad de éste último ion se torna relativa en presencia de tales agentes
acomplejantes, que obviamente modifican los potenciales del sistema. De hecho, todos los
aniones o ligandos tales como NH3, aminas, OH-, CN-, SCN-, S2-, etc. Que acomplejen o
precipiten al Hg2+, causan la desproporción del Hg22+. Son ejemplos los siguientes:
𝐻𝑔22+(𝑎𝑐)
+ 2𝑂𝐻−(𝑎𝑐) = 𝐻𝑔(𝑙) + 𝐻𝑔𝑂(𝑠) + 𝐻2𝑂
𝐻𝑔22+(𝑎𝑐)
+𝑆2−(𝑎𝑐) = 𝐻𝑔(𝑙) + 𝐻𝑔𝑆(𝑎𝑐)
𝐻𝑔22+(𝑎𝑐)
+4𝐶𝑁−(𝑎𝑐) = 𝐻𝑔(𝑙) + [𝐻𝑔(𝐶𝑁)4]2−(𝑎𝑐)
La reacción con el oxígeno es apreciable a 350oC aproximadamente, pero por encima de
400oC se descompone reversiblemente a las sustancias simples:
𝐻𝑔(𝑠) + 1
2𝑂2(𝑔)
𝐻𝑔𝑂(𝑠)
El Hg forma complejos con ligandos dadores de N, P y S, pero se resiste a formar complejos
con los dadores de O; también genera complejos muy estables con Cl, Br, I como corresponde
a un catión blando. La estabilidad de los complejos de Hg es mayor que la de los otros dos
elementos de su grupo, Zn y Cd, porque además de enlaces σ con hibridaciones adecuadas del
metal intervendrán enlaces π por la mayor expansión de los 5d del mercurio (efectos
relativistas), que inyectan carga a los d vacíos de los ligandos: se creará un sistema resonante
que es compatible con la asociación cuántica 10 del subnivel lleno 5d, reforzando a la vez los
enlaces metal-ligando por retrodonación. Esto es inusual, puesto que los iones más pequeños
forman normalmente los mejores complejos. No se conocen complejos con ligandos π, como
CO, NO o alquenos. Los complejos de Hg, son coloreados debido a la transferencia de carga
del metal al ligando (absorciones de transferencia de carga), y del ligando al metal que es más
patente en el mercurio de acuerdo a lo indicado antes (expansión 5d>4d). La mayoría de los
7
complejos de Hg son octaédricos distorsionados, con dos enlaces cortos y cuatro enlaces
largos (Greenwood, 1997).
1.3 Introducción a la contaminación por mercurio
1.3.1 El mercurio en el medio ambiente
Ampliamente distribuido en la naturaleza (Seigneur et al., 2001; Travnikov y Ryaboshapko,
2002; Dastoor y Larocque, 2004). Es un metal extremadamente volátil que puede ser
transportado a grandes distancias una vez que se ha emitido a la atmósfera; en la biosfera
circulan, por causas naturales, entre 30 000 y 150 000 toneladas del mismo, liberadas por
emanaciones gaseosas provenientes de la corteza terrestre y de los océanos (Dommergue et al.,
2002). Hace tan solo 15 años, alrededor de 10 000 toneladas anuales relacionadas con
actividades antropogénicas eran emitidas a la atmósfera (Nriagu, 1989).
Los niveles del mercurio medioambientales han aumentado considerablemente en reciente
años. Incluso las regiones sin las emisiones significantes, como el Ártico, son afectados por el
transporte transcontinental del mercurio. La valoración de mercurio global por el Programa de
Ambiente de Naciones Unidas (UNEP, 2002), afirma que casi cada parte del ecosistema de la
Tierra, incluso el aire, las tierras, sedimentos, y la vegetación, contiene algún mercurio debido
a la volatilización del mismo de la corteza de la tierra. Además, distinguió cuatro tipos de
emisiones: las fuentes naturales primarias, las antropogénicas primarias, fuentes de las
antropogénicas secundarias, re-movilización y re-emisión. Las fuentes naturales primarias de
mercurio incluyen erupciones volcánicas y emisiones de bosque, lagos y océanos
(Dommergue et al., 2002). Las fuentes naturales de mercurio son responsables del 40% del
mercurio total emitido anualmente (550 tonelada) a la atmósfera (Pacyna et al., 2001) y
(Pirrone, 2001).
Pueden distinguirse dos grupos de fuentes antropogénicas de mercurio: las fuentes
antropogénicas primarias y las fuentes antropogénicas secundarias. Las fuentes antropogénicas
primarias son aquellas donde el mercurio, de origen geológico, se moviliza y se libera al
ambiente. Las dos fuentes principales dentro de esta categoría son la minería y el quemando de
combustibles fósiles que contienen el mercurio como un contaminante del rastro.
Las fuentes de las antropogénicas secundarias son aquellas donde las emisiones ocurren por
uso intencional de mercurio, como son los procesos industriales, las aplicaciones dentales, o
en la artesanía y en pequeña escala la minería de oro. Las emisiones al ambiente pueden
8
ocurrir vía descarga directa de gases y a través de la generación de mercurio en el contenido
de las basuras (Pacyna et al., 2010).
Un cuarto tipo de emisión era distinguido por (UNEP, 2002), como la re-movilización y ser
re-emitido al aire. La re-movilización ocurre cuando mercurio que se ha tomado fuera de la
circulación atmosférica y se libera de nuevo. Por ejemplo, el mercurio en tierras o sedimentos
puede ser re-movilizado por lluvia o diluvios para entrar en el sistema acuático. El mercurio
subido por la vegetación puede re-emitirse a la atmósfera durante fuegos del bosque o la
biomasa que se quema (UNEP, 2008). Según (Reis et al., 2009) las emisiones antropogénicas
(la industria y minado, entre otros) están llevando a un aumento general en la contaminación
del mercurio medioambiental en las balanzas locales, regionales y globales.
Como resultado, las emisiones antropogénicas de Hg y su deposición atmosférica global está
aproximadamente, en proporción, tres veces superior que en los tiempos preindustriales y ha
aumentado por un factor de 2-10 en alrededor de la mayoría de las regiones industrializadas
(Meili, 1995; Bergan et al., 1999; Martinez-Cortizas et al., 1999; Lamborg et al., 2002).
1.3.2 Impactos negativos de la contaminación por mercurio
El mercurio existe en el medio ambiente en un número significativo de formas incluyendo el
mercurio elemental Hg0, y mercurio inorgánico (Hg2+ y Hg+), así como en la formación de
compuestos orgánicos. Estas formas tienen diferentes propiedades físico-químicas (Clarkson,
1997) y (Goldman y Shannon, 2001).
Una vez en el ambiente, este está sujeto a entrar en reacciones que lo pueden acomplejar,
principalmente a través de la oxidación-reducción y reacciones de metilación-dimetilación que
involucran a las bacterias, y para englobar todos esos procesos está lo que es conocido como el
“ciclo del mercurio” que se muestra en la figura 1.1.
Fig. 1.1 Ciclo sistemático del mercurio (Subir et al., 2011).
9
El mercurio inorgánico y el metilmercurio se acumulan en los sedimentos y en los seres vivos,
particularmente en peces y moluscos (Aceto et al., 1995), lo que aumenta considerablemente
su toxicidad. Se estima que el factor de bioconcentración del agua al músculo del pez puede
exceder valores de hasta un millón de veces (MAYASA, 2000) y (USEPA, 2001). La
toxicidad del mercurio se origina fundamentalmente por su interacción con los grupos
sulfhidrilos (-SH) presentes en las moléculas de origen biológico (Bramanti et al., 1999).
Los impactos significantes y negativos a la salud humana y el ambiente puede ponerse en
correlación con su toxicidad, alta volatilidad, y persistencia en el ambiente y posibilidad de
bio-acumulación (Zhang et al., 2009). Después de más de 50 años del desastre de Minamata en
Japón, los efectos negativos en el ambiente y la salud humana debido al envenenamiento por
metilmercurio todavía se observan.
Los compuestos orgánicos son la fuente principal de contaminación humana, donde de todos
ellos, los compuestos organo-mercuriados son los más fuertemente acumulado en los
organismos vivientes (Sharma, 1993). El metilmercurio es el más estable de los compuestos
organo-mercuriados y es la preocupación primaria con respecto a la exposición humana a este
tipo de sustancia (European-Commission, 2006). Estudios experimentales en animales
evidencian que los efectos tóxicos pueden observarse a corto y largo plazo debido a las
exposiciones a este metal.
Los niveles de metilmercurio en aguas naturales son habitualmente más bajos que los de
mercurio inorgánico y se encuentran alrededor de los 0,05 ng L-1 (Horvat y Bloom, 1993).
Esto es debido a la dificultad de las reacciones de metilación, acelerada por microorganismos
(Mauro y Melamed, 1999; O’Neill, 1999; Pongratz, 1999; Hintelmann et al., 2000;
Lambertsson et al., 2001) y a su fácil descomposición facilitada por la radiación UV del sol
(Sánchez, 1998).
Se ha demostrado en varios estudios el impacto medioambiental de emisiones de Hg
(Lodenius y Tulisalo, 1984; Baldi, 1984; Maserti y Ferrara, 1991; Gonzalez, 1991) que los
lugares de trabajo que presentan las fuentes potenciales más grandes de exposición profesional
al mercurio lo constituyen las industrias cloro-álcali y las minas de cinabrio (Dikshith et al.,
2003). Por otro lado, la succión dietética es otra de las fuentes más importante de exposición al
mercurio, y a modo de ejemplo podemos mencionar a los peces y otros productos como el
marisco, que son las fuentes dominantes de este metal en la dieta humana.
10
Para la salud humana se han puesto en correlación varias enfermedades con la contaminación
del mercurio que depende del compuesto de mercurio y el tiempo y cantidad a que el humano
ha sido expuesto. Este es un metal muy tóxico que afecta los sistemas nervioso y
cardiovascular. Síntomas como náusea, vómito, diarrea y el daño del riñón severo pueden
ocurrir debido a la exposición a altas dosis de mercurio en un período corto de tiempo. Las
alucinaciones, pérdida de memoria, daño del nervio y la incapacidad para concentrarse
también pueden presentarse. Los síntomas también incluyen temblores, la pérdida de
sensibilidad dérmica y, en los casos raros, incluso la parálisis y muerte (Nierenberg et al.,
1998). Puede causar enfermedades degenerativas crónicas del sistema nervioso como la
enfermedad de Alzheimer (Clarkson, 2002).
Por otro lado, los impactos negativos de contaminación del mercurio en el ambiente son
principalmente debido a su potencial de biomagnificación, bioconcentración y bioacumulación
a lo largo de la cadena alimenticia (Yi et al., 2011). Durante las últimas décadas, el
conocimiento de la salud medioambiental y humana ha llevado a las regulaciones más fuertes
contra las emisiones del mercurio (Schroeder, 1998).
1.3.3 Contaminación global debido a la industria cloro-álcali
La industria de cloro-álcali representa a la tercera mayor usuaria del mercurio mundial
(AMAP/UNEP, 2008). En este proceso, se usan cantidades muy grandes de mercurio líquido
como cátodo en las células electrolíticas para producir el cloro, hidróxido de sodio e hidrógeno
por la electrólisis de solución de la salmuera (Southworth et al., 2004). En los Estados Unidos,
fue estimado que las plantas de cloro-álcali (MCCAPs) son las más grandes fuentes de
contaminación por la combustión del mercurio antropogénico atmosférico, emitiendo 6,5 ton y
las 14 plantas que operan desde 1994-1995 son las responsables de esta contaminación
(USEPA, 1997). En el 2000 la industria de cloro-álcali era responsable del 17% (40,4 ton/y)
de las emisiones antropogénicas de mercurio total en Europa (Pacyna et al., 2006) y solo en
Europa occidental, las emisiones del mercurio totales al aire, agua y productos desechados de
las plantas cloro-álcali eran 9,5 tonelada en 1998. La producción anual de Hg en basuras de las
plantas de cloro-álcali, se han estimado, sólo en la Unión Europea, en aproximadamente 990
toneladas (Mukherjee et al., 2004). Existen tres tecnologías que se usan en la producción
electrolítica, célula del diafragma, célula del mercurio y célula de la membrana (Schmittinger,
1991).
11
En el proceso de cloro-álcali celular, el mercurio elemental (Hg0) se usa como un cátodo
fluido en las células electrolíticas donde el proceso puede ser dividido en tres fases grandes, la
purificación de la salmuera, la electrólisis, y purificación de los productos obtenidos (Melián-
Martel et al., 2011).
El Hg de la célula electrolítica consiste en un electrodo, en la sección del electrodo, el cloruro
de sodio (NaCl) de la solución de la salmuera fluye concurrentemente sobre el Hg0 (cátodo);
una densidad alta es aplicada entre el Hg0 (cátodo) y los ánodos de metal, y el gas cloro (Cl2);
la amalgama está separada de la salmuera en el fin de la descarga y entonces es aquí donde el
agua des-ionizada se agrega. En la descomposición, la amalgama se vuelve del ánodo a un
cátodo por un circuito corto de pelotillas de grafito, se produce el gas hidrógeno (H2) e
hidróxido de sodio más la liberación del Hg0.
El Hg0 se recicla entonces al final del proceso (Kinsey et al., 2004). En el proceso
electroquímico, las basuras sólidas de mercurio se forman en la salmuera, en la fase de la
purificación antes de atravesar las células electrolíticas. Se agregan varios compuestos a la
salmuera como un agente precipitante para quitar calcio y magnesio seguido por una filtración.
Después de que el filtro se lava, la pérdida con el agua va a una piscina de recirculación,
donde el mercurio está en forma sólida en la suspensión. Luego, se bombea a una ampolla y se
agrega Na2S para estabilizar (Gonzalez, 2004) ya que se forma HgS. Brandon (Brandon et al.,
2001) reporta que también puede agregarse a las soluciones acuosas H2S (conteniendo iones
Hg2+) para formar HgS negro (metacinabario).
De la comparación con la tecnología de diafragma o de membrana, la tecnología celular de
producción de mercurio tiene la ventaja que el producto cáustico, de una pureza alta, se
produce por la purificación de la salmuera de manera simple. No obstante, es la tecnología
más hostil medioambientalmente, por consiguiente, su uso está rechazado, por lo menos en
algunas regiones y se utilizan productos alternativos, o se adoptan otros procesos (UNEP,
2008). Considerando esto, nuevas tendencias en el uso de este tóxico metal han estado
surgiendo. Por ejemplo en la Unión Europea existe la tendencia de usar menos o ningún Hg en
las baterías, lámparas y amalgamas (Mukherjee et al., 2004).
12
1.4 Contexto cubano de la contaminación
1.4.1 Breves consideraciones de las afectaciones de los suelos cubanos
Los procesos de degradación (erosión, compactación, acidificación y salinización) traen
consigo el detrimento de los rendimientos agrícolas debido al deterioro de las propiedades
físicas, químicas y biológicas. La Organización de Naciones Unidas para la Alimentación y la
Agricultura (FAO) ha considerado que el actual modelo de producción agrícola que predomina
hoy es inadecuado para los nuevos retos de la seguridad alimentaria del siglo XXI (FAO,
2015), precisándose que lo existente hoy es un modelo que no evita la degradación de los
suelos y la pérdida de la biodiversidad.
Los suelos cubanos están grandemente afectados por la erosión, siendo éste uno de los
fenómenos que más incide. Se estima que cerca de tres millones de hectáreas se hallan
erosionadas. Mediante dicho proceso, la acción del agua y el viento despoja al suelo de las
capas fértiles. Y aun cuando la salinización no sea uno de los procesos que de forma natural se
manifieste en el país, sí se evidencia la salinización antrópica, a causa del manejo inadecuado
de los suelos (Ceballos-Gozález A., 2015).
Es por ello que con el objetivo de contrarrestar los efectos inmediatos de la degradación e ir
previendo las consecuencias a más largo plazo, se han puesto en prácticas varias estrategias en
el país. Una de ellas es el Programa Nacional de Mejoramiento y Conservación de los Suelos,
iniciado en el año 2000 y rectorado por el Instituto de Suelos del Ministerio de la Agricultura.
Para el cual anualmente se destinan cerca de veinticuatro millones de pesos para este
programa, con el objetivo de financiar la implementación de medidas que favorezcan la
conservación de la tierra. El Programa Nacional contra la Desertificación y la Sequía también
forma parte de este proyecto (FAO, 2015).
Desde esta perspectiva, destacan las tareas que se impulsan de conjunto con la FAO para el
estímulo a la adopción de técnicas de conservación agrícolas, como parte del Marco de
Programación del País 2013-2015 entre Cuba y la FAO (FAO, 2015).
Se destaca que Cuba es uno de los treinta y dos países del mundo que desde 1965 tiene
clasificación de los suelos propia; mientras que la mayoría de los países usa la clasificación
norteamericana o el referencial mundial de suelos. Y en América Latina nadie tiene un mapa
de suelos a escala 1:25 000 (concluido en 1990), es decir un mapa tan detallado.
13
1.4.2 La industria cloro-álcali en Cuba
En Cuba la producción de cloro y sosa cáustica usando el mercurio y tecnologías celulares
data de los años treinta, cuando una pequeña industria cloro-alcalina se instaló en el Sagua la
Grande, en la región central del país. La planta pasó a través de varios dueños y nombres
comerciales adoptados a lo largo de los años. Debido a un crecimiento de la población del país
y un aumento de la actividad económica e industrial después de 1959, se encontró que la
capacidad de esa planta de cloro-álcali era insuficiente debido a que había un aumento en la
importación de estos productos. Fue entonces cuando una nueva planta cloro-alcalina “Elpidio
Sosa” (ELQUIM) con capacidad de producción más alta fue instalada. Actualmente, la planta
electroquímica “Elpidio Sosa” es la única industria de su tipo en el país. Cubre la demanda
doméstica para estos productos, y el sobrante se exporta a la región del Caribe. La reacción
que sigue el proceso es la siguiente:
2𝑁𝑎𝐶𝑙 + 2𝐻2𝑂𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎→ 𝐶𝑙2 + 𝐻2 + 2𝑁𝑎𝑂𝐻
El proceso que ocurre es físico, químico y electrolítico y está basado en la descomposición de
una solución de cloruro de sodio mediante la corriente eléctrica. La tecnología de producción
mediante mercurio utiliza a esta sustancia como agente intermediario entre dos etapas:
La primera etapa ocurre en la celda o electrizador donde la solución de cloruro de sodio se
descompone al paso de la corriente eléctrica desprendiéndose el cloro gas en el ánodo y
formándose una amalgama de sodio en el cátodo.
La segunda etapa ocurre en los descomponedores donde la amalgama de sodio en un medio
acuoso se descompone en presencia de grafito, formándose la sosa cáustica y liberándose el
hidrógeno según la reacción:
𝑁𝑎𝐻𝑔 + 𝐻2𝑂 → 1 2⁄ 𝐻2 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 + 𝑛𝐻𝑔
El hidrógeno es enfriado y tratado químicamente para eliminar el mercurio arrastrado del
proceso, el hidróxido de sodio es enfriado y filtrado a través de un carbón activo especial para
eliminar el mercurio que arrastra del sistema. Además, se recupera el mercurio de los
desechos mercuriales en un destilador, que trabaja en condiciones de altas temperaturas y
bajas presiones. El diagrama de flujo de las celdas electrolíticas y las materias primas (Intuye,
2011) se muestran en el (anexo 1 y 2).
Las figuras 1.3 y 1.4 muestran la vista actual de la Empresa y el mapa de la región de Sagua la
Grande, respectivamente.
14
Fig. 1.2 Mapa de la región de Sagua la
Grande.
Fig. 1.3 Vista actual de la Empresa
Electroquímica de Sagua.
1.4.3 Contaminación en la región de Sagua la Grande
La tecnología de cátodo de mercurio ha provocado fenómenos de contaminación en varios
países. Así esta fábrica fue equipada con un sistema de tratamiento de reconocida eficiencia
para las aguas residuales mercuriales generadas, sin embargo, diversos problemas, tanto de
diseño como tecnológicos, propiciaron el mal funcionamiento del sistema depurador y el
vertimiento, en numerosas ocasiones, de aguas residuales con contenido de mercurio superior
al permisible al río Sagua la Grande, propiciándose la acumulación de mercurio, tanto en los
sedimentos (Bolaños-Alvarez et al., 2016) y (Díaz-Asencio et al., 2009) como en organismos
acuáticos del río, lo que provocó que se alcanzaran contenidos de hasta tres órdenes de
magnitud superiores a los naturales. La figura 1.5 muestra la magnitud de la contaminación
del río Sagua la Grande y la figura 1.6 se observa cómo las aguas del río son utilizadas para el
proceso agrícola.
15
Fig. 1.4 Residuales industriales vertidos al
Río Sagua.
Fig. 1.5 Cultivo de papa regado con las aguas
del río.
La afectación también alcanzó a la bahía de Isabela, aunque restringida fundamentalmente a
la zona comprendida entre las dos desembocaduras del río.
Un estudio realizado demostró que la cuenca del río Sagua la Grande (el mayor de la
provincia) recibe una gran carga contaminante que afecta la calidad del agua para todos los
usos y se toman pocas medidas para evitarlo. Otros análisis realizados en puntos de muestreo
del rio antes de entrar a la cuidad y después del puente del Triunfo (a la salida de la cuidad),
arrojaron que los 𝑆𝑂42− aumentaron de 44 a 54 mg/L, el calcio de 98 a 174 mg/L, el magnesio
de 25 a 40 mg/L, el sodio de 95 a 105 mg/L, las sales solubles totales aumentaron hasta 1046
ppm, la dureza del agua se duplicó de 350 -600 mg/L y los coliformes aumentaron de 34 a
276 mg/L, por lo que, si esta agua no tiene un buen tratamiento no puede ser utilizada para el
consumo humano. Además según los análisis realizados a cada fuente contaminante de la
cuenca lo que vierte la planta de cloro-sosa al río, es perjudicial para la fauna, la flora y los
suelos pues esta agua se utiliza para el riego de todas las áreas aledañas y los vertimientos
salen con un pH de 9,0; una conductividad de 2720 μS/cm con un límite máximo permisible
de 2000 μS/cm, la demanda química de oxígeno (DQO) de un límite de 90 a 1328 mg/L y la
demanda bioquímica de oxígeno de un límite permisible de 40 a 642 mg/L lo que afecta la
vida acuática y no pueden verterse al río, según la NC 27: 2012.
Estudios realizados por Díaz-Asencio et al. (2009) recientemente han demostrado que la
acumulación de Hg y Pb en sedimentos ha ido creciendo con el decursar de los años y que el
Río Sagua es el que más carga contaminante recibe en el ambiente costero cubano. El registro
16
mostró un enriquecimiento fuerte de concentraciones del Hg en las últimas décadas, causadas
por el tratamiento incompleto de basuras industriales de una planta de cloro-álcali con
tecnología de celda de Hg. Por su parte los análisis de sedimentos mostraron un aumento
gradual de la concentración a partir de los años 1920. Los flujos de ambos metales han
aumentado en los últimos 25 años con valores de velocidad media acumulada que alcanzan
los 0,5 y 3,9 g cm-2y-1 para el Hg y el Pb respectivamente.
Sin embargo, no se han encontrado reportes de análisis de Hg y otros metales en suelos
aledaños a la Empresa Electroquímica de Sagua ni estudios recientes de calidad de esa matriz.
1.5 Técnicas analíticas usadas en la determinación de
mercurio en suelos
La determinación de mercurio en suelos, mayormente antropogénico, se lleva a cabo por una
gran variedad de técnicas analíticas las cuales presentan desde un equipamiento sofisticado
hasta el más simple de los ensayos.
En la búsqueda bibliográfica llevada a cabo se evidencia que el método de absorción atómica
ha sido ampliamente utilizado para la determinación de mercurio en diversas matrices, a
través de la generación de vapores fríos de este metal, desde hace varios años (Fang, 1999;
Río-Segade, 1999; Pereira Monteiro et al., 2002; Río-Segade, 2003); debido
fundamentalmente a la elevada sensibilidad, bajo costo, simplicidad y rapidez de los análisis.
La literatura recomienda el uso del analizador automático (Carrasquero y Adams, 2002) el
cual permite la cuantificación directa de Hg en las muestras sin necesidad de una
mineralización. En este equipo el Hg es directamente volatilizado de la muestra por calor y
preconcentrado en un hilo de oro. Posteriormente esta amalgama es nuevamente calentada y
el elemento es analizado por la técnica del vapor frío. Estos análisis fueron realizados en el
Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología, del Consejo Superior de Investigaciones
Científicas de Salamanca, España.
Se realiza una especiación para el mercurio orgánico que está presente en las muestras de
suelos, la cual incluye un lixiviando ácido de la tierra seguido por un disolvente orgánico: el
extracto y un re-extracto con un reactivo acuoso selectivo. La separación y cuantificación de
organomercurio de los compuestos es logrado por la técnica de electroforesis capilar, mientras
se usa un sistema ultravioleta visible para la detección (HPCE-UV). También se analizó la
17
influencia de la luz y la temperatura sobre el formulado químico usado como extracto acuoso
(Gaona y Valiente, 2003).
Otras de las técnicas analíticas usadas con éxito en la literatura es la referente a la evaluación
de las tierras y sedimentos contaminados por fluorescencia de rayos-X de reflexión total
(TXRF). Se analizaron 320 muestras y de determinó además de mercurio otros metales como
antimonio, arsénico, cadmio, cromo, hierro, níquel, selenio, plata, vanadio y zinc; los cuales
estaban presentes en una amplia gama de concentraciones. Es válido mencionar que para
llevar a cabo la digestión ácida se usa un sistema de microondas. La TXRF es una técnica
analítica establecida para la determinación de elemento de rastro en los varios tipos de
muestras. También para la determinación de elementos del rastro se usaron métodos como la
espectrometría de emisión óptica con plasma acoplado por inducción (ICP-OES),
espectrometría de masa con plasma acoplado por inducción (ICP-MS) y espectroscopia de
adsorción atómica (AAS), este último de acopló con un dispositivo de vapor frío (CV) para la
determinación de Hg (Stosnach, 2006).
Según (Han, 2005) se realiza un estudio para validar la determinación de mercurio por
espectroscopia de emisión atómica con plasma acoplado por inducción (ICP-AES). Se
comparó este método con la espectrometría de masa con plasma acoplado por inducción (ICP-
MS) y la espectroscopia de adsorción atómica (AAS), este último se acopló con un dispositivo
de vapor frío (CV) para la determinación de Hg. Las concentraciones de mercurio en las
tierras y tejidos de la planta determinados por ICP-AES eran 92,2% y 90,5% de aquéllos
determinados por CVAAS e ICP-MS, respectivamente. La digestión de muestras de la tierra
con 4molL-1 de HNO3 y la medida directa por ICP-AES sin la reducción de Hg2+ a Hg0 dieron
un valor razonable y la recuperación aceptable (92%), para la determinación de Hg en las
tierras.
Cattani (Cattani et al., 2008) en su trabajo determina las formas químicas (especies) del
mercurio en la tierra. Para ello, analiza ocho muestras de tierra contaminadas con
concentraciones de Hg que oscilaban entre de 1,31 a 21,7 mg kg-1, reunidas de diferentes
profundidades (0–10 y 40–50 centímetros) cerca de un sitio industrial abandonado en Val
Basento (Italia). Utiliza dos técnicas analíticas innovadoras: HPLC-ICP-MS y la pendiente del
difusivo en películas delgadas (DGT). El procedimiento analítico de HPLC-ICP-MS fue
validado. En todas las muestras, la única especie encontrada en la tierra y disolución de la
18
tierra fue MeHg+ y Hg2+. La proporción de MeHg+/Hgtot fue de 0,05% a 0,82%
respectivamente. Los resultados de DGT sugieren que el mercurio en la solución está
disponible para la captación, y ese mercurio se proporciona de la tierra a la solución. Este
estudio confirmó las técnicas HPLC-ICP-MS y técnicas de DGT son las herramientas
convenientes para la estimación de Hg y evaluación del riesgo de contaminación de las tierras.
Por otra parte, Wuilloud et al. (2002) desarrolló una metodología para la determinación de
mercurio en muestras de suelo y aguas con pre-concentración. Se determinó a través de un
sistema de espectrómetro de emisión óptica de plasma acoplado por inducción con un sistema
de inyección de flujo de generación de vapor frío. El mercurio se extrajo como mercurio-2-(5-
bromo-2-pyridylazo)-5-diethylaminophenol. La generación de vapor frío se desarrolló de 100
mL de la fase surfactante y se redujo por medio de cloruro estañoso (SnCl2). Un estudio
exhaustivo mostró que el más bajo límite de detección se obtuvo bajo las condiciones óptimas
y eran 4 ngL-1. El gráfico de la calibración que usa la pre-concentración muestra linealidad
con un coeficiente de la correlación de 0,9998. El método se aplicó con éxito a la
determinación de mercurio en las muestras de agua.
La amplia gama de artículos consultados nos brinda también una técnica (Kannamkumarath et
al, 2002) donde se unen algunos aspectos básicos y prácticos de la electroforesis capilar con
espectrometría de masa con plasma acoplado por inducción (CE-ICP-MS), en este artículo, se
repasa, con el énfasis el uso de esta unión para llevar a cabo la especiación elemental en el
análisis. Se introducen los principios de las técnicas de CE e ICP-MS, mientras que su unión
es discutida. Se informa de manera breve acerca de la sus ventajas y limitaciones. También se
discuten algunos problemas involucrados en la especiación elemental, que pudieran aparecer
en el futuro.
En la bahía de Cienfuegos, Díaz Rizo et al. (2013) determina las concentraciones de metales
pesados y radionúclidos naturales en suelos superficiales (0-10 cm) mediante las técnicas de
fluorescencia de rayos X y espectrometría gamma, respectivamente. Los resultados de la
medición de metales pesados mostraron que las concentraciones promedio de Ni, Cu, Zn y Pb
en los suelos estudiados son superiores a los valores correspondientes de fondo. El cálculo del
índice de contaminación integral permitió determinar que estos suelos presentan una
contaminación severa por metales pesados.
Se determinó (Rojas de Asturdillo et al., 2008) las concentraciones de mercurio total, en cada
fracción geoquímica de suelos, en la superficie y hasta una profundidad de 20 cm, de nueve
19
localidades alrededor del río Cuyuní de Las Claritas, ciudad minera del estado Bolívar,
usando espectrometría de absorción atómica con vapor frío y microscopía electrónica de
barrido (MEB), mediante electrones retrodispersados (BSE) y microanálisis por dispersión de
energía (EDS). Las concentraciones de mercurio oscilaron entre 0,05 y 1,90 μg.g-1, siendo la
más elevada encontrada alrededor del río San Isidro. Las mayores concentraciones del metal
en seis localidades se encontraron a nivel superficial (de 0 a 5 cm) y en las partículas de
suelos más finas (≤63 μm). Mayoritariamente, el mercurio estuvo asociado a las sustancias
húmicas y al azufre. Es de resaltar que el mercurio, a pesar de ser un contaminante tóxico,
forma parte de los elementos mayoritarios en el suelo del sector estudiado. Los valores de
mercurio estuvieron por encima de los límites internacionales establecidos para suelos, por lo
que es necesario tomar medidas para minimizar su presencia en la zona. Por otra parte, los
resultados demuestran que la MEB puede ser una técnica viable para evaluar contaminación
mercurial en suelos en forma preliminar, debido a la rapidez de análisis.
1.6 Consideraciones de la calidad de los suelos
Los suelos son sistemas complejos donde ocurre una vasta gama de procesos químicos, físicos
y biológicos de los cuales existe una gran variedad en la tierra. La evaluación de la calidad del
suelo, o su interpretación, deberían ser consideradas como un proceso a través del cual los
recursos edáficos son evaluados sobre la base de las funciones del suelo y de los cambios en
las funciones, que surjan en respuesta a un estrés natural o introducido, o de una práctica de
manejo.
Para captar la naturaleza holística de la calidad o salud del suelo deberán ser medidos todos
los parámetros. Sin embargo, no todos los parámetros tienen la misma relevancia para todos
los suelos, o situaciones. Un grupo mínimo de propiedades del suelo, o indicadores, de cada
uno de las dos componentes del suelo son seleccionados sobre la base de su aptitud para
indicar la capacidad del suelo para funcionar en usos y climas determinados. El adecuado uso
del equipo y la correcta interpretación de los resultados dependen de lo bien que sean
interpretados los indicadores con relación a uso de las tierras y objetivos ecológicos.
1.6.1 Selección y toma de la muestra
La toma de la muestra del suelo es a la vez el primer paso y la mayor fuente de errores en un
programa de evaluación de la contaminación del suelo. Del rigor con que se realice esta
actividad dependerá en gran medida la calidad de los análisis, así como las recomendaciones
20
de las técnicas de remediación que pueden ser utilizadas para minimizar las cargas
contaminantes (NC-XX:2009). No debe olvidarse al diseñar la toma de las muestras en la fase
de investigación exploratoria que esta tiene un carácter dilucidario en relación a la presencia
de contaminación, por lo que deberá ser enfocada hacia el muestreo de aquellos puntos en los
que la probabilidad de detectar contaminación sea mayor. Las muestras tomadas contribuyen
a la toma de decisiones en el análisis y, por mucho cuidado que se ponga en su realización, y
muy sofisticados que sean los aparatos que se usen en él, no sirve de nada si se ha realizado
sobre una muestra no representativa.
Se recomienda tomar las muestras de suelo a lo largo de ejes trazados en la dirección de
hipótesis, de máxima variación de la concentración de los contaminantes, es decir una
distribución: sistemática de gradiente, el cual se aplica cuando se sospecha una distribución
heterogénea en el gradiente de contaminación según muestra la
figura 1.7.
Fig. 1.7 Distribución sistemática de gradiente.
1.6.2 pH
El pH del suelo tiene un efecto marcado sobre su fertilidad. La reacción del suelo es una
propiedad importante que tiene influencia sobre sus características físicas, químicas y
biológicas. El pH del suelo puede evaluarse de diferentes maneras de acuerdo al objetivo
perseguido (NC-ISO10390:1999):
pH actual: considera el H3O+ presente en una suspensión del suelo, en una relación suelo:
agua de 1:2,5. Estos iones actúan directamente sobre el sistema radicular y en la dinámica de
los elementos nutritivos del suelo.
pH potencial: está relacionado con la reserva ácida en los sitios de intercambio de los coloides
del suelo. Se determina en una relación suelo: cloruro de potasio 1mol.L-1 de 1:2,5.
Para realizar la medición de esta propiedad se debe alcanzar un equilibrio que en muchos
suelos se alcanza antes de las dos horas, mientras que en otros suelos contaminados o que
contengan carbonato de calcio, el equilibrio del pH puede que no se alcance en el tiempo
21
especificado. Consecuentemente se podrían obtener valores muy bajos o muy altos de pH
comparados con los obtenidos naturalmente en las situaciones de equilibrio, lo que es debido
a los lentos cambios en el sistema buffer. Para comprobar cuándo es este el caso, las
mediciones de pH deben hacerse por lo menos en dos tiempos diferentes entre 2 y 24 horas
después de la agitación. En este caso, dos o más valores de pH deben ser reportados para
indicar el pH aproximado del suelo (NC-ISO10390:1999).
La importancia de medir el pH de un suelo radica en ser el indicador principal en la
disponibilidad, movilidad, solubilidad y absorción de metales pesados y nutrientes del suelo
por parte de las plantas, ya que muchos de estos elementos tienen la máxima solubilidad a pH
de 6 a 7 decreciendo por encima y por debajo de tal rango. Este está influenciado por la
composición y naturaleza de los cationes intercambiables, la composición, naturaleza y
concentración de las sales solubles; y la presencia o ausencia de yeso y carbonatos de metales
alcalinos- térreos (Cano García, 2015). Entre las interferencias se puede mencionar que
debido a que el pH del suelo es medido en una matriz acuosa como agua o una solución de
sales diluidas, es dependiente del grado de dilución (relación suelo-dilución). Cuando se mide
en agua es importante controlar el agua adicionada.
1.6.3 Materia orgánica
La materia orgánica que contiene el suelo procede tanto de la descomposición de los seres
vivos que mueren sobre ella, como de la actividad biológica de los organismos vivos que
contiene: lombrices, insectos de todo tipo, microorganismos, etc. La descomposición de estos
restos y residuos metabólicos da origen a lo que se denomina humus, que en su composición
se encuentra un complejo de macromoléculas en estado coloidal constituido por proteínas,
azúcares, ácidos orgánicos, minerales, etc., en constante estado de degradación y síntesis. El
humus, por tanto, abarca un conjunto de sustancias de origen muy diverso, que desarrollan un
papel de importancia capital en la fertilidad, conservación y presencia de vida en los suelos. A
su vez, la descomposición del humus en mayor o menor grado, produce una serie de
productos coloidales que, en unión con los minerales arcillosos, originan los complejos
órgano minerales, cuya aglutinación determina la textura y estructura de un suelo. Estos
coloides existentes en el suelo presentan además carga negativa, hecho que les permite
absorber iones H+ y cationes metálicos (Ca2+, Mg2+, K+, Na+) e intercambiarlos en todo
momento de forma reversible; debido a este hecho, los coloides también reciben el nombre de
complejo absorbente (Cano García, 2015). La materia orgánica juega un papel importante en
22
la mejora de la disponibilidad de micronutrientes (principalmente Fe, Zn, Cu) para las plantas,
así como en la reducción de los efectos tóxicos de los cationes libres. Muchos metales que
precipitarían en suelos en condiciones normales, se encuentran mantenidos en la solución del
suelo en forma quelatada, siendo probable que los micronutrientes sean transportados hacia
las raíces de las plantas en forma de quelatos complejos solubles.
Este indicador de la calidad mejora la nutrición en fósforo, ya que favorece el desarrollo de
microorganismos que actúan sobre los fosfatos, que puede ser encontrar su explicación en la
posibilidad de que la formación de complejos arcillo-húmicos o la quelatación contribuyan a
solubilizar los fosfatos inorgánicos insolubles. Las sustancias húmicas aumentan la liberación
de potasio fijado a las arcillas, además de que la mayor parte del nitrógeno almacenado en el
suelo se encuentra en forma orgánica (Cano García, 2015).
Este indicador interviene en algunos procesos como son: regulación del pH, disminución de la
lixiviación de nutrientes, aumento en la retención del agua, entre otros (Acosta Alvarez,
2007).
1.6.4 Conductividad eléctrica
Desde el punto de vista analítico la conductividad indica la presencia de iones, sus
concentraciones total y relativa, su movilidad, la temperatura del líquido y su contenido de
sólidos disueltos, pero no permite discernir cuál es su composición cuantitativa. La misma
está directamente relacionado con la presión osmótica y tiene gran importancia en la
absorción de agua por las plantas y por lo mismo influye en la producción, de aquí el interés
de esta medida. La determinación de la conductividad eléctrica es por lo tanto una forma
indirecta de medir la salinidad en extractos de suelo. La conductividad eléctrica se puede
complementar con la determinación bases intercambiables (K+, Ca2+, Mg2+, Na+). En algunas
ocasiones, se reporta en unidades de deciSiemens por metro (dS/m), que equivalen al valor de
mS/m dividido por 100.
1.6.5 Fósforo y potasio móviles
Debido a su reactividad, el fósforo elemental (P) no se encuentra nativo en la naturaleza, sin
embargo, son muy comunes los compuestos orgánicos y principalmente minerales que
contienen fósforo, ejemplo de ello es la apatita, una importante fuente de este elemento. El
fósforo es absorbido por las plantas, en forma de iones fosfatos PO4H2- y PO4H
2-,
dependientes del pH, los que provienen de los restos de materia orgánica en descomposición y
23
de las rocas del suelo. Este es un macronutriente esencial para los microrganismos y las
plantas, que lo necesitan para completar su ciclo de producción, junto con el nitrógeno y el
potasio, aunque puede ser un nutriente limitante, ya que es un componente de los ácidos
nucleicos y de los fosfolípidos. Actúa en la fotosíntesis, respiración, almacenamiento,
transferencia de energía, división celular y muchos otros procesos (SERFE, 2000). El fósforo
se mueve muy poco en la mayoría de los suelos; por lo general se queda en el lugar donde se
ha depositado; por lo que se puede concluir que las pérdidas por lixiviación son ínfimas,
ocurriendo las pérdidas importantes únicamente por escurrimiento y la extracción de la
cosecha. Los análisis de este elemento sirven fundamentalmente para el control de la
dosificación de productos químicos en tratamientos de agua o suelos, o como un medio para
determinar que un sistema presenta contaminación por exceso de este compuesto (SERFE,
2000).
El contenido de potasio en el suelo relativamente elevado, pero la mayor parte no es
intercambiable y por ello no puede ser aprovechado por la planta. Este elemento en el suelo
proviene de minerales que lo contienen a él, como la biotita y la moscovita, mediante los
procesos de meteorización. Es absorbido en forma de catión (K+) que se encuentra soluble en
el suelo (Vázquez-Becalli y Torres, 1995). El potasio tiende a permanecer en el lugar en que
se ha depositado. Su movimiento, si lo logra, se realizará por difusión en un movimiento lento
y a corta distancia, por lo que las condiciones de sequía hacen a este movimiento aún más
lento, (SERFE, 2000). Debido a que estos elementos son altamente inmóviles deben ser
colocados cerca de las raíces cuando se apliquen como fertilizantes. La dinámica de
solubilización y de absorción de estos por las plantas puede ser favorecida por la presencia de
ciertas bacterias en la rizosfera (Jaramillo, 2002).
Con respecto a la importancia que tiene el fenómeno de fijación (poco movimiento) en
algunos suelos cabe destacar el hecho de que la fijación de fosfatos es una de las
características diagnósticas que definen las propiedades ándicas de los suelos. Los iones
retenidos por adsorción selectiva no participan en los procesos de intercambio y son causantes
de pérdidas de nutrientes por fijación y de la acumulación tóxica de iones metálicos pesados
en el suelo. El caso más importante de fijación es el del fósforo (Jaramillo, 2002).
1.6.6 Calcio, magnesio, sodio y potasio cambiables
Los coloides pueden intercambiar cationes entre su superficie y la solución del suelo mediante
una propiedad denominada Capacidad de Intercambio Catiónico, que es una medida de la
24
fertilidad del suelo. Un alto valor de capacidad de intercambio catiónico indica que los
coloides del suelo pueden almacenar o intercambiar más cationes de la solución del suelo (una
indicación de buena fertilidad, a menos que exista algún impedimento como un pH demasiado
ácido). Los cationes más importantes en este proceso, por las cantidades de ellos que
participan, son Ca2+, Mg2+, K+ y Na+ (las bases del suelo) y NH4+; en suelos ácidos, a partir de
ciertos valores de pH.
Los cationes metálicos cambiables presentes en el suelo, se adhieren a las superficies de los
coloides por adsorción e influyen directamente en la estructura, actividad biológica, régimen
hídrico y gaseoso, y la formación del suelo.
En el suelo, el Ca2+ cambiable ocupa el mayor espacio en el complejo de intercambio (cerca
del 70%). Cuando existe deficiencia de este elemento, las raíces de las plantas se desarrollan
muy pobremente tornándose negras y llegando a la putrefacción ya que es un importante
elemento para la formación de las paredes celulares vegetales y las hojas jóvenes presentan
clorosis junto a los bordes, y estas zonas cloróticas terminan en necrosis (Vázquez-Becalli y
Torres, 1995).
El Mg2+ es un elemento esencial y es componente químico de la molécula de clorofila, por lo
que es fundamental para la fotosíntesis, forma parte de varias proteínas de las plantas e
interviene en el metabolismo de los carbohidratos. Las concentraciones de K+ cambiable en
los suelos agrícolas se encuentran en rangos muy bajos. Mientras que el Na+ presenta variadas
concentraciones, de importante atención; ya que cuando llega a existir una acumulación
grande de Na+ en el suelo, se generan dos problemas principales, el primero, es la toxicidad en
las plantas al ser absorbido ya que se alteran funciones nutricionales que impiden una buena
absorción de calcio; el segundo, es la perdida de la estructura del suelo ya que el sodio
absorbido disgrega las partículas del recurso (Jaramillo, 2002). La presencia de estos cationes
metálicos en el suelo está asociada a las reacciones de complejación con la materia orgánica,
ya que interactúan con esta mediante reacciones de intercambio con los grupos carboxílicos
ácidos (-COO-Na, 2R-COOCa).
25
‘‘Se puede medir la valentía de un hombre por el trabajo que cuesta desalentarlo.”
Savage
2.1 Selección y toma de la muestra
Las muestras fueron recolectadas en terrenos aledaños a la Empresa Electroquímica de Sagua
la Grande, donde mayormente existe la presencia de cultivos para el consumo humano; o se
dedican a la ganadería. Se escogió proceder a la realización del muestreo en una sola etapa
debido a que los objetivos de la investigación están perfectamente definidos, no existiendo la
posibilidad de modificaciones en función de los resultados que se van obteniendo.
El número de puntos de muestreo fue determinado fundamentalmente por el objetivo de la
investigación, dependiendo en su conjunto de factores como el tamaño del emplazamiento, la
calidad de la información previa disponible, la hipótesis de distribución espacial de
contaminación y el grado de confianza requerido; para ello se emplearon estadísticos como la
varianza y el promedio y el coeficiente de variación.
1
2
2
n
xxs i
(Varianza) n
x
x
n
i
i 1
(Promedio)
100. x
sVC
(Coeficiente de Variación)
De la varianza también puede calcularse el error estándar (ee) que indica el grado de error en
la estimación del promedio de la población.
𝑒𝑒 = √𝑆2
𝑛
2
El error estándar más un valor de t obtenido desde una tabla para cierto nivel de confianza,
permite calcular intervalos de confianza alrededor de las medias.
𝐿 − �̅� ± 𝑒𝑒 ó 𝑦 ̅ ± √𝑆2
𝑛 Límite de confianza superior e inferior
De acuerdo a esta fórmula es posible calcular cuantas muestras se requerirían para estimar el
promedio de la población con un cierto nivel de error a un nivel de probabilidad dado (95%)
por la siguiente fórmula.
𝑛 =𝑡2𝑛2
𝐷2 número de observaciones, donde:
26
t: valor de la tabla elegido arbitrariamente en primera instancia y modificado luego por
iteración.
D: nivel de precisión permitido (error) en la estimación de la media.
El número de muestras a tomar es n= 20.
En cuanto a la profundidad del muestreo, se determinó por la distribución de los
contaminantes en el suelo. La toma de muestras en un mismo punto del terreno a diferentes
profundidades debe decidirse teniendo en cuenta la movilidad de los contaminantes
implicados.
2.1.1 Principios generales para la toma de la muestra de suelo
Debido a las características de esta investigación se ha elegido tomar las muestras a las
profundidades siguientes:
En la superficie (0 cm) Zona intermedia del perfil de suelo (20
cm)
En cuanto al tamaño de la muestra se tomó una porción de suelo de 1 kg, lo cual satisface las
exigencias analíticas específicas.
Tabla 2.1 Características de la toma de la muestra.
Medio a Muestrear Suelo
Número de etapas de muestreo Una
Localización de los puntos de muestreo Según la hipótesis de distribución espacial
de la contaminación.
Número de puntos de muestreo 20
Profundidad del muestreo Según la hipótesis de distribución espacial
de la contaminación (anexo 3).
Número de muestras por punto de muestreo. Cinco por estrato contaminado.
Fueron analizadas las muestras tomadas en las direcciones: norte y oeste, el rigor con que se
realizó esta actividad permitió enfocarnos hacia aquellos puntos en los que la probabilidad de
detectar contaminación fuera mayor, logrando la ansiada representatividad de las muestras
(NC-XX:2009). No fueron muestreadas las direcciones sur y este, debido a que en esas
direcciones se están realizando movimientos de tierra y labores constructivas para lo que será
la nueva planta cloro-álcali con tecnología de membrana. Esta labor es el primer paso y la
mayor fuente de errores en un programa de evaluación de la contaminación del suelo, ya que
de ella dependerá en gran medida la calidad de los análisis, así como las recomendaciones de
27
las técnicas de remediación que pueden ser utilizadas para minimizar las cargas
contaminantes.
Los suelos a evaluar se agruparon de acuerdo a la Nueva Versión de Clasificación Genética de
los Suelos de Cuba. Fisiográficamente está región es de mucha importancia, pues los
materiales formadores de estos suelos son depósitos sin división, donde se encuentran arcillas
carbonatadas y materiales arenosos, estos últimos situados fundamentalmente en las márgenes
del río Sagua.
En las siguientes figuras (2.1 y 2.2) se muestran los terrenos que fueron muestreados y las
condiciones en que se encuentran.
Fig. 2.1 Localización de los nichos
mercuriales.
Fig. 2.2 Terrenos, alrededor de los nichos,
muestreados.
Las muestras fueron tomadas cuando las inclemencias del tiempo estaban estables. El mapa
usado para la localización de los puntos a muestrear presentaba escala 1/ 25000 (anexo 4), que
es el recomendado en la literatura y los puntos que fueron muestreados se representan en la
figura 2.3.
Fig. 2.3 Localización de los puntos muestreados (en puntos rojos).
28
Las muestras analizadas constituyen los perfiles 200 y 201, con alto contenido de carbonatos y
arcillas, de topografía llano o casi llanos, y que a su vez presenta de una alta a mediana
humedad. Para representar estos perfiles es común usar la notación que se ofrece a
continuación.
Perfil 200 (P= 200)
𝑃𝑒𝑟𝑓 200 → 𝑋𝐴74𝑃3ℎ2𝐿4
𝐶𝑋5𝑊4 30 𝑡2
X- Pardo con carbonato (Tipo)
A-Típico (Sub tipo)
7- Caliza suave (Género)
4- Carbonatado (Grado de
Saturación)
P3- Poco Profundo (Especie)
h2- Humificado
L4- Carbonatado
C- Arcilla (Variedad)
X5- Muy poca gravillosidad
W4- Moderadamente pedregoso
30-Poco Profundo (Profundidad
efectiva)
Perfil 201 (P= 201)
𝑃𝑒𝑟𝑓 201 → 𝑋𝑉𝐼𝐾123𝑃2ℎ3
𝑎 25 𝑡3
XVI- Oscuro plástico Gleysoso
(Tipo)
K-Negro Grisáceo (Sub tipo)
12- Material transportado arcilloso
generalmente (Género)
3- Saturado (Grado de
Saturación)
P2- Medianamente profundo
(Especie)
h3- Medianamente humificado
a- Arcilla (Variedad)
25-Poco Profundo (Profundidad
efectiva)
t3- Casi llano (Topografía)
t2- Llano (Topografía)
2.2 Preparación de las muestras de suelos En la preparación de muestras el aspecto fundamental fue lograr representatividad de la
muestra preparada con relación al suelo a que corresponde, pues de ello dependerá la
veracidad del resultado del ensayo a realizar (NC10:1998).
Las muestras se secaron al aire y a la sombra, en bandejas adecuadas, y en locales apropiados,
que garantizaron: no contaminación, circulación libre del aire y protección contra las
inclemencias del tiempo o agentes extraños.
29
Cada muestra, en su bandeja, fue extendida sobre una lámina de plástico debajo de la cual se
colocó la tarjeta de muestreo, siendo desprovista de restos de raíces, gravas o piedras o
cualquier materia extraña que pudiera contener, desmenuzándola y distribuyéndola en toda la
superficie de la bandeja, debiendo permanecer en este proceso como mínimo dos días.
2.2.1 Muestras para análisis químico
Todas las muestras fueron molinadas, y luego pasadas por tamiz con malla de 1,00 mm, el
volumen total se homogeniza. Las muestras preparadas y homogeneizadas se envasaron junto
con la tarjeta de muestreo en un recipiente adecuado con tapa, el cual es identificado con el
código generado por el laboratorio. Estas son organizadas según su codificación y archivadas
hasta pasar a la etapa de análisis.
2.3 Análisis de Hg por DMA-80
Para realizar la determinación de Hg primeramente, se pasa a través del equipo una solución
de HNO3 (5%), puro para análisis, para garantizar su limpieza. Después se comprueba que el
fondo (concentración) del equipo es menor o igual que 0,003 unidades de absorbancia, ya que
logrando ese valor el equipo está listo para trabajar.
Se pesaron 0,040 g con una espátula plástica para la matriz sólida de suelo que luego fue
introducida en el automuestreador. En caso que las muestras a ensayar tengan altos niveles de
Hg, como las que se estudian, se debe tomar una masa menor a la establecida anteriormente.
Las muestras se descomponen térmica y químicamente dentro de un horno de descomposición
oxigenado que se utiliza para liberar el Hg0. La descomposición se realiza mediante un flujo
de oxígeno a la sección catalítica del horno donde se realiza la oxidación completa, este vapor
es transportado y atrapado a un amalgamador que es calentado y libera el vapor de Hg, luego
este pasa a las celdas de absorción. La absorción se realiza a una longitud de onda de 253,7
nm como una función de la concentración de mercurio. Los cálculos se realizan mediante la
siguiente fórmula:
c(Hg) = c(DMA-80) * Ph/Ps
Donde:
c(DMA-80) Concentración obtenida por el equipo LECO AMA-254 expresada en mg/kg.
Ph/Ps Relación peso húmedo/ peso seco
En cada lote de muestras se colocó un material de referencia certificado. Realizando este
control cada 10 muestras.
30
Reactivos:
1. Agua (calidad de reactivo: desmineralizada)
2. Ácido Nítrico: solución de HNO3 (5%)
3. Oxigeno de alta pureza (99,99 %)
Equipos:
1. Balanza analítica Sartorius con ± 0,001 g de sensibilidad
2. Analizador automático de mercurio DMA-80
3. Cubetas de níquel y cuarzo
4. Frasco lavador
5. Espátulas plásticas para el pesaje de las muestras
6. Solución Standard de mercurio de 1000 mg/L de concentración, trazable a NIST.
Se realizan dos estándares, para la celda 1 (0 a 20 ng de Hg), mientras que los estándares para
la celda 2 están de 30 a 1000 ng de Hg.
Para el control de la calidad del ensayo se utilizó una solución de concentración conocida de
un nivel de concentración bajo para cada curva (5 ng para el primer intervalo y 100 ng para el
segundo intervalo) y se pasaran los dos cada 10 muestras. Estos valores se introducen en un
gráfico de control según procedimiento L-SA-006 para cada concentración.
La concentración final de las muestras se expresa en mg/kg.
2.4 Calidad de los suelos
El estudio científico del suelo se inicia en el campo y debe terminarse en el campo, pero entre uno
y otro extremo es preciso aplicar minuciosamente los métodos científicos propios de la física,
química y biología que precisan de técnicos altamente capacitados y equipo adecuado para el
dominio de estas disciplinas. Todo lo anterior con el fin de captar la naturaleza holística de la
calidad o salud del suelo.
2.4.1 Ensayos químicos
Son aquellas que pueden observarse y/o medirse a partir de cambios químicos que ocurren en
el suelo. Estas propiedades describen el comportamiento de los elementos, sustancias y
componentes que integran el suelo.
2.4.1.1 pH (NC-ISO10390:1999)
Se preparó una suspensión de suelo tomando un volumen de suelo y 5 veces ese volumen de
lo siguiente:
31
Agua 1 mol. L-1 de cloruro de potasio en agua
Reactivos:
Agua, con conductividad específica no mayor que 0,2 mS/m y pH mayor de 5,6 (agua grado 2
de acuerdo con (NC-ISO3696:2004).
Disolución de cloruro de potasio de 1mol.L-1: Disolver 74,5 g de cloruro de potasio en agua y
diluir a 1000 mL, a 200°C.
Disolución de cloruro de calcio de 0,01 mol*L-1: Disolver 1,47 g de cloruro de calcio
dihidratado (CaCl2.2H2O) en agua y diluir a 1000 mL a 200°C.
a) Disoluciones para equilibrar el medidor de pH: Buffer, pH 4,00 a 20 °C y buffer, pH 7,00 a 20
°C: Disolver 3,800 g del fosfato monobásico de potasio (KH2PO4) y 3,415 g de fosfato
dibásico de sodio (Na2HPO4) en agua y diluir a 1 000 mL a 20°C. El fosfato monobásico de
potasio se secará a 110 -120 °C durante 2 horas, antes de usarse.
b) Disolución buffer, pH 9,22 a 20 °C. Disolver 3,80 g de tetraborato de sodio decahidratado
(Na2B4O7.10H2O) en agua y diluir a 1 000 mL a 20 °C. El tetraborato de sodio puede perder
agua de cristalización cuando se almacena por un tiempo largo.
Equipamiento:
pH metro JENWAY 3020 pH meter
Termómetro, capaz de medir una variación de hasta 1°C
Botella para muestra, con capacidad por lo menos de 50 mL, hecha de vidrio de borosilicato
Cuchara, de capacidad conocida de al menos 5,0 mL
En el caso de valores de pH superiores a 10, debe ser utilizado un electrodo diseñado
específicamente para ese intervalo
Procedimiento:
Se tomó una porción de ensayo representativa de 10g de la muestra de laboratorio utilizando
la espátula, la cual se situó en la botella para muestra y se añadió cinco veces ese volumen de
agua, y disolución de cloruro de potasio por separado. Se agitó la suspensión durante cinco
minutos usando el agitador mecánico y pasado las 2 horas, se procedió a la realización de la
medición.
Medición del pH:
Primeramente, se ajustó en equipo a utilizar como indica el manual del fabricante. Como
segundo paso se midió la temperatura de la suspensión y se garantizó que la temperatura de la
disolución buffer y la de la suspensión de suelo no difiera en más de 1°C. Se procedió a
32
realizar la medición del pH justo después de agitar la suspensión íntegramente y que esta
alcanzara su estabilización.
La lectura fue considerada estable cuando el pH medido no varío más de 0,02 unidades en un
período de 5s. El tiempo requerido para la estabilización fue de 1 min, que dependieron de un
número de factores entre los que se incluyen el valor del pH (a valores altos de pH es más
difícil alcanzar la estabilización), la calidad del electrodo de vidrio (diferencias de fabricación
entre electrodos) y su edad, el medio en que se mide el pH (la estabilidad se alcanza más
rápidamente en un medio de KCl o CaCl2 que en agua); también, las diferencias de pH entre
muestras en una serie y el mezclado mecánico antes de la medición es una acción que puede
ayudar a obtener lecturas estables en un tiempo más corto.
2.4.1.2 Materia orgánica (NC51:1999)
Debido a las dificultades para estimar o calcular el contenido de materia orgánica presente en
un suelo se reconoce que es mucho más apropiado expresarla a través de su contenido en
carbono orgánico. La determinación del contenido de materia orgánica se llevó a cabo
mediante el método colorimétrico, que se fundamenta en la oxidación de la materia orgánica
por el dicromato de potasio en un medio ácido, aprovechando el color producido. Al ser la
disolución obtenida, coloreada, se puede determinar la concentración
espectrofotométricamente. La materia orgánica se oxida en medio ácido por el dicromato de
potasio, según se representa en la siguiente ecuación:
2Cr2O72- + 3C (s) + 16H+ 4Cr3+ + 3CO2 (g) + 8H2O
Reactivos:
Ácido sulfúrico (ρ = 1,84 g/cm3)
Dicromato de potasio 0,1667 mol. L-1: Se pesan 49,04 g ± 0,001g de K2Cr2O7 previamente
secado en estufa a 105 °C durante 2h, luego se transfiere a un matraz aforado de 1000 L y se
disuelve en agua destilada hasta el aforo.
Disolución patrón de glucosa anhidra al 2,5%: Se pesan 2,500 g ± 0,001g de glucosa
previamente secada a 105 °C durante 1h y se disuelven en agua destilada, se transfiere a un
matraz aforado de 100 mL y se enraza hasta el aforo.
Equipamiento:
Espectrofotómetro Genesys10 UV
Balanza analítica Sartorius, límite superior de pesada: 200 g; error: ± 0,1 mg
33
Para preparar la curva de calibración se añade a cada uno de los puntos diferentes
concentraciones de glucosa (0; 0,25; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3) y agua y se mantienen
constantes los volúmenes de K2Cr2O7 y H2SO4. Al añadirse los 10 mL de ácido sulfúrico (ρ=
1,84 g/mL) debe agitarse y dejarse en reposo durante 30 min. Luego de la adición de los 200
mL de agua debe dejarse en reposo por 1h, para leer la absorbancia en el espectrofotómetro a
650 nm y confeccionar el gráfico de absorbancia contra % de materia orgánica.
Procedimiento para la muestra:
Se pesa 1,0 g ± 0,01g de suelo tamizado por malla de 0,25 mm, y se transfiere a un frasco
cónico de 500 mL. Si la muestra tiene mucha materia orgánica puede disminuirse la pesada
hasta 0,50 g o 0,25 g según el contenido. Se añade con bureta 10 mL de disolución 0,01667
mol. L-1 de dicromato de potasio, se agita y se añade con bureta de llave esmerilada 10 mL de
ácido sulfúrico (ρ = 1,84 g/cm3). Se agita fuertemente y se deja en reposo por 30 min. Se
añade 200 mL de agua destilada y se deja en reposo una hora. La solución se filtra y se le
determina la absorbancia en el espectrofotómetro a 650 nm.
2.4.1.3 Conductividad eléctrica (NC112:2010)
El método usado se basa en la preparación de una pasta (suelo-agua) con consistencia muy
próxima al límite superior de plasticidad y la obtención por filtración al vacío de la disolución
que contiene las sales solubles presentes en la muestra.
Procedimiento:
Fueron pesados 40 g de suelo seco, pasado por tamiz de malla de 0,05 mm en balanza técnica.
Luego esta porción fue llevada a un erlenmeyer de 500 mL y le fueron añadidos los mL de
agua destilada correspondientes para mantener la relación suelo: agua (1:5). Se agita durante 3
min y se deja en reposo hasta el día siguiente, que fueron filtradas con papel de filtración
lenta. Luego de la calibración del equipo se determina la conductividad eléctrica.
2.4.1.4 Fósforo y potasio móviles (Método de Oniani) (NC52:1999)
En un suelo, previamente secado al aire, se realizó la extracción de las formas móviles de
fósforo y potasio con una solución extractiva de ácido sulfúrico en una relación suelo –
solución extractiva de 1:25.
Reactivos:
Agua destilada o desionizada
Ácido sulfúrico p.a (ρ= 1,84 g/mL)
Molibdato de amonio p.a
Tartrato de antimonio y potasio p.a
Ácido ascórbico p.a
Dihidrógeno fosfato de potasio p.a.
34
Cloruro de potasio p.a.
Soluciones de concentración aproximada:
Ácido sulfúrico, disolución c(H2SO4) = 0,05 mol. L-1: Con una probeta se miden en 2,8 mL de
ácido sulfúrico (ρ = 1,84 g/mL) a 20 °C y se añade con cuidado al agua destilada contenida en
un matraz aforado de 1000 mL, la solución se agita y enfría a temperatura ambiente, se enraza
a con agua destilada. La concentración de ácido sulfúrico se verifica valorando con una
disolución de carbonato de sodio c (Na2CO3) = 0,05 mol. L-1.
Reactivo A. Esta solución está compuesta por varios reactivos:
1. Se disuelven 6,0 g ± 0,01 g de molibdato de amonio en 200 mL de agua calentándola
ligeramente.
2. Se disuelven 0,145 g ± 0,001 g de tartrato de antimonio y potasio, calentando ligeramente, en
100 mL de agua.
3. Se añaden lentamente 70,0 mL de ácido sulfúrico (ρ= 1,84 g/mL) a 20 °C en 430 mL de agua
destilada.
La disolución debe prepararse en vasija de cristal termorresistente. Luego de enfriar estas
soluciones se prepara el Reactivo A mezclando las tres soluciones anteriores y se lleva a 1
000 mL con agua y se agita. Este reactivo se prepara en reserva y debe guardarse en frasco de
color ámbar.
Reactivo B:
Se pesan 0,887 g ± 0,01 g de ácido ascórbico y se disuelven en 168 mL del Reactivo A y se
enraza a 1000 mL con agua destilada. Esta solución se prepara en cantidad suficiente para ser
utilizada de inmediato.
Soluciones de concentración exacta:
Dihidrógeno fosfato de potasio: Se disuelven 0,1920 g ± 0,0001 g de la sal en una solución de
c(H2SO4) = 0,05 mol. L-1 en frasco volumétrico de 1000 mL. Esta solución inicial contiene
0,1 mg/mL de P2O5 y es la solución de referencia para preparar los puntos de la curva.
Cloruro de Potasio: Se disuelven 0,7920 g ± 0,001 g en una solución c(H2SO4) =0,05 mol/L
en frasco volumétrico de 1000 mL. Esta solución contiene 0,5 mg/ml de K2O y es la solución
de referencia para la preparación de los puntos de la curva.
Equipamiento:
Fotocolorímetro Genesys 10 UV Fotómetro de llama Sherwood, Modelo
410
35
Balanza analítica Sartorius, límite superior de pesada: 200 g; error: ± 0,1 mg
Preparación de la muestra de ensayo:
Se pesan 4,0 g ± 0,01 g de suelo seco al aire, molido y tamizado por tamiz de 2 mm, se
añaden 100 mL de la solución c(H2SO4) = 0,05 mol. L-1 y se agita por tres minutos en
agitador mecánico. Filtrar inmediatamente (filtrado I).
Procedimiento:
1. Determinación del fósforo (P) asimilable:
Se pipetearon 5,0 mL del filtrado (I) a un beaker y se añadió con la pipeta 45,0 mL de la
solución colorante (Reactivo B). Se midió la absorbancia de la solución utilizando un
espectrofotómetro a 620 nm pasados 10 minutos después de añadida la solución colorante.
Curva de calibración: Fueron añadidos con una pipeta a matraces aforados de 50 mL, las
siguientes cantidades de disolución patrón de 2 mg/L de P: 0; 1; 2,5, 5, 10, 15, 20 y 25 mL
correspondiendo a 0; 0,002; 0,005; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040 y 0,050 mg de P
respectivamente. Luego fue añadido a cada matraz 10 mL de H2SO4 (0,1 mol. L-1), y se sigue
el mismo procedimiento para el desarrollo del color. Con las lecturas y concentraciones de
cada punto, se confeccionó la curva de calibración.
2. Determinación del potasio asimilable:
Curva de calibración: Se preparan los puntos de la curva en frascos volumétricos de 250 mL.
Tabla 2.2 Curva de calibración de potasio asimilable.
No. de los puntos 1 2 3 4 5 6 7
Vol. de Sol. (KCl en mL) 0 0,5 1 2 3 4 8
Cont. de K2O en mg/100 g de
suelo 0 2,5 5 10 15 20 40
Después de añadir los volúmenes indicados se enrasaron en 250 mL con una solución de
c(H2SO4) = 0,05 mol. L-1 fueron leídas las absorbancias en cada uno de los puntos. Con las
lecturas obtenidas y las concentraciones conocidas fue trazada la curva de calibración.
Utilizando el mismo procedimiento se leyeron las muestras. El filtrado (I) se lee directamente
en el fotómetro de llama.
2.4.1.5 Calcio, magnesio, sodio y potasio cambiables (NC65:2000)
La determinación de los cationes cambiables en los suelos, usando como extractante el acetato
de amonio (1mol.L-1, pH = 7), se recomienda principalmente para suelos sin carbonatos,
aunque en estos casos pueden utilizarse alternativas como aumentar el pH de la solución
36
extractiva hasta 8,2 o neutralizar el poder de disolución de carbonatos que presenta la solución
a pH=7, añadiéndole a la muestra CaCO3. Es recomendable esta segunda alternativa, ya que
mantiene un solo pH en la solución extractiva. La muestra de suelo fue tratada con una
solución de NH4Ac (1mol.L-1, pH = 7) determinándose del extracto el Ca y Mg por absorción
atómica, y el Na y K por fotometría de llama.
Interferencias:
El análisis de estos cationes puede estar afectado por 4 tipos de interferencias: matriz,
espectral, química y de ionización, aunque éstas varían en importancia dependiendo del
análisis en particular.
Equipamiento:
Balanza analítica Sartorius con ± 0,001 g de sensibilidad
Fotómetro de llama Sherwood, Modelo 410
Agitador de rotación AGEM de 60-260 oscilaciones min-1
Agitador magnético Heidolph MR Hei- Tec
Equipo de absorción atómica marca CBG 933 AA
Cristalería y útiles:
Frasco plástico de 150 mL con cierre hermético
Erlenmeyer de 50 y 250 mL
Embudo de 10 cm de diámetro
Pipeta aforada de 2 y 5 mL de doble aforo
Pipeta graduada de 5 y 10 mL
Matraz aforado de 100 y 1000 mL
Microbureta con llave esmerilada de 10 mL
Papel de filtro cuantitativo de filtración medio rápida de 15 cm de diámetro
Cápsula de porcelana 150-200 mL
Reactivos:
NH4Ac (1mol.L-1, pH=7): Se disuelven 77,08 g de NH4Ac en agua destilada y se enraza hasta
1000 mL, se ajusta el pH con agua amoniacal (0,5 mol.L-1) o HAc (0,5 mol.L-1).
HCl (3 mol.L-1): Se añaden 250 mL de HCl concentrado en 500 mL de agua destilada y se
enraza hasta 1000 mL.
Carbonato de calcio (0,02 mol.L-1): Se pesa 1,0000 g de CaCO3 secado previamente en estufa
a 105oC, al que se le añade HCl 1:1 gota a gota hasta disolución completa. Luego se agregan
37
200 mL de agua destilada y se hierve por 5 minutos, para luego enfriar y trasvasar a un
volumétrico de 1000 mL, en que contiene 400 mL de agua destilada y se ajusta a pH = 7 con
NaOH (3 mol.L-1). Se enraza a 1000 mL con agua destilada. 1 mL de esta solución contiene
0,02 meq de Ca.
Ácido Acético (0,5 mol.L-1): Se disuelven 3 mL de ácido acético glacial en un matraz aforado
de 100 mL y se enraza con agua destilada.
Hidróxido de amonio (0,5mol.L-1): Se añaden 3,8 mL de agua amoniacal (25%) a un matraz
aforado de 100mL y se enraza con agua destilada.
Buffer de amonio: Se disuelven 67,5 g de NH4Cl en 200 mL de agua destilada y se añaden
570 mL de amoníaco (32%) para luego enrasar a 1000 mL con agua destilada.
HCl (1:1): A 10 mL de agua destilada, se le añaden 10 mL de HCl concentrado.
KCl (0,01 mol.L-1): Se disuelven 0,745 g de KCl, previamente secado a 105°C por 2 horas, en
agua destilada y se enraza a 1000 mL.
NaOH (4 mol.L-1): Se disuelven 160 g de NaOH en 500 mL de agua destilada y se enraza a
1000 mL después de enfriarse.
NaCl (0,01 mol.L-1): Se disuelven 0,5845g de NaCl, previamente secado a 105°C por 2 horas,
en agua destilada y se enraza a 1000 mL.
Procedimiento:
Se realiza la prueba de los carbonatos añadiendo unas gotas de HCl 10% a una porción de la
muestra en un vidrio reloj, la reacción indica presencia de carbonatos.
Se pesan 10,00 g de suelo y se transfieren a un pomo plástico de 150 mL al que se le añade 50
mL de NH4Ac (1mol.L-1, pH = 7) a las muestras sin carbonatos, la muestra que tenía
carbonatos además se le añadió 0,5 g de CaCO3 y se agitó 30 min. Se corrieron 2 blancos, uno
sin carbonatos y otro con carbonatos.
Se dejaron en reposo hasta el día siguiente, luego fue filtrada la suspensión previamente
homogeneizada. Se lava cuidadosamente y se arrastra el residuo que queda en el pomo con 50
mL de solución extractiva (empleando pequeñas porciones cada vez). Del filtrado se pudieron
determinar calcio, magnesio, sodio y potasio.
Para preparar la curva de calibración del calcio se añade a cada uno de los puntos diferentes
concentraciones de Ca2+ (5; 10; 20; 30; 40 mg.L-1), mientras que para la del Mg2+ los puntos
presentan (1; 2; 3; 4 y 5 mg. L-1) de concentración.
Determinación de calcio:
38
La determinación de calcio y magnesio se realizó por absorción atómica. Del filtrado, se toma
una porción de 5,0 mL y se lleva matraces de 25 mL y se le adiciona la solución
amortiguadora de LaCl3 (5000 mg/L o 0,5%) para evitar la formación de compuestos
refractarios de Ca y Mg en la llama y se enrasa. Se midió la absorbancia en un equipo de
absorción atómica a una longitud de onda de 285,2 nm para el magnesio y 422,7 nm para el
calcio usándose una llama de aire/acetileno filtrado.
Para la determinación de sodio y potasio fueron preparados patrones de 0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6;
0,8 y 1 meq/100g en matraces aforados de 100 mL. Se ajusta el cero del fotómetro de llama
con agua destilada y el 100 con el último punto de la curva y se lee el resto de los puntos de la
curva. Se obtiene la absorbancia de los blancos y de las muestras directamente del filtrado.
Cálculos:
Las concentraciones de Na y K se determinan directamente del gráfico según la lectura de
emisión obtenida de cada extracto, haciendo las correcciones con respecto al blanco. Los
resultados se expresan como meq/100 g de cada catión, aproximándose hasta las centésimas.
39
‘‘Así como y hierro se enmohece cuando no se le hace trabajar, y el agua se corrompe y con el frío se hiela, de igual
manera el talento se echa a perder sin ejercicio.”
Leonardo da Vinci
3.1 Análisis de mercurio (DMA-80)
El mercurio puedo determinarse en las muestras sin la necesidad de tratamiento previo
(digestión), lo cual presenta una ventaja clara que es la ausencia relativa de los efectos de la
matriz debido a la separación del analito por descomposición térmica. Los resultados
obtenidos se muestran en la tabla 1.1.
Tabla 3.1. Resultados obtenidos para el Hg en la direcciones estudiadas.
1N 1 0-2 0 7614 7,614
2N 1 20 0 3743 3,743
3N 1 0-2 25 1276 1,276
4N 1 20 25 1815 1,815
5N 1 0-2 50 4437 4,437
6N 1 20 50 1442 1,442
7N 1 0-2 75 17061 17,061
8N 1 20 75 2222 2,222
9N 1 0-2 100 1128 1,128
10N 1 20 100 724 0,724
1O 1 0-2 0 436 0,436
2O 1 20 0 8275 8,275
3O 1 0-2 25 33767 33,767
4O 1 20 25 5337 5,337
5O 1 0-2 50 10262 10,262
6O 1 20 50 6484 6,484
7O 1 0-2 75 3306 3,306
8O 1 20 75 2123 2,123
9O 1 0-2 100 4532 4,532
10O 1 20 100 2345 2,345
mg de Hg por kg de suelo Muestras Peso (kg) Profundidad (cm) Distancia (cm ) Cantidad de μg de Hg por kg de suelo
El control de calidad realizado se encuentra en el anexo 5, en el mismo se observa que el % de
recuperación está en el rango de 93 – 107 % indicando una buena veracidad. La precisión no
está informada, por lo que se calculó de la siguiente manera:
40
La incertidumbre se asume como la expandida, U, y el valor de k = 2 por lo que la
incertidumbre combinada (uc), se asume como igual a la desviación estándar combinada (sc),
por lo que se calcula para cada muestra el valor de ella y se promediaron todas dando un valor
de CV% =10,90 estando dentro del rango para esas concentraciones, lo que demuestra que el
método es preciso el método en ese laboratorio.
Todas las muestras analizadas superan el valor de referencia para los suelos cubanos
(Rodríguez-Alfaro et al., 2015) (figura 3.1).
Fig. 3.1 Niveles de Hg en las muestras analizadas.
Estos valores iniciales están en correspondencia con lo esperado por nuestra investigación, sin
embargo, como se puede observar a 75 m la concentración de mercurio es mayor en la zona
superficial del perfil del suelo, esto se debe fundamentalmente a los fenómenos de transporte
del Hg en la época del año en que se realizó el muestreo (febrero 2016, después de un período
de lluvia). A la distancia de 100 m la concentración de metal disminuye hasta valores
esperados, según la tendencia de los dos primeros puntos. En las figuras 3.2 y 3.3 se muestras
los resultados.
0
5
10
15
20
25
30
35
1N 2N 3N 4N 5N 6N 7N 8N 9N 10N 1O 2O 3O 4O 5O 6O 7O 8O 9O 10O
mg
de
Hg
po
r kg
de
su
elo
Muestras
Distribución de Hg en los suelos
41
Fig. 3.2 Gráfico de distribución del mercurio en la dirección norte.
Fig. 3.3 Gráfico de distribución del mercurio en la dirección oeste.
Para el caso de la dirección oeste (Figura 3.2), no se observa la misma tendencia que en la
dirección norte, pues los puntos de muestreo de mayor contaminación no son los que se
encuentran más cerca del perímetro de la empresa, la explicación a estos resultados reside en
que estas muestras fueron recolectadas en las cercanías de los nichos (25 m) donde es
confinado el mercurio una vez que cumple su rol en el proceso industrial. También se puede
ver como la concentración de mercurio cae casi bruscamente alrededor de los 75 m de
distancia de la empresa, lo que puede ser consecuencia de la alta plasticidad de los suelos. Es
importante destacar que a 20 cm de profundidad en el punto perimetral de la empresa la
concentración de Hg es superior que en la superficie lo que evidencia la lixiviación del Hg
hacia las capas inferiores del suelo en la dirección oeste.
7,614
1,273
4,437
17,061
1,1283,743
1,815 1,442 2,222
0,7240
5,000
10,000
15,000
20,000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
mg
de
Hg
po
r kg
de
su
elo
Distancia (m)
NorteProf. 0-2
Prof. 20
0.436
33,767
10,262
3,306
4,5328,2755,337 6,484
2,123 2,345
0
10
20
30
40
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
mg
de
Hg
po
r kg
de
su
elo
Distancia(m)
Oeste
Prof. 0-2
Prof. 20
42
3.2 Calidad de los suelos
3.2.1 pH
Se realiza el análisis de pH (NC-ISO10390:1999) en el anexo 6 se reportan los valores de pH
obtenidos los cuales evidencian que la muestras analizadas presentan características
levemente básicas en su mayoría; en el caso del pH potencial (KCl), al añadir el cloruro de
potasio pudiera ocurrir un intercambio iónico donde K+ sustituye a los iones H+ y al liberarlos
la solución, esta se torna ligeramente más ácida, obteniéndose un valor de pH menor respecto
al valor de pH acuoso.
Generalmente en los suelos con pH en el rango obtenido, se favorece la movilidad del Hg y
otros metales pesados; ya que los coloides individuales de arcilla presentes en estos tipos de
suelos, que son angostos y laminares, con superficies paralelas de carga negativa; pueden
provocar que los cationes metálicos se adhieran a su superficie por adsorción. Estos coloides
pueden intercambiar cationes entre su superficie y la solución del suelo mediante la capacidad
de intercambio catiónico.
A un pH inferior a 7 pueden producirse quimisorción de estos metales pesados en la matriz,
mientras que, a pH elevados, es común que muchos de estos metales precipiten, perdiendo
con su solubilidad, su capacidad de lixiviación y transporte. La mayoría de los metales
tienden a estar más disponibles a los valores de pH encontrados porque son menos
fuertemente adsorbidos, presentando un mayor peligro para el medio ambiente. En la figura
3.4 se muestra la relación de mg de Hg por kg de suelo tanto para el pH acuoso como para el
pH potencial en las dos direcciones muestreadas.
7,614
1,276
4,437
17,061
1,128
3,743
1,815 1,4422,222
0,724
8,117,65 7,63
6,96 7,058,14
7,78 7,867,19
6,5
0
2
4
6
8
10
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
16,000
18,000
0 25 50 75 100
pH
acu
oso
mg
de
Hg
po
r kg
de
su
elo
Distancia (m)
Relación de mg de Hg por kg de suelo-pH acuoso (norte)
Hg Prof. 0-2 Hg Prof. 20 pH acuoso (0-2 cm) pH acuoso (20 cm)
43
Fig. 3.4 Relación de los mg de Hg por kg de suelo con el pH (acuoso y potencial) en las dos
direcciones estudiadas.
7,614
1,176
4,437
17,061
1,128
3,7431,815 1,442 2,222
0,724
7,19 6,91 6,685,74 5,917,24 6,89 6,78
5,87 5,48
0
5,000
10,000
15,000
20,000
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
0 25 50 75 100
mg
de
Hg
po
r kg
de
su
elo
pH
po
ten
cial
Distancia (m)
Relación de mg de Hg por kg de suelo-pH potencial (norte)
Prof. 0-2 Prof. 20 pH-potencial (0-2cm) pH-potencial (20cm)
0.4360
33,767
10,262
3,306 4,5328,275
5,337 6,484
2,123 2,345
8,06 8,16 8,15 7,75 7.69
8,34 8,08 8,31 7,83 7,88
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
0.0000
10.0000
20.0000
30.0000
40.0000
0 25 50 75 100
pH
acu
oso
mg
de
Hg
po
r kg
de
su
elo
Distancia (m)
Relación de mg de Hg por kg de suelo- pH acuoso (oeste)
Prof. 0-2 Prof. 20 pH Acuoso (0-2) pH Acuoso (20)
0,436
33,767
10,262
3,306 4,5328,275
5,337 6,4842,123 2,345
7,087,29
7,396,88 6,97
7,17
7'19
7,376,95
6,99
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
0
10
20
30
40
0 25 50 75 100
pH
po
ten
cial
mg
de
Hg
po
r kg
de
su
elo
Distancia (m)
Relación de mg de Hg por kg de suelo- pH potencial (oeste)
Prof. 0-2 Prof. 20 pH-potencial (0-2cm) pH-potencial (20cm)
44
En el caso del pH potencial, en la dirección norte se observa un ligero aumento de la
concentración de Hg a pH más bajos (5,87 y 5,74) para ambas profundidades, no
comportándose así en el resto de las muestras.
3.2.2 % de materia orgánica
El % de materia orgánica (NC51:1999) fue cuantificada usando una curva de calibración
empleando glucosa anhidra de grado analítico (Merck), (figura 3.5). Los análisis de regresión
simple se muestran en el anexo 7.
Fig. 3.5 Curva de calibración del % de materia orgánica.
El valor R2 indica que el modelo ajustado explica el 99,89 % de la variabilidad en la
absorbancia. El coeficiente de correlación demuestra que hay una relación relativamente
fuerte entre la absorbancia y la concentración (NCTS-368:2004), y que no existen diferencias
apreciables entre los valores experimentales de absorbancia obtenidos y los puntos de
concentración de la curva; por tanto, se puede afirmar que la linealidad es adecuada.
Fig. 3.6 Grafico de residuales.
-0.006
-0.004
-0.002
0
0.002
0.004
0.006
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5Re
sid
uo
s
Variable X 1
Gráfico de los residuales
0,020,04
0,082
0,122
0,168
0,204
0,24
y = 0,081x + 0,0007R² = 0,9989
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Ab
sorb
anci
a
Concentración (mg/L)
45
Al graficar el residuo (figura 3.6) contra la concentración de mercurio, se observa que los
puntos están distribuidos al azar alrededor del eje-X, lo cual indica que la curva es realmente
Lineal (NCTS-368:2010).
El procedimiento utilizado, es un ejemplo de digestión vía húmeda, en el cual la materia
orgánica del suelo se digesta con K2Cr2O7 y H2SO4, donde es aprovechado el calor externo
liberado por la reacción, al diluirse el H2SO4, lo cual ayuda al proceso de oxidación.
El contenido de materia orgánica es, en general muy bajo, con rangos de 0,5 a 2,8 mg kg-1
(anexo 8) (NOM-SEMARNAT-2000); los puntos que presentan mayor porcentaje de materia
orgánica, corresponde a los puntos 3N, 5N, 7N, y 6O, 7O y 9O); los cuales se encuentran en
la capa superficial del suelo. De manera general, sin tomar en cuenta otros parámetros,
necesarios para determinar la calidad productiva del suelo estudiado, se considera que los
suelos que tienen de 2 a 3% de materia orgánica son adecuados para el cultivo y que, los que
presentan porcentajes menores a 2% son pobres en materia orgánica y no garantizan una
buena productividad agrícola, como sucede en la mayoría de los sitios de muestreo (anexo 8).
Es posible que en estos suelos los ácidos húmicos y fúlvicos sean capaces de acomplejar a los
metales pesados, la materia orgánica reacciona con los metales divalentes de un modo similar
a la reacción de quelación, donde los complejos menos estables se asocian con los grupos
hidroxilo y carboxilos débilmente ácidos, mientras que en los complejos más estables están
asociados con carboxilos fuertemente ácidos. No obstante, no existe ninguna relación entre
los valores encontrados para esta propiedad y las diferentes concentraciones de metales
pesados determinadas (figura 3.7 a y b), sin embargo, esta baja concentración de materia
orgánica en el suelo, ha evitado que se formen los quelatos minerales de metales pesados
biodisponibles para los diferentes cultivos; a la vez que disminuye su toxicidad.
7,614
1,276
4,437
17,061
1,128
3,7431,815 1,442 2,222
0,724
1,61
2,712,39
1,97
1,441,12
1,741,5 1,57
1,61
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0
5,000
10,000
15,000
20,000
0 25 50 75 100
% d
e m
ate
ria
org
ánic
a
mg
de
Hg
po
r kg
de
su
elo
Distancia (m)
Relación de mg de Hg por kg de suelo- % de materia orgánica (norte)
Prof. 0-2 Prof. 20 % de Materia Orgánica (0-2cm) % de Materia Orgánica (20cm)
46
Fig. 3.7 Relación del contenido de Hg con el % de materia orgánica a y b.
3.2.3 Conductividad eléctrica
Esta propiedad fue medida directamente (NC112:2010), el rango de la conductividad eléctrica
de los suelos va de 150 a 410 µS/cm; con ello se considera que los suelos analizados son
ligeramente salinos y se pueden ver afectados algunos tipos de cultivo sensibles (anexo 9).
A continuación, veremos una relación de los mg de Hg por kg de suelo con la conductividad
eléctrica a las diferentes profundidades de muestreo, teniéndose en cuenta la distancia (figura
3.8 a y b).
0,436
33,767
10,2623,306 4,5328,275
5,337 6,484
2,123 2,345
1,41,61
1,34
2,44 2,54
0,57
1,14
2,58
1,741,91
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0.0000
10.0000
20.0000
30.0000
40.0000
0 25 50 75 100
% d
e m
ate
ria
org
ánic
a
mg
de
Hg
po
r kg
de
su
elo
Distancia (m)
Relación de mg de Hg por kg de suelo- % de materia orgánica (oeste)
Prof. 0-2 Prof. 20 % de Materia Orgánica (0-2cm) % de Materia Orgánica (20cm)
7,614
1,276
4,437
17,061
1,128
3,7431,815 1,442 2,222
0,724
214
401
205 187,4 168,1183,1 213
173,3141,3
206
0
5,000
10,000
15,000
20,000
0.0
100.0
200.0
300.0
400.0
500.0
0 25 50 75 100
Co
nd
uct
ivid
ad (μ
S/cm
)
mg
de
Hg
po
r kg
de
su
elo
Distancia (m)
Relación de mg de Hg por kg de suelo- conductividad eléctrica (norte)
Prof. 0-2 Prof. 20 Conductividad (0-2 cm) Conductividad (20 cm)
47
Fig. 3.8 Relación del contenido de Hg con la conductividad eléctrica a y b.
No se observa una relación estricta entre estas dos propiedades, sin embargo, hay que tener en
cuenta que todos los iones presentes en el suelo dan su contribución al valor general de la
conductividad entre esos iones se pueden mencionar los H+, los cationes intercambiables (K+,
Ca2+, Mg2+ y Na+), así como otros iones de metales pesados que puedan acompañar el
mercurio en el proceso de lixiviación de la matriz del lodo hacia los suelos en este estudio.
3.2.4 Fósforo y potasio móviles
Como ya se había especificado el contenido de fósforo y potasio asimilable fue determinado
por el método de Oniani, (NC52:1999) donde al suelo, seco al aire, se le realiza la extracción
de las formas móviles de P y K con una solución extractiva de H2SO4 en una relación suelo –
solución extractiva de 1:25. El P se determina por espectroscopia UV-Vis (λ= 880nm),
mientras que el K por espectrofotometría de llama. En la figura 3.9 se presenta la curva de
calibración del P móvil.
Fig. 3.9 Curva de calibración del fósforo.
0,436
33,767
10,262
3,306 4,5328,275
5,337 6,484
2,123 2,345
199,4
156,8
175,5160,1
173,4170,6 174,2
205188,4
154,6
0
10
20
30
40
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
0 25 50 75 100
mg
de
Hg
po
r kg
de
su
elo
Co
nd
uct
ivid
ad (μ
S/cm
)
Distancia (m)
Relación de mg de Hg por kg de suelo- conductividad eléctrica (oeste)
Prof. 0-2 Prof. 20 Conductividad (0-2 cm) Conductividad (20 cm)
0,0020,005
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
y = 0,0685x + 0,0002R² = 0,9998
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Ab
sorb
anci
a
Concentración (mg de P2O5)
48
Fig. 3.10 Gráfico de residuales.
Del análisis de la curva de calibración de P móvil puede afirmarse que el estadígrafo R2 indica
que el modelo ajustado explica el 99,98 % de la variabilidad en la absorbancia. El coeficiente
de correlación demuestra que hay una relación relativamente fuerte entre la absorbancia y la
concentración (NCTS-368:2004), y que no existen diferencias apreciables entre los valores
experimentales de absorbancia obtenidos y los puntos de concentración de la curva; por tanto,
se puede afirmar que la linealidad es adecuada y se cumple la ley de Bouguer-Lambert-Beer.
En cuanto al gráfico de los residuales (figura 3.10) se observa que los puntos están
distribuidos al azar alrededor del eje-X, lo cual indica que la curva es realmente lineal
(NCTS-368:2010).
Para el análisis del potasio móvil, se construye la curva de calibración (figura 3.11).
Fig. 3.11 Curva de calibración del potasio.
-0.006
-0.004
-0.002
0
0.002
0.004
0.006
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06Re
sid
uo
s
Variable X 1
Gráfico de los residuales
3039
48
5968
100
y = 1,8186x + 29,297R² = 0,9901
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Ab
sorb
anci
a
Concentración (mg de K2O)
49
El estadígrafo R2 indica que el modelo ajustado explica el 99,8 % de la variabilidad en la
absorbancia. Del análisis del coeficiente de correlación se demuestra que hay una relación
relativamente fuerte entre la absorbancia y la concentración (NCTS-368:2004), y que no
existen diferencias apreciables entre los valores experimentales de absorbancia obtenidos y
los puntos de concentración de la curva; por tanto, se puede afirmar que la linealidad es
adecuada y se cumple la ley de Bouguer-Lambert-Beer. En cuanto al gráfico de los residuales
(figura 3.12) se observa que los puntos están distribuidos al azar alrededor del eje-X, lo cual
indica que la curva es realmente lineal (NCTS-368:2010).
Fig. 3.12 Gráfico de residuales.
Los análisis de regresión simple se muestran en los anexos 10 y 11 para el fósforo y el potasio
asimilable, respectivamente. Del análisis de fósforo (anexo 12), que se encuentra en un rango
muy amplio, se pueden extraer importantes consideraciones, siendo la primera de ellas es que
en general las diferencias entre las concentraciones de fósforo extractable obedecen a los
procesos de fijación de este elemento en el suelo y la segunda que este elemento permanece
en el lugar donde es depositado; por lo que se puede deducir que las pérdidas por lixiviación
son ínfimas.
Los mayores niveles de fósforo se encontraron en a nivel superficial y disminuyeron a medida
que se profundizó en el perfil (figura 3.13 y 3.14), lo cual algunos autores atribuyen a la
descomposición de los residuos en la superficie y a la naturaleza poco móvil de este elemento.
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Re
sid
uo
s
Variable X 1
Gráfico de los residuales
50
Fig. 3.13 Gráfico de distribución del fósforo en la dirección norte.
También como estos suelos están dedicados en su mayoría a la ganadería, la falta de labranza
produce una mayor disponibilidad de las formas de fósforo en la superficie y se puede atribuir
a la falta de contacto residuo-suelo y la falta de incorporación de fertilizantes al suelo.
Fig. 3.14 Gráfico de distribución del fósforo en la dirección oeste.
En cuanto al potasio (anexo 12) también se observa como los valores más elevados se
encuentran en la capa superficial (figura 3.15 y 3.16) ya que su movimiento, si se logra
realizar se hará por difusión lenta y a corta distancia.
7,74
10,33
15,63
5,81 5,34
2,63 2,36
16,02
5,42
3,54
0
4
8
12
16
20
0 25 50 75 100
mg
de
P2O
5/ 1
00
g
Distancia (m)
Norte
Fósforo (0-2 cm)
Fósforo (20 cm)
3,18 1,22 0,79
184,19
540,39
0,79 0,55 1,1174,37
392,72
-100
0
100
200
300
400
500
600
0 25 50 75 100
mg
de
P2O
5/1
00
g
Distancia (m)
Oeste
Fósforo (0-2 cm) Fósforo (20 cm)
51
Fig. 3.15 Gráfico de distribución del potasio en la dirección norte.
Fig. 3.16 Gráfico de distribución del potasio en la dirección oeste.
3.2.5 Cationes cambiables
Los iones Na+ y K+ fueron determinados mediante fotometría de llama, para su cuantificación
se usaron curvas de calibración mostradas en las figuras 3.17 y 3.19.
En las curvas de calibración obtenid el estadígrafo R2 indica que el modelo ajustado explica el
99,87 y 99,05 % de la variabilidad en la absorbancia para el sodio y el potasio
respectivamente. Del análisis del coeficiente de correlación se demuestra que hay una relación
relativamente fuerte entre la absorbancia y la concentración (NCTS-368:2004) en ambas
curvas, y que no existen diferencias apreciables entre los valores experimentales de
absorbancia obtenidos y los puntos de concentración de la curva; por tanto, se puede afirmar
que la linealidad es adecuada y se cumple la ley de Bouguer-Lambert-Beer para ambas.
56
100,27
42,14
19,3414,7118,26
40,43
18,62 15,4214,36
0
20
40
60
80
100
120
0 25 50 75 100
mg
de
K2O
/10
0g
Disatncia (m)
Norte
Potasio (0-2 cm)
Potasio (20 cm)
10,859,12 6,04
80,6475,32
5,378,09
5,7
52,5266,5
0
20
40
60
80
100
120
0 25 50 75 100
mg
de
K2O
/10
0g
Distancia (m)
Oeste
Potasio (0-2 cm)
Potasio (20 cm)
52
En cuanto al análisis del gráfico de los residuales (figuras 3.18 y 3.20) se observa que los
puntos están distribuidos al azar alrededor del eje-X, lo cual indica que las curvas son lineales
(NCTS-368:2010).
Fig. 3.17 Curva de calibración del sodio cambiable.
Fig. 3.18 Gráfico de residuales para el sodio cambiable.
Fig. 3.19 Curva de calibración del potasio cambiable.
16
30
52
70
86
100
y = 92,548x + 11,184R² = 0,9887
0
20
40
60
80
100
120
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Ab
sorb
anci
a
Concentración (meq/ 100g)
-6
-4
-2
0
2
4
6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2Re
sid
uo
s
Variable X 1
Gráfico de los residuales
14
27
50
69
85
100
y = 95,26x + 8,2822R² = 0,9905
0
20
40
60
80
100
120
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Ab
sorb
anci
a
Concentración (meq/ 100g)
53
Fig. 3.20 Gráfico de residuales para el potasio cambiable.
Los análisis para el calcio y el magnesio se llevaron a cabo mediante espectrometría de
absorción atómica. Las curvas de calibración obtenidas se presentan en las figuras 3.21 y
3.23.
Fig. 3.21 Curva de calibración del magnesio cambiable.
-6
-4
-2
0
2
4
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Re
sid
uo
s
Variable X 1
Gráfico de los residuales
0,534
0,816
0,9691,063
1,225
y = 0,1629x + 0,4327R² = 0,9626
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 1 2 3 4 5 6
Ab
sorb
anci
a
Concentración (mg/L)
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0 1 2 3 4 5 6Re
sid
uo
s
Variable X 1
Gráfico de los residuales
54
Fig. 3.22 Gráfico de residuales para el magnesio cambiable.
Fig. 3.23 Curva de calibración del calcio cambiable.
Fig. 3.24 Gráfico de residuales para el calcio cambiable.
El estadígrafo R2 indica que el modelo ajustado explica el 96,26 y 99,55 % de la variabilidad
en la absorbancia para el magnesio y el calcio respectivamente. Del análisis del coeficiente de
correlación se demuestra que hay una relación relativamente fuerte entre la absorbancia y la
concentración (NCTS-368:2004) en ambas curvas, y que no existen diferencias apreciables
entre los valores experimentales de absorbancia obtenidos y los puntos de concentración de la
curva. En cuanto al análisis del gráfico de los residuales (figuras 3.22 y 3.24) se observa que
los puntos están distribuidos al azar alrededor del eje-X, lo cual indica que las curvas son
realmente lineales (NCTS-368:2010).
Los análisis de regresión simple de todas las curvas de calibración empleadas en los análisis
de estos elementos se muestran en los anexos 13, 14, 15 y 16.
0,139
0,275
0,524
0,898
1,192
y = 0,0304x - 0,0335R² = 0,9955
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Ab
sorb
anci
a
Concentración (mg/L)
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Re
sid
uo
s
Variable X 1
Gráfico de los residuales
55
Se determinaron las concentraciones de Na+, K+, Mg2+ y Ca2+ (anexo 17) en las muestras
obteniéndose variados resultados y ninguna corrección del fondo tuvo que ser usada. Todas
las muestras para determinarles el Mg2+ y el Ca2+ fueron diluidas en una disolución de LaCl3
(0,2%) para traerlos en un rango activo razonable y prevenir ionización de Na+ y K+.
La concentración de Na+ determinada se comporta de muy baja a medianamente bajas, con
concentraciones de 0 a 1,401 meq/100g con una media de 0,5435 meq/100g (anexo 17). Las
concentraciones de K+ se encuentran en rangos muy bajos, con valores de 0 a 3,142 meq/100g
con una media de 0,9853 meq/100g. El Mg2+ es mucho menos abundante en los suelos que el
Ca2+ en las muestras analizadas. La concentración de Mg2+ determinada se encuentra en un
rango de 0 a 4,410 meq/100g, con una media de 2,850 meq/100g; según (Westerman, 1990)
esta media se encuentra en un rango óptimo aceptable (2,8 a 4,4 meq 100g). Los valores de
Ca2+ determinados van de 0 a 64,499 meq/100g, interpretándose como suelos ricos en Ca2+,
(Westerman, 1990).
0 10 20 30 40 50 60
0
25
50
75
100
Concentración (meq/100g)
Dis
tan
cia
(m)
Distribución de los cationes cambiables (0-2 cm) norte
Magnesio (meq/ 100g)
Calcio (meq/ 100g))
Sodio (meq/ 100g)
Potasio (meq/ 100g)
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0
25
50
75
100
Concentración (meq/100g)
Dis
tan
cia
(m)
Distribución de los cationes cambiables (20cm) Norte
Magnesio (meq/ 100g)
Calcio (meq/ 100g))
Sodio (meq/ 100g)
Potasio (meq/ 100g)
56
Fig. 3.25 Distribución de los cationes cambiables.
3.3 Análisis de Pearson Para la realización del análisis de Pearson se analizaron juntas las dos direcciones debido a su
localización geográfica. Todas las muestras se evaluaron con un modelo de correlación lineal
(y = bx + a). En la tabla 3.2 se muestran los resultados del análisis para este sitio, donde el
total de muestras analizadas es n=13.
En la tabla los datos reportados se rechazan para α = 0,01 indicándose con un (*) y con (**)
para α = 0,05 y α = 0,01.
Tabla 3.2 Análisis se Pearson (modelo lineal)
0 10 20 30 40 50
0
25
50
75
100
Concentración (meq/100g)
Dis
tan
cia
(m)
Distribución de los cationes cambiables (0-2 cm) oeste
Magnesio (meq/ 100g)
Calcio (meq/ 100g))
Sodio (meq/ 100g)
Potasio (meq/ 100g)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0
25
50
75
100
Concentración (meq/100g)
Dis
tan
cia
(m)
Distribución de los cationes cambiables (20 cm) oeste
Magnesio (meq/ 100g)
Calcio (meq/ 100g))
Sodio (meq/ 100g)
Potasio (meq/ 100g)
57
El análisis de la tabla muestra que existe relación (α= 0,05) entre el magnesio cambiable y los
dos tipos de pH (acuoso y potencial).
Se rechaza para α= 0,05 y se acepta para α= 0,01, la relación entre el pH con la dirección y la
distancia, debido a la existencia de dos perfiles de suelo en el área de estudio. También se
acepta la relación entre el % de materia orgánica con el fósforo y el potasio móvil.
Se demuestra que los mg de Hg por kg de suelo no tienen relación con las propiedades
químicas del suelo sometidas a análisis, ya que el modelo matemático usado (lineal) no
explica la variación existente. Otros modelos fueron probados (tabla 3.3) y tampoco muestran
relación.
Tabla 3.3 Análisis se Pearson (otros modelos)
De los resultados obtenidos en investigación realizada resulta urgente la toma de medidas
encaminadas a la disminución de las altas concentraciones de mercurio en suelos. Todo esto
se acrecienta si se tiene en cuenta que existe una marcada variabilidad en el proceso de
producción de los lodos mercuriales, lo que supone un gran problema ya que al llegar los
residuos al nicho en que son confinados, estos traen una carga diferente de metal y ello
supone la imposibilidad de contabilizar para futuras investigaciones la relación de mercurio
en suelos con la que hay depositada en los nichos; y por demás se tiene en cuenta la escasa
vegetación que allí se desarrolla, encontrándose como una de las pocas planta vivas, el
Romerillo Americano (Helenium quadridentatum Labill).
Variables 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Hg 0,3483 1,000 0,18276 0,35199 0,33076 0,26683 0,31780 0,32757 0,31369 0,29411 0,41037 0,37776 0,38432
58
‘‘Lo realmente importante es luchar para vivir la vida, para sufrirla y para gozarla, perder con dignidad y atreverse de
nuevo. La vida es maravillosa sino se le tiene miedo.”
Charles Chaplin
1. Se realizó el muestreo en las direcciones norte y oeste en relación a la Empresa
Electroquímica de Sagua a las profundidades de 0-2 y 20 cm de acuerdo a lo establecido en la
norma NC-XX:2009.
2. De acuerdo a los niveles de mercurio obtenidos, los suelos aledaños a la Empresa
Electroquímica de Sagua, sobrepasan los límites considerados en las normas internacionales
para este elemento, así como de los valores de referencia para suelos cubanos, por lo que las
muestras analizadas presentan una alta contaminación.
3. De la caracterización parcial de los suelos se observa que el pH se encuentra en un rango en el
que se favorece la movilidad del Hg y otros metales pesados; el % de materia orgánica es bajo
en las muestras estudiadas y la conductividad eléctrica se encuentra en un rango de 150 a 410
µS/cm; con ello se demuestra que los suelos analizados son ligeramente salinos.
4. Para el fosforo y el potasio móvil se observa como los valores más elevados de concentración
se encuentran en la capa superficial de la matriz estudiada y en cuanto al análisis de los
cationes cambiables el Na+ determinado presenta una concentración de baja a medianamente
bajas y el K+ se encuentran en rangos muy bajos; el Mg2+ presenta un rango óptimo aceptable
y los valores de Ca2+ determinados van de 0 a 64,499 meq/100g, interpretándose como suelos
ricos en este último elemento.
5. El análisis de Pearson indicó que las concentraciones de Hg en las muestras de suelo
analizadas no influyen en los parámetros de calidad determinados.
59
‘‘Todos creen que tener talento es cuestión de suerte; nadie piensa que la suerte pueda ser cuestión de talento.”
Jacinto Benavente
Incluso con todos los avances y los esfuerzos para fortalecer la vigilancia de la población
expuesta al mercurio, hay varias lagunas en el conocimiento y los procesos que aún merecen
una atención especial con el fin de posibilitar un avance real y ante las cuales se realizan las
siguientes recomendaciones:
I. Evaluar el Helenium quadridentatum Labill (Romerillo Americano) como posible
fitoremediador de estos suelos ya que se observa como única planta viva cerca de los nichos
mercuriales.
II. Llevar cabo la especiación de mercurio en las muestras que son objeto de estudio.
60
"La única forma de conocer los límites de la realidad es adentrarse en ellos hacia lo imposible".
H.G. Wells
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"Las ciencias tienen las raíces amargas, pero muy dulces los frutos"
Aristóteles
Diagrama de flujo de las celdas electrolíticas (Intuye, 2011)
Algunos de las especificaciones que deben cumplir las materias primas (Intuye, 2011)
Agua de descomposición
Alcalinidad: 20 g/l Máx.
Contenido de cloruro: 56 mg/L
Máx.
Corriente eléctrica: 115 KA Máx.
Agua fría:
pH: de 6.5 a 9.0 UpH
Temperatura: de 7 a 12 ºC
Alcalinidad: de 80 a 100 mg/L
Agua refrigerada:
pH: de 6.5 a 9.0 UpH
Temperatura: 32 ºC Máx.
Alcalinidad: de 80 a 100 mg/L
Mercurio:
Concentración: 99.9 %
Grafito ES – 20.
Hierro: 0.75 kg/dm3
Diámetro: 0.57 % (de 15 a 20 mm).
Vanadio: 20 mg/L.
Tamaño de partícula:
>37 m: 98%
>53 m: 96%
>74 m: 90%
>106 m: 79%
>150 m: 56%
>250 m: 3%
Agua Blanda:
Contenido de calcio más magnesio:
5mg/L máx.
Hidróxido de sodio diluido.
Concentración: de14 a 18
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
d
el muestreo
Control de la calidad del análisis de Hg de las muestras
Concentración
experimental
del patrón (mg/kg)
Concentración
teórica
del patrón (mg/kg)
%
recuperación
Hg (IAEA-433) 0,157 0,168 93
Hg (IAEA-433) 0,180 0,168 107
Límites de cuantificación y detección:
Elemento Limite detección (mg/kg) Limite cuantificación (mg/kg)
Hg 0,00067 0,0022
Resultados del pH
Acuoso KCl
1N 1 0-2 0 8,11 7,19
2N 1 20 0 8,14 7,24
3N 1 0-2 25 7,65 6,91
4N 1 20 25 7,78 6,89
5N 1 0-2 50 7,63 6,68
6N 1 20 50 7,86 6,78
7N 1 0-2 75 6,96 5,74
8N 1 20 75 7,19 5,87
9N 1 0-2 100 7,05 5,91
10N 1 20 100 6,5 5,48
1O 1 0-2 0 8,06 7,08
2O 1 20 0 8,34 7,17
3O 1 0-2 25 8,16 7,29
4O 1 20 25 8,08 7,19
5O 1 0-2 50 8,15 7,39
6O 1 20 50 8,31 7,37
7O 1 0-2 75 7,75 6,88
8O 1 20 75 7,83 6,95
9O 1 0-2 100 7,69 6,97
10O 1 20 100 7,88 6,99
Muestras Peso (kg) Profundidad (cm) Distancia (cm )pH
Análisis de regresión ANOVA para la curva de calibración del % de materia orgánica
Resultados del % de materia orgánica
1N 1 0-2 0 1,61
2N 1 20 0 1,12
3N 1 0-2 25 2,71
4N 1 20 25 1,74
5N 1 0-2 50 2,39
6N 1 20 50 1,5
7N 1 0-2 75 1,97
8N 1 20 75 1,57
9N 1 0-2 100 1,44
10N 1 20 100 1,61
1O 1 0-2 0 1,4
2O 1 20 0 0,57
3O 1 0-2 25 1,61
4O 1 20 25 1,14
5O 1 0-2 50 1,34
6O 1 20 50 2,58
7O 1 0-2 75 2,44
8O 1 20 75 1,74
9O 1 0-2 100 2,54
10O 1 20 100 1,91
Muestras Peso (kg) Profundidad (cm) Distancia (cm ) % de Materia Orgánica
Resultados de la conductividad eléctrica
1N 1 0-2 0 214
2N 1 20 0 183,1
3N 1 0-2 25 401
4N 1 20 25 213
5N 1 0-2 50 205
6N 1 20 50 173,3
7N 1 0-2 75 187,4
8N 1 20 75 141,3
9N 1 0-2 100 168,1
10N 1 20 100 206
1O 1 0-2 0 199,4
2O 1 20 0 170,6
3O 1 0-2 25 156,8
4O 1 20 25 174,2
5O 1 0-2 50 175,5
6O 1 20 50 205
7O 1 0-2 75 160,1
8O 1 20 75 188,4
9O 1 0-2 100 173,4
10O 1 20 100 154,6
Muestras Peso (kg) Profundidad (cm) Distancia (cm ) Conductividad (μS/cm)
Análisis de regresión ANOVA para la curva de calibración del fósforo móvil
Análisis de regresión ANOVA para la curva de calibración del potasio móvil
Resultados obtenidos de fósforo y potasio móviles
Potasio Fósforo Potasio (mg de K2O)/ 100g Fósforo (mg de P2O5/ 100g)
1N 1 0-2 0 34 0,197 56 7,74
2N 1 20 0 54 0,067 18,26 2,63
3N 1 0-2 25 59 0,263 100,27 10,33
4N 1 20 25 25 0,06 40,43 2,36
5N 1 0-2 50 26 0,398 42,14 15,63
6N 1 20 50 55 0,408 18,62 16,02
7N 1 0-2 75 57 0,148 19,34 5,81
8N 1 20 75 46 0,138 15,42 5,42
9N 1 0-2 100 44 0,136 14,71 5,34
10N 1 20 100 43 0,09 14,36 3,54
1O 1 0-2 0 33 0,081 10,85 3,18
2O 1 20 0 17 0,02 5,37 0,79
3O 1 0-2 25 28 0,031 9,12 1,22
4O 1 20 25 25 0,014 8,09 0,55
5O 1 0-2 50 19 0,02 6,04 0,79
6O 1 20 50 18 0,028 5,7 1,1
7O 1 0-2 75 48 0,469 80,64 184,19
8O 1 20 75 32 0,444 52,52 174,37
9O 1 0-2 100 45 0,344 75,32 540,39
10O 1 20 100 40 0,25 66,5 392,72
Elemento Muestras Peso (kg) Profundidad (cm) Distancia (m )
Absorbancias
Análisis de regresión ANOVA para la curva de calibración del sodio cambiable
Análisis de regresión ANOVA para la curva de calibración del potasio cambiable
Análisis de regresión ANOVA para la curva de calibración del magnesio cambiable
Análisis de regresión ANOVA para la curva de calibración del calcio cambiable
Resultados obtenidos de potasio, sodio, magnesio y calcio cambiables
Potasio (meq/ 100g) Sodio (meq/ 100g) Calcio (meq/ 100g) Magnesio (meq/ 100g)
1N 1 0-2 0 3,142 0,443 36,4 2,9
2N 1 20 0 0,562 0,464 38,2 2,6
3N 1 0-2 25 1,856 0,634 51,5 3,41
4N 1 20 25 1,274 0,432 43,4 2,68
5N 1 0-2 50 1,137 0,67 31,3 3,37
6N 1 20 50 0,529 0,755 30,6 2,98
7N 1 0-2 75 0,572 0,421 32,8 3,81
8N 1 20 75 0,464 0,454 33,2 30,7
9N 1 0-2 100 0,454 0,542 23,7 4,14
10N 1 20 100 0,433 0,508 64,5 4,4
1O 1 0-2 0 0,507 1,401 45,8 1,66
2O 1 20 0 0,174 0,99 38,6 1,37
3O 1 0-2 25 0,322 0,4 42,4 1,7
4O 1 20 25 0,255 0,432 41,3 1,52
5O 1 0-2 50 0,227 0,329 33,7 1,54
6O 1 20 50 0,255 0,582 36,1 2,17
7O 1 0-2 75 1,906 0,349 42,6 3,96
8O 1 20 75 1,047 0,252 43.0 4,05
9O 1 0-2 100 2,427 0,369 41,7 2,75
10O 1 20 100 2,163 0,443 38,7 2,81
Muestras Peso (kg) Profundidad (cm) Distancia (cm )Elemento cambiable