Procesos que controlan la liberación de contaminantes naturales desde los sedimentos. Estudios experimentales con implicancias ambientales en regiones afectadas por el vulcanismo andino

Abstract

En este trabajo de tesis doctoral se aplicaron varias técnicas de análisis con el objetivo de identificar las especies de As y F presentes en sedimentos loéssicos y en cenizas volcánicas, para luego definir un posible mecanismo de liberación de estos contaminantes al medio acuoso. Los sedimentos loéssicos, son uno de los sedimentos modernos más ampliamente distribuidos en la región Chaco Pampeana, mientras que las cenizas volcánicas andinas, recientes y antiguas son consideradas como una de las principales fuente de As y F en los sedimentos loéssicos. Específicamente, el método de estudio consistió en el empleo de: (a) técnicas espectrométricas y de difracción (ICP-MS, ICP-OES, DRX, SEM-EDS) que permitieron caracterizar a los materiales de estudio, (b) técnicas espectroscópicas (XPS y XAS), que se utilizaron para indagar sobre la especiación y la coordinación química de estos elementos en la fase sólida, y (c) ensayos de liberación llevados a cabo a diferentes pH y extracciones secuenciales, que ayudaron a definir posibles mecanismos de liberación de los mismos. La contribución original de esta tesis fue, por un lado, la identificación y especiación de As (As(III)-S y As(V)-O) y F (F-Ca, F-Si, y F-Al) en la superficie de los granos de vidrio volcánico en muestras de cenizas volcánicas recientes (erupciones en la Patagonia de los años 1991, 2008, 2011, 2015 y 2016). Estas especies de As y F superficial se liberan fácilmente en contacto con el agua; sin embargo una mayor proporción (>90%) no se libera, o lo hace muy lentamente. Este comportamiento motivó a estudiar con más detalle la presencia de As y F en la estructura del vidrio volcánico en muestras de cenizas volcánicas antiguas (~125 Ka) y recientes. Los resultados indican que tanto el As como el F se encuentran unidos a átomos de Al/Si. Respecto al As, se encuentra como As(III), específicamente formando las especies sólidas AsO(OH)2-/As(OH)3, unidas a átomos de Al/Si. Además de estas especies, en las cenizas emitidas durante la erupción del volcán Chaitén (en el 2008), se pudo diferenciar la presencia de As(1-), asociado a piritas arsenicales. Estas especies de As(III) y As(1-) se oxidan fácilmente al ser expuestos a las condiciones ambientales imperantes. En ambos casos el producto final de oxidación son iones arseniatos, que finalmente se adsorben sobre pátinas de (hidr)óxidos férricos, presentes en los sedimentos loéssicos. Una situación similar ocurre con el F, el cual al liberarse se integra a los sedimentos loéssicos, formando fluorapatitas o adsorbiéndose a (hidr)óxidos férricos.