Biomonitoreo atmosférico en la provincia de San Juan: caracterización y composición de material particulado atmosférico (HAPS y metales pesados)

Abstract

Este estudio contribuye al conocimiento actual sobre la contaminación atmosférica en una zona industrialde la provincia de San Juan, Argentina. El objetivo fue evaluar a Tillandsia capillaris (clavel del aire) y Larreadivaricata (jarilla) como método alternativo de monitoreo de calidad atmosférica, a fin de estimar lasfracciones y la composición química del material particulado PM10 y PM2.5. Para ello, semanalmente setomaron muestras de PM10 y PM2.5 con impactadores y simultáneamente se expusieron las especiesvegetales; esto permitió realizar estudios comparativos entre el método instrumental y el biomonitoreo.Posteriormente, se realizó el análisis gravimétrico, con el fin de medir la concentración másica de laspartículas tanto en plantas como en muestras del impactador, así se determinó la concentración de K, Ca, Ti,V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Br, Sr, Ba, Pb, naftaleno, fluoreno, fenantreno, fluoranteno, criseno, benzo [a]antraceno, benzo [b] fluoranteno, benzo [k] fluoranteno, dibenzo [a, h] antraceno, benzo [g, h, i] perileno,acenafteno, antraceno, pireno, benzo [a] pireno. Las concentraciones promedio de PM en la atmósferafueron: 63 ± 9 μg/m3 (PM10) y 36 ± 5 μg/m3 (PM2.5), las cuales, generalmente fueron más altas durante losinviernos. En relación a los elementos cuantificados, las concentraciones mayores fueron las de Ca, Fe, K, Mn,Ti y las de los HAPs de mayor peso molecular: BbFA (0.38 ng/m3), BahA (0.31 ng/m3) y BghiP (0.61 ng/m3).Estos datos constituyen los primeros antecedentes de concentración y variabilidad estacional del PM paraSan Juan. Respecto a la comparación entre métodos, se encontraron correlaciones significativas entre laconcentración de PM10 y la concentración de partículas de igual diámetro retenidas en las hojas de T.capillaris (R2=0.91) y de L. divaricata (R2=0.88). Resultados equivalentes se observan entre la fracción dePM2.5 atmosférica y la depositada en T. capillaris (R2=0.84) y en L. divaricata (R2=0.82). Este es el primertrabajo que logra correlacionar el PM evaluado por un método instrumental con el depositado en las plantasbiomonitoras y que además propone a la jarilla como potencial especie biomonitora; ya que hasta elmomento no existen publicaciones que la citen como especie biomonitora de zonas áridas. Dado que lametodología de biomonitoreo no incurre en elevados costos ni en complejos diseños experimentales, y quea partir de este estudio fue calibrada; podría ser utilizada para realizar monitoreos de PM para evaluarpatrones de variación, logrando establecer el estado de la calidad ambiental.

This study contributes to the current understanding of air pollution in the province of San Juan, Argentina. The objective was to evaluate Tillandsia capillaris and Larrea divaricata as an alternative method of atmospheric quality monitoring, in order to estimate the fractions of PM10, PM2.5 and the concentrations of some elements and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). For this purpose, samples of PM10, PM2.5 and plant samples were collected weekly, all exposed simultaneously in the same area of the province. After performing the gravimetric analysis, in order to measure the mass concentration of particles in both plants and impactor samples, the concentration of K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Br, Sr, Ba, Pb, naphthalene, fluorene, phenanthrene, fluoranthene, chrysene, benzo [a] anthracene, benzo [b] fluoranthene, benzo [k] fluoranthene, dibenzo [a, h] anthracene, benzo [g, h, i] perylene, acenaphthene, anthracene, pyrene, benzo [a] pyrene. The results showed significant regressions between the concentration of PM10 and the concentration of particles of equal diameter retained in the leaves of T. capillaris (R2=0.91) and L. divaricata (R2=0.88), also between the fraction of PM2.5 in T. capillaris (R2=0.84) and L. divaricata (R2=0.82). The average PM concentrations in the atmosphere were: 63 ± 9 μg/m3 (PM10) and 36 ± 5 μg/m3 (PM2.5). In relation to the quantified elements, the highest concentrations were Ca, Fe, K, Mn, Ti and the highest molecular weight PAHs: BbFA (0.38 ng/m3 ), BahA (0.31 ng/m3 ) and BghiP (0.61 ng/m3 ). The results obtained constitute the first data of concentration and seasonal variability of the PM for San Juan, as well as the influence of different emission sources. In addition, this study presents another unpublished data, the capacity that jarilla showed as a potential biomonitor species. Since this nonconventional sampling methodology does not incur high costs or complex experimental designs, it can be used to conduct temporal monitoring of PM10 and PM2.5, as well as to evaluate their variation patterns, establishing the state of environmental quality in the different sites studied.