High fluorine and other associated trace elements in waters from the south of the Pampean plain

Abstract

We investigated the levels of F and its relationship with As, B and V in ground and surface waters of the southern Pampas, where cases of dental and skeletal fluorosis, and arsenic in hair and urine samples have been detected in the rural population. Eating vegetables and cereals grown in irrigated areas with excessive fluoride may increase the risk of fluorosis due to the addition of the extra F contributed from other sources such as drinking water. Moreover, if these elements exceed the tolerance of crops produce toxicity and, like salinity, they decrease the potential crop yield. Within an area of 2300 km2, 81 samples were taken from surface and groundwaters to determine F, As, B and V. Fluoride was detected in 86% of the sampled groundwaters, and in 65% of the surface waters reaching maximun concentrations of 7.12 mg/L and of 6.5 mg/L, respectively. Risk areas were determined based on the distribution of F in the unconfined aquifer; the highest concentrations were observed towards the S-SW, in the central and SE sectors. On he surface flow, the highest concentrations were found at the west with sampling points remarkably prominent. These waters are classified as sodium-sulfate, C3 and with high concentrations of F, B and V that could produce toxicity and reduce yields on irrigated crops. Fluoride correlated significantly (p<0.01) with As (r=0.75), B (r=0.57) and V (r=0.53) in groundwater; it also associated with As (r = 0.65) in surface waters, and showed higher levels of association with boron (r=0.88) and vanadium (r=0.81), which showed highly significant linear regressions (p<0.01).Se investigaron los niveles de F y su relación con As, B y V en aguas freáticas y superficiales del sur de la Llanura Pampeana, donde se detectaron casos de fluorosis dental, esquelética y presencia de arsénico en muestras de cabello y orina, en la población rural. El consumo de vegetales y cereales cultivados en áreas irrigadas con excesivo flúor podrían incrementar el riesgo de fluorosis a raíz de la adición de F suplementario al aportado desde otras fuentes como el agua de bebida. Por otra parte, si estos elementos sobrepasan la tolerancia de los cultivos producen toxicidad, y al igual que la salinidad disminuyen el rendimiento potencial. Sobre un área de 2.300 km2, se tomaron 81 muestras de aguas subterráneas y superficiales, de cuyo análisis se determinó la presencia de F, As, B y V. Se detectaron concentraciones de F de hasta un máximo de 12.7 mg/L en 86% de las muestras de agua freática, y valores de hasta 6.5 mg/L en 65% de las muestras de aguas superficiales. Se determinaron áreas de riesgo en función de la distribución del F en el acuífero freático, observándose las mayores concentraciones hacia el S-SO, en el centro y SE. En el flujo superficial, las mayores concentraciones se encontraron sobre el sector oeste, con puntos de muestreo notablemente destacados. Estas aguas se clasifican como sódicas-sulfatadas, C3 y con elevadas concentraciones de F, B y V que podrían producir toxicidad en los cultivos cuando son regados, disminuyendo los rendimientos. En las aguas freáticas el F se correlacionó significativamente (p<0,01) con As (r=0,75), B (r=0,57) y V (r=0,53); en aguas superficiales también se asoció con As (r=0,65) y se registraron mayores niveles de asociación con boro (r=0,88) y vanadio (r=0,81), que presentaron regresiones lineales altamente significativas (p<0,01).