Formas geoquímicas, biodisponibilidad potencial y enriquecimiento de metales pesados en sedimentos del Río Matanza-Riachuelo en ambientes agropecuarios, urbanos e industriales de la cuenca

Abstract

En los ecosistemas acuáticos, los sedimentos representan el principal sumidero de metales pesados. La capacidad de movilización de los metales en los sedimentos se relaciona con sus formas químicas, cuya abundancia relativa depende de cada metal y de las características geoquímicas de los sedimentos. El objetivo de esta tesis fue proporcionar un estudio detallado de las formas químicas, el enriquecimiento de una serie de metales pesados (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn) y la calidad de los sedimentos del fondo del cauce del Río Matanza-Riachuelo (Argentina) y de los arroyos tributarios Morales, Rodríguez y Cañuelas. Las características químicas y físicas de los sedimentos se determinaron principalmente con el fin de identificar los mecanismos implicados en la asociación de metales pesados en los sedimentos. Las muestras se tomaron en ocho puntos, incluyendo zonas rurales, peri-urbanas, urbanas e industriales de la cuenca del Río Matanza-Riachuelo. El estudio de las formas químicas de los metales pesados se realizó empleando un procedimiento de extracción secuencial (basado en la extracción secuencial de Tessier) complementado con mediciones de sulfuro volatilizable en ácido (AVS) y metales extraídos simultáneamente (SEM). Los metales se separaron en cuatro fracciones: F1-metales intercambiables y asociados a sulfuros amorfos y carbonatos; F2-metales ligados a óxidos de Fe/Mn (fracción reducible); F3-metales unidos a materia orgánica/sulfuros y; F4-fracción residual. El estudio incluyó el análisis de la distribución espacial y vertical de las concentraciones totales y de las formas no residuales de los metales. La diferencia SEM-AVS fue negativa en las secciones de los sedimentos más cercanas a la interfaz con la columna de agua, indicando que Cd, Cu, Ni, Pb y Zn extractados con ácido clorhídrico se encuentran asociados principalmente con sulfuros amorfos. Los perfiles verticales de sedimentos mostraron una disminución de las concentraciones totales de metales con el aumento de la profundidad. Además, se observó que, las diferencias de las características físico-químicas de los sedimentos de los arroyos y del Río Matanza-Riachuelo no modificaron la distribución de Cd, Cu, Ni y Zn entre las fracciones no residuales de los sedimentos superficiales. En la sección superficial de los sedimentos, Cu, Cr y Ni no residual se encontraron asociados principalmente a la fase oxidable, mientras que Cd, Pb y Zn se encontraron mayoritariamente asociados a sulfuros amorfos. El enriquecimiento de los metales se evaluó mediante dos índices: un factor de enriquecimiento planteado sobre la base de la distribución geoquímica de los metales y un índice de geoacumulación. Así, se observó que el enriquecimiento disminuye desde la sección superficial hacia las partes más profundas del perfil de sedimentos. Entre los metales analizados, el Pb exhibió el mayor enriquecimiento en todos los puntos de muestreo de la cuenca alta y media, mientras que en la cuenca baja es el Cr el que mostró un mayor enriquecimiento. Además, se comprobó la importancia de la determinación de los niveles base de metales locales, o niveles de referencia, para la estimación del grado de enriquecimiento de metales en sedimentos. La evaluación de la calidad de los sedimentos superficiales mediante los valores TEC-PEC, el índice Q-SQG, y la diferencia SEM-AVS mostró que los sedimentos de la zona agropecuaria de la cuenca poseen muy bajo riesgo ecológico potencial. En cambio, en el Riachuelo, donde se ubica una de las zonas más pobladas e industrializadas de Argentina, las concentraciones de Cr, Cu, Ni y Zn fueron mayores que el valor PEC. También se observaron valores elevados del índice SQG-Q, lo que indica una alta probabilidad de que ocurran efectos adversos sobre organismos bentónicos. Finalmente, se discutieron los problemas relacionados con el uso de la diferencia AVS-SEM.