Elementos potencialmente tóxicos en el polvo urbano de la zona metropolitana de San Luis Potosí

Abstract

"Por su origen, el polvo urbano puede contener elementos potencialmente tóxicos (EPT). En zonas semiáridas, como es el caso de la Zona Metropolitana de San Luis Potosí (ZMSLP) la cual se ubica en el centro de México, dicho polvo puede ser resuspendido a la atmósfera por la acción erosiva del viento y exponer a la población a dichos elementos. Además, la escorrentía superficial generada durante los eventos de precipitación puede favorecer el transporte de EPT hacia bajos topográficos o cuencas urbanas donde, posteriormente, pueden ser resuspendidos por viento y/o transporte urbano. Por tal motivo, los objetivos de esta investigación fueron: i) delimitar las cuencas urbanas de la ciudad de SLP, utilizando un modelo de elevación digital (15x15m) y ArcGis, ii) determinar la concentración de Fe, Zn, Mn, Zr, Sr, Sc, Pb, Cu, Cr, V y As por fluorescencia de rayos X, en diferentes tamaños de partícula (53, 44, 25, 20 y <20μm), en 38 muestras de polvo de calles pavimentadas recolectadas en las zonas alta, media y baja de 9 cuencas urbanas, antes y después de la temporada de lluvias, iii) establecer si la fuente de origen de dichos elementos es geogénica y/o antropogénica a través de una comparación con los valores de fondo geoquímico, iv) identificar valores anómalos de EPT y establecer orígenes comunes probables a través un análisis estadístico multivariado (de correlación, de componentes principales y tipo clúster) y v) determinar el tamaño predominante de partícula por microscopía electrónica de barrido utilizando el software Phenom ParticleMetric X. Los resultados de este trabajo permitieron definir 12 cuencas urbanas, en donde las concentraciones elementales en promedio fueron de 55,117 mg/kg para Fe, 3,735 mg/kg para Zn, 2,358 mg/kg para Mn, 287 mg/kg para Pb, 480 mg/kg para Cu, 283 mg/kg para Sc, 531 mg/kg para Zr, 84 mg/kg para Sr, 80 mg/kg para As, 159 mg/kg para Cr y 66 mg/kg para V. Lo anterior, en la fracción <20μm. Dichas concentraciones fueron, mayores que las concentraciones geoquímicas de fondo y más altas antes de la temporada de lluvias que después de ésta para Fe, Cu, Mn, Zn, Pb, Cr y As, lo que podría indicar una fuente de origen antropogénica para estos elementos, mientras que la concentración promedio de Sr, Sc, V y Zr en ambos muestreos se encuentra muy similar a los valores de fondo, lo que podría indicar que estos elementos pueden provenir de una fuente de origen geogénica. El análisis estadístico reveló dos grupos principales, en el primero se agrupan Fe, Zn, Mn, Cu, Pb, As y Cr y en el segundo Sc, Sr, Zr y V, lo que sugiere que las fuentes de estos dos grupos son distintas. El conteo de partículas reveló que los polvos recolectados contienen partículas de tamaño <2.5μm, resaltando un riesgo latente de penetración de dichas partículas posiblemente hasta los bronquios secundarios, e incluso hasta los alvéolos, la parte más profunda del pulmón."

"By its origin, urban dust may contain potentially toxic elements (PTE). In semi-arid areas, such as the San Luis Potosí Metropolitan Zone (ZMSLP) which is located in central Mexico, this dust can be resuspended to the atmosphere by the erosive action of the wind and expose the population to said elements. In addition, surface runoff generated during precipitation events may favor the transport of PTE to topographic lows or urban basins where, subsequently, they can be resuspended by wind and / or urban transport. For this reason, the objectives of this research were: i) to delimit the urban basins of the city of SLP, using a digital elevation model (15x15m) and ArcGis, ii) determine the concentration of Fe, Zn, Mn, Zr, Sr , Sc, Pb, Cu, Cr, V and As by X-ray fluorescence, in different particle sizes (53, 44, 25, 20 and <20μm), in 38 dust samples of paved streets collected in the high areas, average and low of 9 urban basins, before and after the rainy season, iii) establish whether the source of these elements is geogenic and / or anthropogenic through a comparison with the geochemical background values, iv) identify values anomalous PTE and establish probable common origins through a multivariate statistical analysis (correlation, main components and cluster type) and v) determine the predominant particle size by scanning electron microscopy using Phenom ParticleMetric software X. The results of this work allowed to define 12 urban basins, where the average elementary concentrations were Fe (55,117 mg/kg) Zn (3,735 mg/kg, Mn (2,358 mg/kg), Pb (287 mg/kg), Cu (480 mg/kg), Sc (283 mg/kg), Zr (531 mg/kg), Sr (84 mg/kg), As (80 mg/kg), Cr (159 mg/kg) and V (66 mg/kg). Lo previous, in the fraction <20μm. These concentrations were higher xvii than the background geochemical concentrations and higher before the rainy season than after it for Fe, Cu, Mn, Zn, Pb and As, which could indicate a source of anthropogenic origin for these elements, while the average concentration of Sr, Sc, V, Zr and Cr in both samples is very similar to the background values, which could indicate that these elements may come from a source of geogenic origin. The statistical analysis revealed two main groups, in the first group Fe, Zn, Mn, Cu, Pb, As and Cr and in the second Sc, Sr, Zr and V, which suggests that the sources of these two groups are different. The particle count revealed that the collected powders contain particles of size <2.5μm, highlighting a latent risk of penetration of said particles possibly into the secondary bronchi, and even the alveoli, the deepest part of the lung."