Evaluación de la especiación química de plomo en suelo agrícola cercano a una actividad minera y la relación con su biodisponibilidad

Agricultural soils can be contaminated with heavy metals by different anthropogenic sources, such as mining. Under some conditions, Lead (Pb) is a toxic pollutant. However, its mobility not only depends on its concentration or the physical-chemical properties in the matrix, but also on its chemical species that are significantly important for its bioavailability and/or biomagnification in the environment, in turn this depends on its exposure and its relation to toxicity. On the other hand, studies of correlation of Pb with other metals and metalloids (As and Hg) have been carried out to estimate its source, but, a more significant factor is the determination of the 206Pb/207Pb isotopic ratio in the matrix, since this is a “fingerprint” of its origin. The objective of this research is to evaluate the chemical speciation of Pb in agricultural land in an area close to mining activity and his possible bioavailability. Ten samples of agricultural soil (in triplicate) were obtained from the study area of an approximate area of 10 Ha by the quincunx method. The management methodologies, treatment and physical-chemical properties of the same were based on the Mexican Norms NMX-AA-132-SCFI-2016 and NOM-021-SEMARNAT-2000. The concentrations of the heavy metals Pb, As and Hg by flame and hydride generation atomic absorption spectroscopy were quantified by the methodology EPA: Method 3010A and the correlation between them was evaluated. The values of the isotope ratios 206Pb/207Pb were determined to infer the source of Pb. Sequential chemical speciation was performed for Pb. The average value of the soil for pH was 7.77±0.33, for electric conductivity 0.683±0.207 ds/m, organic material of 2.05±0.87 % and the texture was mostly sandy loam. The values of the average concentration of Pb, As and Hg were 32.965±8.016, 5.384±1.744 y 0.905±0.85 ppm respectively and did not exceed the limits established by NOM-147-SEMARNAT / SSA1-2004. The correlation between Pb-Hg was high (R0 = 0.82) and the average isotope ratio was 1,206±0.003. The fractions of sequential chemical speciation determined a major interchangeable fraction for sample 3 of 55.56%. Based on the above findings, it was determined that the concentration of Pb does not represent a risk of exposure, however, it is inferred that the Pb comes from anthropogenic activity; therefore, due to the historical record of the area, it is due to the mining activity. The physical-chemical properties and chemical speciation will determine the mobility of the analyte for the use of the study area (for the correlation with Hg). Therefore, they are possible for their possible bioavailability and bioaccumulation.Los suelos agrícolas pueden estar contaminados con metales pesados por diferentes fuentes antropogénicas, como la minería. Bajo ciertas condiciones, el plomo (Pb) es un contaminante tóxico. Sin embargo, su movilidad no solo depende de su concentración o de las propiedades físico-químicas en la matriz, sino también de sus especies químicas que son significativamente importantes para su biodisponibilidad y/o biomagnificación en el ambiente, a su vez de esto depende su exposición y su relación con la toxicidad. Por otro lado, estudios de correlación de Pb con otros metales y metaloides (As y Hg) se han realizado para estimar su fuente, pero, un el factor más significativo es la determinación de la relación isotópica 206Pb/207Pb en la matriz, ya que esta es una “huella digital” del origen de mismo. El objetivo de esta investigación es evaluar la especiación química del Pb en suelo agrícola de una zona cercana a actividad minera y su posible biodisponibilidad. Se obtuvieron 10 muestras de suelo agrícola compuestas (por triplicado) de la zona de estudio de un área aproximada de 10 Ha por el método de tresbolillo. Las metodologías de manejo, tratamiento y determinación propiedades físico-químicas de las mismas se basaron en las normas NMX-AA-132-SCFI-2016 y NOM-021-SEMARNAT-2000. Se cuantificaron las concentraciones de los metales pesados Pb, As y Hg por espectrometría de absorción atómica de tipo flama y generador de hidruros mediante la metodología EPA: Método 3010A y se evaluó la correlación entre las mismas. Se determinaron los valores de las relaciones isotópicas 206Pb/207Pb para inferir el origen de la fuente de Pb. Se realizó la especiación química secuencial para Pb. El valor promedio del suelo para pH fue 7.77±0.33, para conductividad eléctrica 0.683±0.207 ds/m, materia orgánica de 2.05±0.87 % y la textura fue mayoritariamente franco arenosa. Los valores de la concentración promedio de Pb, As y Hg fueron 32.965±8.016, 5.384±1.744 y 0.905±0.85 ppm respectivamente y no rebasaron los límites establecidos por la NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004. La correlación entre Pb-Hg fue alta (R0=0.82) y el promedio de la relación isotópica fue de 1.206±0.003. Las fracciones de especiación química secuencial determinaron una fracción intercambiable mayoritaria para la muestra 3 de 55.56%. Con base en los hallazgos anteriores se determinó que la concentración de Pb no representa significativamente un riesgo de exposición, sin embargo, se infiere que la fuente de Pb es proveniente de una actividad antropogénica que por historial de la zona se atribuye a la actividad minera. Las propiedades fisicoquímicas y la especiación química determinan para la mayoría de la zona de estudio (por su correlación con Hg) la movilidad del analito. Por lo tanto, son indicadores para inferir su posible biodisponibilidad y bioacumulación