Determinación de metales en material particulado menor a 10 10 μm (PM10) suspendido en el aire de Tampico durante el 2004

Abstract

RESUMEN: Para llevar a cabo este programa de trabajo, se colectaron partículas con diámetro menor a 10 μm en 39 filtros de fibra de cuarzo y 12 filtros de fibra de vidrio cada seis días durante 24 horas en un sitio urbano de la ciudad de Tampico. Para colectar las partículas PM10 se utilizó un muestreador de alto volumen Wedding and Associates. Las concentraciones de PM10 en (μgm-3) se determinaron en Tampico de enero a diciembre de 2004. De igual manera, se determinó el contenido de metales en las muestras PM10. Las extracciones de los metales se hicieron de acuerdo al método USEPA-IO.3.1. Las recuperaciones de los metales y la validación del método se calcularon con un Material de Referencia Certificado. Un espectrómetro de emisión atómica acoplado por plasma (ICP-AES) se utilizó para determinar las concentraciones de los metales. Así mismo, se utilizó un espectrómetro de dispersión de energía acoplado a un microscopio electrónico de barrido (EDS-MEB) para determinar la composición elemental, tamaño y morfología de las partículas. Las condiciones meteorológicas en Tampico, tales como dirección y velocidad del viento y precipitación pluvial se utilizaron para estudiar las fuentes de emisión de los metales. Los resultados muestran que las concentraciones de PM10 no fueron mayores a la norma de 120 μgm-3 en 24 horas durante el periodo de estudio. Dichas concentraciones estuvieron comprendidas en el intervalo de 12 a 47 μgm-3. De igual manera, las concentraciones de Pb en Tampico no sobrepasaron la norma de 1.5 μgm-3. Las mayores concentraciones de Pb en las muestras fueron de 0.04 μgm-3. El análisis de los parámetros meteorológicos y las concentraciones de los metales, unido con los cálculos de los coeficientes de correlación, mostró que posiblemente el Cd, Cr y Cu provienen de actividades industriales generadas en el Puerto Industrial de Altamira, mientras que Ni, V, Zn y probablemente algo de Pb y Ni pueden ser emitidos por una actividad de refinación del petróleo. Por otro lado, los metales Fe y Ti se encontraron asociados a fuentes naturales de resuspensión de polvos. Es posible que una actividad de manejo, almacenamiento y distribución de minerales en el muelle de metales emita algunas concentraciones de Cu, Fe, Ni, Pb y Zn. Finalmente el Mn estuvo relacionado con vientos del O y pequeñas concentraciones del NE. Este metal posiblemente pueda estar asociado a una industria que genera aleaciones de hierromanganeso y menores concentraciones de este metal a una industria de refinación del petróleo. La aplicación de un modelo de factor de análisis identificó 4 fuentes de emisión de metales, las cuales emiten de manera más abundante Cu-Fe-Mn-Zn, Cd-Cr, Cu-Zn y Fe-Ti. Las fotografías obtenidas con el MEB-EDS permitieron observar partículas esféricas porosas ricas en V y Ni, de igual manera, se observaron partículas esféricas con superficies lisas ricas en C y O y partículas naturales ricas en Fe, Ti, Al, Ca, Mg, K y Na. Se observó también una partícula con morfología definida, compuesta por Cu-Zn. Debido a su composición, se sugiere que esta partícula proviene de alguna actividad industrial. ABSTRACT: To carry out this program, particulate matter less than 10 micrometers was collected in 39 quartz fiber filters and 12 glass fiber filters every 6 days during 24 hours in an urban zone in Tampico. A Wedding and Associates high volume sampler was used to collect the particulates. Pm10 concentrations (in µgm ) were determined in Tampico from January to December 2004. PM10 metal content was determined in these PM10 samples. Metal extractions were made according to the method USEPA-IO.3.1 Metal recovery and method validation were calculated with a Standard Reference Material. An Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometer (ICP-AES) was used to determine metal concentrations; An Energy Dispersion Spectrometer acoplated to a Scanning Electron Microscope (EDSSEM) was used to analyze elemental, size and morphology of atmospheric

particulates. Meteorological conditions in Tampico, such as wind direction, wind velocity and precipitation were used to study the sources of the metals to the ambient air. PM10 concentrations in Tampico did not exceed the Mexican standard

value of 120 µgm -3 -3 in 24 hours during the studied period. PM10 concentrations in Tampico during 2004 ranged from 12 to 47µgm . Lead concentrations in Tampico did not exceed the standard value of 1.5 µgm -3 . The highest concentration of lead was 0.04µgm -3 -3 . The analysis of meteorological parameters, metal concentrations and correlation coefficients showed that probably Cd, Cr and Cu come from industrial activities in Altamira. Also, Ni, V, Zn and probably Pb and Ni could be emitted by a refinery. Fe and Ti are associated to natural sources and Cu, Fe, Ni, Pb and Zn to a possible activity that manages minerals rich in metals. Mn is probably associated to an industry that generates products that contain Mn and Fe and less concentrations of this metal is also probably associated to the refinery. The analysis factor model generated 4 sources, where the most abundant metals were Cu-Fe-Mn-Zn, Cd-Cr, Cu-Zn y Fe-Ti. Micrographs obtained by an EDS-SEM showed porous spherical particles rich in V and Ni and smooth spherical particles rich in C and O. Natural particles rich in Fe, Ti, Al, Ca, Mg, K and Na and a possible industrial particle rich in Cu-Zn were also observed.