Que es un metal traza (o metal pesado)?

Transcripción

1 Que es un metal traza (o metal pesado)? 1. Químicamente corresponden a los elementos de transición, pero también se incluyen elementos no metálicos i.e., Al (III); Pb(IV); As(V), Se(VI) 2. Tienen con una densidad > 5 g/cm 3 3. Su concentración en sedimentos es muy baja (< 0,1%) 4. Son escenciales y tóxicos

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4 The Problem of Metals Metals are potentially dangerous because they can affect enzymatic functions and the nervous system Anthropogenic activities contribute to their accumulation in the environment Metals are not biodegradable => What is the toxic species and how much? => What is the residence time?

5 Analytical Speciation (multi-techniques) In situ Laboratory voltammetric microelectrodes Sampling (sediment, water column) Extractions (Dissolved phase) Particles Probe (water column) Lander, ROV (sediment) filtration, dialyzers Supported Liquid Membrane Chromatography (ion exch.; size fraction.) TEM-EDS (microparticles) EXAFS Fe, Mn Cu, Pb, Cd, Zn total analysis total analysis visualization composition bond length redox Total analysis: ICP-MS or GFAAS few techniques available speciation is operationally defined artifacts due to sampling and handling

6 In Situ Voltammetric Measurements

7 Design of in situ sensors 100 µm diameter Au Reliable, automatic measurements Simple, compact, low-cost Minimization of artifacts Multi-element analysis High sensitivity (1 pm to 100 nm) Speciation capabilities Microsensors Lake Sediment Fe 2+ + Hg + 2e - -> Fe(Hg) I - [na] Mn 2+ + Hg + 2e - -> Mn(Hg) Marine Sediment I - [na] H 2 S + Hg -> HgS + 2e - + 2H E - [V]

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13 SISTEMA MARINO COMO AMBIENTE Aportes continentales Atmósfera Interfase Océano-atmósfera Columna de agua Procesos autigénicos Interfase Agua-sedimento Acumulación Sedimento

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15 Ciclos Biogeoquimicos: Elementos Traza

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23 Vertical profiles of dissolved zinc (43) and iron (44) concentrations in the north Pacific Ocean F. M. M. Morel et al., Science 300, (2003) Published by AAAS

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28 Fig. 2. (A) Examples of release of complexing agents and metal ligand complexes from marine plankton: CdX, phytochelatin-cd complex released by diatoms (25); CuY, peptide complexes of Cu released by coccolithophorids (26); CuZ, unidentified Cu ligand complex released by Synechococcus (27, 28); sid, siderophore released by heterotrophic bacteria and cyanobacteria (17); L, unidentified Co complexing agent released by Prochlorococcus (29); C, Cys; E, Glu; G, Gly; Q, Gln; and R, Arg F. M. M. Morel et al., Science 300, (2003) Published by AAAS

29 Fig. 3. (A) A diagram of the nitrogen cycle, illustrating the metal cofactors in each enzymatically catalyzed step F. M. M. Morel et al., Science 300, (2003) Published by AAAS

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34 INTRODUCCION FINANCIAMIENTO MINERA ESCONDIDA LIMITADA

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36 LIMITACION NUTRIENTES/TOXICO SITUACIÓN OCEANOS PRODUCCION PRIMARIA QUÍMICA MT PRODUCCION PARTICULAS FLUJO DE PARTICULAS ADSORCION/DESORCION Procesos Interfases Situación real Océanos

37 Estado del Metal (Especie química) Inorgánico Orgánico Soluble Particulado Ion Complejo Quelado Molécula Coloide Adsorbido Suspendido Me Total) P = Σ Fracciones Minerales Arcillosos Carbonatos Oxi-hidróxidos Orgánicos y Sulfuros Detrito Mineral

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40 LA FASE TRANSPORTADORA Fases orgánicas : ácidos húmicos y fúlvicos Material orgánico sólido Fases carbonatadas Fases Fe y Mn Fases detríticas/no detríticas Fases autigénicas/litogénica Adsorción e intercambio iónico

41 MEDIO AGUA O SEDIMENTO EXPOSICIÓN INTERFASE ORGANISMO Organos y Celulas DISPONIBILIDAD AMBIENTAL Forma Química Concentración (Actividad) Compartimiento Tiempo Residencia BIODISPONIBILIDAD AMBIENTAL Incorporación Tasa de Encuentro Eficiencia METABOLISMO HOMEOSTASIS BIODISPONIBILIDAD TOXICOLOGICA/ FARMACOLOGICA Función al nivel de Órganos o Celular.

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46 Entradas Inventario Inventario (mg Cu cm -2 ) (mg Pb cm -2 ) Advección (1) 0,004 0,02 Transporte atmosférico (2) 0,210 0,05 Aporte Antropogénico (3) 0,410 0,09 0,624 0,16 Salidas Acumulación en sedimentos 0,624 0,16 (1): Asume 100% de remoción de Cu y Pb desde columna de agua (2): Estimado a partir del nivel pre-industrial (3). Estimado por diferencia (ver texto)