Estudio experimental de la movilidad de metales pesados en sedimentos de la cuenca del Jequetepeque, Perú

Abstract

Este proyecto tiene como objetivos determinar la concentración de metales en sedimentos procedentes de actividades mineras en la cuenca del río Jequetepeque así como su movilidad. Estos estudios son necesarios para el análisis de suelos contaminados ya que definen la capacidad tóxica de los sedimentos y, por tanto, su impacto en el medio ambiente. Para poder conocer el comportamiento de los metales estudiados (Zn, Cu, Al, Fe, Cd, Hg, Cr, Pb, As, Ni), se analizan los sedimentos de 5 zonas diferentes de la cuenca, todos ellos aguas abajo de algún territorio minero. Primero se realizó el estudio de la distribución de metales entre sedimento y fase acuosa utilizando disoluciones a distintos pH para determinar la extracción de los metales de los sedimentos y su efecto sobre los ecosistemas acuáticos. Posteriormente, con el fin de ver el comportamiento cinético de los metales y determinar su movilidad, se realizó el estudio de la extracción de metales con EDTA agitando las mezclas a diferentes tiempos. Los resultados muestran que cuánto más ácido es el pH de equilibrio, más metal es capaz de pasar del sedimento al agua. Así, para cualquier metal, la máxima extracción se da a pH entre 0 y 2, mientras que a pH superiores a 5 la extracción es casi nula. Por otra parte, esa máxima extracción puede llegar a resultar tóxica para algunos metales como Cu, Cd o Pb. El segundo estudio permite evaluar la movilidad de los metales a diferentes tiempos de agitación. Medioambientalmente, es necesario el análisis de los resultados obtenidos a tiempos bajos, ya que son éstos los que marcarán la facilidad que tendrá el metal para pasar al agua. Así, el Cd resulta el metal con mayor movilidad, extrayendo hasta el 80% de su contenido durante la primera hora; mientras que el Fe es el metal que más fijo se queda en el sedimento, ya que después de una hora de agitación no llega a extraer ni el 25% del total. Para estudiar este comportamiento, se propone el ajuste de los datos experimentales con diferentes modelos cinéticos: modelo de difusión, Elovich y two first-order reactions. Éste último es el que mejor se ajusta a los datos experimentales además de ofrecer más información sobre la movilidad de los metales presentes en los sedimentos. Posteriormente, con el fin de caracterizar la naturaleza de los metales extraídos, se compara la extracción con EDTA y la extracción secuencial de un estudio anterior. En este análisis no se observa ninguna correlación entre ambos métodos en cuanto a la forma en la que están ligados los metales a los sedimentos.