Evaluación de la concentración de metales y metaloides en suelos de la Universidad Nacional de Ingeniería utilizando un equipo portátil de fluorescencia de rayos x

Abstract

El equipo portátil de fluorescencia de rayos X (pXRF) representa una alternativa tecnológica de bajo costo, que permite obtener la concentración de metales y metaloides en suelos en corto tiempo, sin generar residuos peligrosos, como si lo hacen los métodos de ensayo más usados en la actualidad. Sin embargo, los resultados del equipo pXRF pueden presentar errores debido a situaciones de apantallamiento entre elementos, porcentaje de humedad de la muestra y tamaño de la muestra. La presente tesis determina la validez y confiabilidad de los resultados de un equipo portátil de fluorescencia de rayos X (pXRF), aplicado en suelos de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI). Se analizaron 108 muestras de suelos del campus universitario distribuidos en 3 sectores, el sector A, área donde se dispuso relave; sector B, área alrededor del relave y parques; y sector C, área para determinar el nivel de fondo. Las 108 muestras fueron analizadas con el equipo pXRF y 60 se analizaron con la espectrometría de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS). Se aplicó los criterios de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de los Estados Unidos para determinar la calidad de datos brindados por el equipo pXRF; se obtuvieron resultados de nivel definitivo “Q3” para el Cu (<200 mg/kg), As (<120 mg/kg) y Ag, resultados de nivel cuantitativo “Q2” para el Cr, Cu (>200 mg/kg), Zn, As (>120 mg/kg), Se, Mo, Cd, Sn, Sb y Pb; y resultados de nivel cualitativo “Q1” para el Hg. Concluyendo que el equipo pXRF brindó resultados válidos y confiables para 11 elementos estudiados (Cu, As, Ag, Cr, Zn, Se, Mo, Cd, Sn, Sb y Pb). Por otro lado, se encontró que las muestras del sector A presentaban altas concentraciones de Cu, Zn, As, Se, Mo, Ag, Cd, Sn, Sb, Hg y Pb que superaban los niveles de fondo; además se encontraron concentraciones de As y Pb que superaban los estándares de calidad ambiental (ECA) para suelos, en 39 y 57 muestras de suelos de parques, respectivamente.

The portable X-ray fluorescence (pXRF) equipment represents a low-cost technological alternative which allows obtaining the concentration of metals and metalloids in soils in a short time, without generating hazardous waste, as in the case of the ICP-MS or ICP-OES analysis. However, the results of the pXRF equipment may present errors due to chemical-matrix effects causing interelement interferences, moisture content and physical-matrix effects, such as particle size, homogeneity, and surface conditions. This thesis determines the validity and reliability of the results of portable X-ray fluorescence equipment (pXRF), applied in soils samples of the National University of Engineering (UNI). About 108 soil samples of the university campus were analyzed and distributed in 3 sectors: sector A, where tailings were disposed, sector B, area around the tailings and parks, and sector C, where was determined the background level. These 108 samples were analyzed by the pXRF equipment and 60 of them, by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-MS). The criteria of the United States Environmental Protection Agency (EPA) were applied to determine the quality of data provided by the pXRF equipment; obtaining definitive level results “Q3“ for Cu (<200 mg/kg), As (<120 mg/kg) and Ag, quantitative level results “Q2“ for Cr, Cu (> 200 mg/kg), Zn, As (> 120 mg/kg), Se, Mo, Cd, Sn, Sb and Pb; and qualitative results “Q1” for the Hg. To conclude, the pXRF equipment provided valid and reliable results for 11 elements studied (Cu, As, Ag, Cr, Zn, Se, Mo, Cd, Sn, Sb, and Pb). On the other hand, it was found that samples from sector A with high concentrations of Cu, Zn, As, Se, Mo, Ag, Cd, Sn, Sb, Hg and Pb which exceeded background levels; in addition, it was found As and Pb concentrations which exceeded the environmental quality standards (ECA) for soils of Peru, in 39 and 57 samples of park soils, respectively.