ARSÉNICO Y ESPECIES DE ARSÉNICO EN EL AIRE DE HUELVA Daniel Sánchez-Rodas Navarro
Mar 17, 2016
ARSÉNICO Y ESPECIES DE ARSÉNICO
EN EL AIRE DE HUELVA
Daniel Sánchez-Rodas Navarro
ÍNDICE1. ARSENICO Y MATERIA PARTICULADA ATMOSFÉRICA (MPA)
� TOXICIDAD DEL ARSÉNICO� ¿POR QUÉ ANALIZAR MPA?� ARSENICO EN MPA
2. ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO
� ¿QUE ES LA ESPECIACIÓN?� ¿POR QÚE ES IMPORTANTE?� ¿CÓMO SE HACE UN ANÁLISIS DE ESPECIACIÓN?
3. ZONA DE ESTUDIO� HUELVA: CIUDAD AFECTADA POR EMISIONES INDUSTRIALES� SALUD� MUESTREO DE MPA
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN� CONTENIDO DE ARSÉNICO TOTAL EN MPA� ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO EN MPA� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO
� TOXICIDAD DEL ARSÉNICO
� Usado desde la antigüedad y la Edad Media como plaguicida
� Empleado en el Renacimiento como veneno� Su nivel en agua potable es muy estricto (RD 140/2003):
� EL ARSÉNICO ES TÓXICO PARA LOS SERES HUMANOS Y LA VIDA EN GENERAL
1. ARSÉNICO Y MATERIA PARTICULADA ATMOSFÉRICA (MPA)
Cobre 2000 µg/LBoro 1000 µg/LCromo 50 µg/LCianuro 50 µg/LNitrato 50 µg/LPlomo 25 µg/LNiquel 20 µg/LArsénico 10 µg/LCadmio 5 µg/LMercurio 1 µg/L
� TOXICIDAD DEL ARSÉNICO
� Carcinógeno ���� cáncer de piel y de pulmón
� Teratógeno ���� nacimientos con malformaciones� Mecanismo de acción:
Inhibición enzimática a nivel celular ���� Se impide la respiración
celular ���� fallo multiorgánico
� Intoxicación aguda ���� náuseas, vómitos, hipotensión arterial, edema pulmonar, arritmia....muerte
� Intoxicación crónica ���� arsenicosis� Diarreas leves, degeneración progresiva del hígado
� Hiperpigmentación, hiperkeratosis ���� Black Foot Desease
� EFECTOS DEL ARSÉNICO SOBRE LA SALUD
1. ARSÉNICO Y MATERIA PARTICULADA ATMOSFÉRICA (MPA)
� ¿POR QUÉ ANALIZAR MPA?
¿Qué es? Partículas sólidas o líquidas en suspensión en la atmósfera
¿Origen?Natural: volcanes, suelo, marino, vegetación
Antropogénico: industrial, combustibles fósiles
Mezcla compleja
Granulometría: TSP, PM10, PM2.5, PM1.0
Composición: SO42-, PO4
3-, NO3-, CO3
2-, Cl-, NH4+, metales…
1. ARSÉNICO Y MATERIA PARTICULADA ATMOSFÉRICA (MPA)
� ¿POR QUÉ ANALIZAR MPA?
¿Por qué se analiza?
•••• Afecta a ecosistemas y al cambio climático
•••• Afecta a la salud humana:
• Enfermedades respiratoria (asma, bronquitis)
• A menor diámetros, mayor capacidad de entrada en el sistema respiratorio
• Los metales pesados se acumulan en MPA
Science (1974), 183, 202-204
1. ARSÉNICO Y MATERIA PARTICULADA ATMOSFÉRICA (MPA)
� ARSÉNICO EN MPA
¿Origen del arsénico en MPA?
Fuentes antropogénicas
Natural
Fundición de metales
Combustión de carbón, gas, petróleo
Uso de pesticidas
Emisiones volcánicas
¿Legislación?
Council Directive concerning As, Cd, Hg,
Ni and PAHs (2004/107/CE):
6 ng As m-3
Council Directive concerning As, Cd, Hg,
Ni and PAHs (2004/107/CE):
6 ng As m-3
1. ARSÉNICO Y MATERIA PARTICULADA ATMOSFÉRICA (MPA)
23600 tn/año8000 tn/año
(OMS, 1987)
� ¿QUÉ ES LA ESPECIACIÓN?
“La especiación de un elemento es la distribución de un elemento
en especies químicas definidas en un sistema”
“Las especies químicas son formas específicas de un elemento definidas por composición isotópica, estado electrónico o de oxidación, y/o estructura compleja o molecular”.
“Un Análisis de Especiación es la actividad analítica encaminada a indetificar y/o cuantificar una o más especies químicas de una muestra”
DEFINICIÓN DE LA IUPAC ���� Pure Appl. Chem. Vol. 72, Nº 8, 1453-1470 (2000)
2. ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO
Arsenito As (III)
Arseniato As (V)
Dimetilarsinato DMA
Monometilarsonato MMA
Arsenobetaina AsB
ArsenoribósidosT
OX
ICID
AD
TOXICIDAD
Estado de oxidación
As(III) > As(V)
Estructura molecular
inorgánico >> orgánico
� ¿POR QUÉ ES IMPORTANTE?
2. ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO
“ La toxicidad del arsénico depende de la especie química”
� ¿CÓMO HACER UN ANÁLISIS DE ESPECIACIÓN?
2. ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO
SEPARACIÓN DE LA ESPECIES DE
ARSÉNICODETECCIÓN ATOMICA
EXTRACCIÓN DE LA ESPECIES DE ARSÉNICO DE
LA MUESTRAS
Estación de muestreo
N
Polígono
Industrial
3. ZONA DE ESTUDIO
� HUELVA: CIUDAD AFECTADA POR EMISIONES INDUSTRIALES
Tabla. Emisiones de arsénico a la atmósfera (toneladas)a
a adaptado de European Pollutant Emission Register (base de datos http://www.eper-es.es)
Periodo EspañaFundición de Cu
de Huelva% de España
2001-2009 59.3 16.9 28.5%
Fundición de Cu en Huelva(capacidad de producción, 2003):
1º España2º Europa7º mundo
���� 3.2 x106 toneladas of Cu
Fundición de Cu en Huelva(capacidad de producción, 2003):
1º España2º Europa7º mundo
���� 3.2 x106 toneladas of Cu
Fundición
de cobre
3. ZONA DE ESTUDIO
� HUELVA: CIUDAD AFECTADA POR EMISIONES INDUSTRIALES
Tabla. Emisiones de arsénico a la atmósfera (toneladas)a
a adaptado de European Pollutant Emission Register (base de datos http://www.eper-es.es)
Periodo España Fundición de Cu de Huelva % de España
2001 5.60 1.43 25.5 %
2002 10.96 3.25 29.7%
2003 9.92 2.19 22.1 %
2004 8.24 1.36 16.5%
2005 6.42 2.35 36.6 %
2006 4.71 1.52 32.3%
2007 5.48 1.82 33.2%
2008 4.27 1.58 37.0%
2009 3.66 1.44 39.3%
2001- 2009 59.3 16.9 28.5%
3. ZONA DE ESTUDIO
� HUELVA: CIUDAD AFECTADA POR EMISIONES INDUSTRIALES
� SALUD
Tejido conjuntivo(ambos sexos)Pulmón (hombres)
Boca y faringe (hombres )Laringe (ambos sexos)
3. ZONA DE ESTUDIO
3. ZONA DE ESTUDIO
� SALUD
•••• Tamaño de partículas: PM10, PM2.5
���� Periodos de muestreo de 24 h
���� Campañas anuales de muestro
(1-2 veces a la semana)
���� Captadores de aire de alto volumen
� MUESTREO DE MPA
Monitorización en continuo de : SO2, O3, CO, NOx
3. ZONA DE ESTUDIO
� CONTENIDO TOTAL DE ARSÉNICO EN MPA
adaptado de J. Environ. Monit. (2011) 13, 1276,1287
Arsenic in PM2.5
0
2
4
6
8
10
12
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
year
Ars
enic
n
g/m
3
Arsenic in PM10 (2001-2008)
0
2
4
6
8
10
12
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
year
Ars
enic
n
g/m
3
4. RESULTADOS
“¿SON LOS VALORES ALTOS EN HUELVA RESPECTO EL RESTO DE ESPAÑA?.....
� CONTENIDO TOTAL DE ARSÉNICO EN MPA
4. RESULTADOS
adaptado de J. Aerosol Sci. (2004) 35, 1151-1117
2001-2002
“¿SON LOS VALORES ALTOS EN HUELVA RESPECTO EL RESTO DE ESPAÑA?.....
� CONTENIDO TOTAL DE ARSÉNICO EN MPA
4. RESULTADOS
adaptado de Atmospheric Environment (2007) 41, 7212-7231
2001-2004
Mean Max. Reference
HUELVA (urbano + industria + fundición Cu) 6.3 62.1 J. Environ. Monit. (2011) 13, 1276
SEVILLA (urbano) 3.4 -- Anal. Chim. Acta (2004) 424:,33
FLANDES, Bélgica (urbano + rural) 3.8 17.5 Atmospheric Environment 45, 108
ATENAS, Grecia (urbano) 4.0 17.4 Chemosphere (2003) 52, 959
LISBOA, Portugal (urbano) 0.5 1.5 Nuclear Inst. Method Phy Res B (2004) 219, 153
BOR, Serbia (urbano+ industrial + fuindición Cu ) 131 669 J. Hazardous Materials (2010), 43-51
SANTIAGO, Chile (urbano) 50 - Atmospheric Enviroment (2007), 41, 6793
Zonas rurales, Chile (rural) 2.4 - 30.7 - Atmospheric Environment (2002), 36.,3803
Tabla. Medias y/o máximos de As en MPA Pm (ng As m-3)
“¿SON LOS VALORES ALTOS EN HUELVA RESPECTO OTROS LUGARES?.....
� CONTENIDO TOTAL DE ARSÉNICO EN MPA
4. RESULTADOS
Chemosphere (2007) 66, 1485,1493
PM10:
As (III) ���� 18- 26 %
As (V)���� 74 - 82%
PM10:
As (III) ���� 18- 26 %
As (V)���� 74 - 82%
4. RESULTADOS
� ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO EN MPA
Atmospheric Environment (2008) 42, 6487, 6495
���� Ambos As(III) y As(V) se acumulan en las partículas de menor diámetro
���� Sobre un 70-80% del arsénico está en la fracción de PM2.5
4. RESULTADOS
� ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO EN MPA
Relación con otros contaminantes ���� Cu, SO2
Vientos de componentes S y SOPOSIBLES EVIDENCIAS
010203040
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
ng
m-3
Months
As total
As total
0
50
100
150
200
250
300
350
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
ng
m-3
Months
Cu
Cu
4. RESULTADOS
� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO
(2000) (2000)
N 0º, 360º
E
90º
W
270º
S 180º
0
90
180
270
360
0
20
40
60
80
100
12:1
5
13:4
5
15:1
5
16:4
5
18:1
5
19:4
5
21:1
5
22:4
5
0:1
5
1:4
5
3:1
5
4:4
5
6:1
5
7:4
5
9:1
5
10:4
5
SO2
Dirección vientoµ
gm
-3
4. RESULTADOS
� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO
Relación con otros contaminantes ���� Cu, SO2
Vientos de componentes S y SOPOSIBLES EVIDENCIAS
7 agosto (2000)
4. RESULTADOS
� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO
adaptado de Atmospheric Research (2010) 96, 590-601
2004-2005
4. RESULTADOS
� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO
adapatado de Atmospheric Research (2010) 96, 590-601
2004-2005
4. RESULTADOS
� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO
adapatado de Atmospheric Research (2010) 96, 590-601
2004-2005
� La fundición de cobre emite pocas partículas, pero cargadas en metales pesados
4. RESULTADOS
� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO
adaptado de J. Environmental Monitoring (2011) 13, 1276-1278
4. RESULTADOS
� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO
10 agosto 2003 15 agosto 2003
24 junio 2004
adaptado de J. Environmental Monitoring (2011) 13, 1276-1278
ARSÉNICO Y ESPECIES DE ARSÉNICO
EN EL AIRE DE HUELVA
Daniel Sánchez-Rodas Navarro