DISTRIBUCIÓN Y ACUMULACIÓN DE PLOMO (Pb y Pb) · PDF file... un origen natural y antropogénico. En los sedimentos marinos queda ... un origen na-tural y ... de propiedades de masa

61Distribución y acumulación de plomo en sedimentos de los fiordos de la XI regiónCienc. Tecnol. Mar, 26 (2): 61-71, 2003

DISTRIBUCIÓN Y ACUMULACIÓN DE PLOMO (Pb y 210Pb) EN SEDIMENTOSDE LOS FIORDOS DE LA XI REGIÓN. CHILE

LEAD (Pb AND 210Pb) DISTRIBUTION AND ACCUMULATION IN SEDIMENTSOF XI REGION FIORDS. CHILE.

MARCO A. SALAMANCABIBIANA JARA

Universidad de Concepción Departamento de Oceanografía

Facultad de Ciencias Naturales y Oceanográficas,Casilla 2407-10, Concepción Chile.

E-mail: [email protected]

RESUMEN

El plomo forma parte de un grupo de elementos cuya abundancia tiene un origen natural yantropogénico. En los sedimentos marinos queda registrada la historia de los procesos que aportanestos elementos. La zona de fiordos y canales, al sur de la isla de Chiloé, presenta menor impactoantropogénico, permitiendo estudiar los procesos naturales que determinan la distribución de metalesen sedimentos. Utilizando 210Pb, en este estudio se establece la sedimentación, geocronología y distri-bución de Pb, para incrementar el conocimiento del ciclo biogeoquímico de estos metales y establecerel carácter contaminante o no de ellos. Sedimentos de cinco estaciones del área de estudio fueronobtenidos con un saca testigos de gravedad en octubre de 1995, en la campaña del Proyecto CimarFiordos 1, a bordo del buque de investigación “Vidal Gormaz”. El 210Pb se cuantificó por espectroscopíaalfa en el Laboratorio de Radioactividad Marina de la Universidad de Concepción. El contenido de plomose determinó por ICP- Espectroscopía de Emisión en el Departamento de Geología de la Universidad deChile. Los resultados permiten concluir que las concentraciones de Pb, en general, son comparables alas de la corteza terrestre, indicando ausencia de aportes antropogénicos en el área de estudio, noobstante en puerto Chacabuco se aprecia un aporte de Pb por sobre los niveles naturales, lo que deacuerdo a la geocronología de los sedimentos, estaría ocurriendo desde el año 1960. Los sedimentosdonde el Pb es detectable tienen, según geocronología, entre 120 años (puerto Chacabuco) y 73 años(seno Aysén).

Palabras claves: Plomo, radioisótopos, geocronología, sedimentos marinos, fiordos de Chile.

ABSTRACT

Lead belongs to a group of elements whose abundance have both natural and anthropogenic origin.On the other hand, it is known that marine sediments records the history of processes that supply theseelements. The fiords and channel area, south of Chiloé Island, have lower anthropogenic impact, allowing tostudy the natural processes that determine the distribution of metals in sediments. In this study, was used210Pb to estimate the sedimentation rate, geochronology and Pb distribution to increase our knowledge of thebiogeochemical cycles of these metals, to establish its actual pollutant behavior. Sediments from five stationsof the study area were obtaining using a gravity corer in October 1995, during the Cimar Fiords I cruise, onboard “Vidal Gormaz” research vessel. 210Pb was measured by alpha spectroscopy at the MarineRadiochemistry Laboratory in the University of Concpecion. The Pb content was measured by ICP-EmissionSpectroscopy at the Geology Department, University of Chile. The results obtained allows to conclude that,

62 Revista Ciencia y Tecnología del Mar, Vol. 26 (2) - 2003

INTRODUCCIÓN

Los sedimentos marinos son consideradoscomo el reservorio último de una gran cantidadde sustancias y elementos eliminados en cuer-pos de aguas costeros, particularmente sustan-cias contaminantes como compuestos clorados ymetales pesados. Sin embargo, los sedimentosno son un ambiente pasivo, ya que en él ocurrencambios físicos y químicos, que se traduce enque muchos de los elementos que llegan sonreciclados y/o transformados, pudiendo algunode ellos volver a la columna de agua (Suess, 1980;Olsen et al., 1982). Entre las sustancias queingresan a los cuerpos de agua costeros, losmetales pesados constituyen un grupo de elemen-tos cuya abundancia en el ambiente marino hasido muy estudiada, debido a su toxicidad y por-que ellos se caracterizan por tener un origen na-tural y antropogénico (Chester & Murphy, 1990;Giordano et al., 1992; French, 1993).

Si las condiciones geoquímicas de los sedi-mentos tienden a la formación de compuestosinsolubles, estos reflejarán los flujos de entradade los metales que están siendo aportados pordiferentes vias y fuentes, ya sean de origenantropogénico o natural. Esto permite que que-de registrada en los sedimentos la historia delos procesos que apor tan estas sustancias(Goldberg et al., 1977; Benninger et al., 1981).Sin embargo, procesos como la resuspensión omezcla biogénica de los sedimentos pueden al-terar los registros naturales, removilizando lassustancias que están presentes en él (Aller etal., 1980; Matisoff, 1982), perdiendo la infor-mación retenida por los sedimentos de un áreaen particular.

Para evaluar los cambios en los aportes demetales, que ocurren en el tiempo en una zonade depositación dada, se puede utilizar untrazador que se asocie con las partículas queestán sedimentando, y dependiendo de la esca-la de tiempo en que esto ocurra, se puede utili-zar trazadores radioactivos naturales de la seriede los actinidos, que proporcionan diferentesradioisótopos con distintas vidas medias ycomportaminento geoquímico lo que permiteestimar los flujos a los sedimentos.

En una escala de 100 ~ 150 años, elradioisótopo más utilizado es el 210Pb de la seriedel 238U, que tiene una vida media de 22,3 años ycuya principal fuente es el aporte atmosférico pordecaimiento de su precursor, el gas inerte 222Rn.(Turekian et al., 1977, Benninger 1978;Salamanca 1993). El 222Rn en la atmosfera de-cae a 210Pb el cual es altamente reactivo y rápi-damente se asocia a partículas, volviendo a lasuperficie con las precipitaciones. Esto lo hacemuy útil para estudiar los flujos de entrada y losprocesos que determinan la distribución de loselementos partícula reactivos en los sedimentos,como los metales pesados, permitiendo ademásla estimación de las tasas de sedimentación y elcálculo de la edad de estratos específicos en lacolumna de sedimento, en un rango de tiempoequivalente a 5 ~ 7 veces su vida media, es decirlos últimos 120 años, período que cubre el desa-rrollo industrial de muchas áreas urbanas.

La zona de fiordos y canales situada al sur dela isla Grande de Chiloé corresponde a una zonamuy poco habitada y, por lo tanto, con un efectoantropogénico prácticamente nulo, lo que repre-senta una oportunidad valiosa para estudiar losprocesos naturales que determinan la distribuciónde elementos partícula-reactivos en los sedimen-tos, especialmente la acción de glaciales y proce-sos post-depositacionales como resuspensión yremoción de elementos desde la columna de aguae incorporación al sedimento. En este estudio seutiliza el 210Pb como trazador de los procesos desedimentación de material particulado (orgánico einorgánico) para establecer la geocronología. Pa-ralelamente se estudia, en estos sedimentos, ladistribución de Pb por la gran utilidad que resultael combinar técnicas radiométricas con estudiosclásicos de abundancia y distribución de contami-nantes (en este caso metales pesados) para obte-ner mayor información en los ciclos biogeoquímicosde estos últimos, lo que permite establecer el realcarácter o no de contaminante de un metal pesa-do y su impacto en un área en particular.

MATERIALES Y MÉTODOS

El área de estudio se ubica al sur del paralelo45 y hasta la Laguna San Rafael. En esta zona se

in general, Pb concentrations are comparable to terrestrial crust values, suggesting no anthropogenic sourcesin the study area, however, in Puerto Chacabuco it is noticeable an enrichment of Pb over natural levels,which according to 210Pb sediment geochronology, would be happening since 1960. The sediments where Pbis detectable have ages between 120 years (Puerto Chacabuco) and 73 years (Seno Aysen).

Key words: Lead, radionuclide, geochronology, marine sediments, fjords of Chile.

63Distribución y acumulación de plomo en sedimentos de los fiordos de la XI región

analizaron cinco testigos de sedimentos prove-nientes de puerto Chacabuco (Est. 82), senoAysén (Est. 79), estero Quitralco (Est. 58), esteroCupquelán (Est. 56) y Laguna San Rafael (LSR)(Fig. 1). Los testigos fueron recolectados con unsaca testigos de gravedad (“gravity core”) en oc-tubre de 1995, durante la campaña del ProyectoCimar Fiordos 1, coordinada por el Comité Oceano-gráfico Nacional de Chile (CONA), a bordo de bu-que de investigación “Vidal Gormaz”.

Los sedimentos de los testigos fueron corta-dos en secciones de 2 y 3 cm de espesor. En cada

una de ellas se determinó la densidad aparente (ρ),contenido de materia orgánica total (MOT), hume-dad (%) y 210Pb. Para ello, las secciones fueron se-cadas a 60 oC hasta peso constante. La humedadfue estimada de la diferencia de peso entre el sedi-mento húmedo y seco. La ρ se estimó de las di-mensiones de cada sección y el peso del materialseco. Para calcular la MOT, aproximadamente 5 gde sedimento seco se calcinaron en una mufla a550 oC hasta peso constante. Entre 12 a 13 sec-ciones por testigo, representativas de toda la co-lumna de sedimento, se utilizaron para la determi-nación de 210Pb por espectroscopía alfa de su hija210Po (Flynn, 1966), en el Laboratorio de Radioacti-vidad Marina del Departamento de Oceanografíade la Universidad de Concepción. En seis seccio-nes de cada uno de estos testigos, cubriendo todala longitud de la columna de sedimentos, se deter-minó el contenido de plomo por ICP- Espectroscopíade Emisión en la Facultad de Ciencias de la Univer-sidad de Chile, Departamento de Geología. El errorde los análisis radiométricos es inferior al 3%. Parael caso del plomo el error analítico, combinandoprecisión y exactitud, alcanza al 18%. La actividadde 210Pb se expresa como dpm g-1 y la concentra-ción de Pb en ppm. El exceso de 210Pb se determi-nó desde el perfil de 210Pb, considerando aquellaparte del perfil donde la actividad no cambia con laprofundidad, lo que representa al 210Pb provenientede su padre 226Ra, retenido en la estructura cristali-na de los granos de sedimentos.

RESULTADOS

Características físicas del sedimento

En general, los sedimentos de todos los testi-gos recolectados presentan marcadas diferenciasen sus propiedades de masa entre los diferenteslugares muestreados y en la columna de sedimen-to. En la Tabla I se presenta el rango de losparámetros medidos en cada testigo. El conteni-do de agua en tres de las localidades presentanvariaciones verticales superiores al 15% respec-to al máximo valor encontrado (LSR, Est. 56 yEst. 82). En el estero Quitralco (Est. 58) y seno

Fig. 1: Mapa de área de estudio, mostrando las localida-des de muestreo.

Fig. 1: Map of the study area, showing the samplinglocations.

Tabla I. Rango de propiedades de masa de los sedimentos de las localidades estudiadas.Table I. Mass properties range in the studied locations sediments.

LOCALIDADES Estación

Máximo Mínimo Promedio Máximo Mínimo Promedio Máximo Mínimo Promedio

Laguna San Rafael LSR 1,49 1,10 1,32 2,6 2,2 2,4 32,9 28,0 30,8

Estero Cupquelán 56 1,08 0,19 0,86 5,0 3,6 4,4 89,7 40,1 47,1

Estero Quitralco 58 0,53 0,30 0,35 14,8 13,5 14,0 74,0 72,2 72,9

Seno Aysén 79 1,32 0,47 0,51 11,3 8,7 9,3 62,3 57,9 59,8

Puerto Chacabuco 82 0,63 0,40 0,56 12,7 9,3 10,7 68,9 49,6 60,2

Densidad Aparente (g*cm-3) Materia Orgánica Total (%) Contenido de Agua (%)


Aysén (Est. 79) las variaciones verticales del con-tenido de agua en cada testigo son menores al-canzado al 3 y 7%, respectivamente. Entre laslocalidades también existen claras diferencias,donde el testigo de la Laguna San Rafael presen-ta, en promedio, el menor contenido de agua(30,8%) y el mayor corresponde al Estero Quitralco(72,9%). Por otra parte, el contenido de materiaorgánica total (MOT), al igual que el contenido deagua muestra, en tres de las cinco localidadesestudiadas, variaciones verticales en cada testi-go superiores al 23% (Est. 56, Est. 79 y Est. 82).En los dos testigo restantes las variaciones sondel orden del 16%. El menor contenido promediode MOT se presentó en LSR alcanzando a un 2,4%y el mayor en la Est. 58 con un 14% (esteroQuitralco). Finalmente el contenido de materialsólido por unidad de volumen, expresado como ladensidad aparente (ρ), muestra un patrón con-cordante con el contenido de agua de los sedi-mentos. Así, la Est. 56 (estero Cupquelán) pre-senta una mayor variación vertical con un 82%seguido por la Est. 79 (seno Aysén) con un 64,4%y la Est. 58 (estero Quitralco) con un 43% de va-riación. Los sedimentos de la LSR y puer toChacabuco (Est. 82) presentan los menores ran-gos de variación vertical de la densidad aparente(~ 26,2 y 36,5%, respectivamente). En promedio,es el estero Quitralco quién presenta el menorvalor de densidad aparente, con 0,35 g cm-3 y el

mayor se da en LSR con 1,32 g cm-3. El senoAysén y puerto Chacabuco presentan valores pro-medios practicamente iguales (0,51 y 0,56 g cm-3,respectivamente).

Radioisótopos

Aunque la distribución vertical de 210Pb mues-tra una disminución exponencial con la profundi-dad, de acuerdo a su condición de elementoradioactivo, se pueden apreciar dos patrones dedistribución vertical en los testigos estudiados.Un grupo formado por los sedimentos de lagunaSan Rafael (LSR), estero Cupquelán (Est. 56) yestero Quitralco (Est. 58), los que muestran mez-cla superficial para luego disminuir con la profun-didad. En estos testigos hay un horizonte que pre-senta un nivel de actividad subsuperficial alto,aproximadamente a los 30 cm. El otro grupo loconstituyen los testigos de Aysén y Chacabucodonde se nota una disminución superficial paraluego aumentar hacia los 5 cm desde donde el210Pb disminuye exponencialmente (Fig. 2). En laTabla II se presentan los rangos y promedios delcontenido de 210Pb en los sedimentos analizados.En ella se puede apreciar que la actividad especí-fica de este radioisótopo natural presenta el ma-yor rango, con actividades específicas que varia-ron entre 6,01 y 2,59 dpm g-1. Las menores acti-vidades se presentaron en el estero Cupquelán

Fig. 2: Distribución vertical de 210Pb en los sedimentos de las localidades estudiadas.Fig. 2: Vertical distribution of 210Pb in the sediments of studied locations.


con 3,28 dpm g-1 como actividad máxima y 1,54dpm g-1 como actividad mínima. No obstante elseno Aysén presentó el valor mínimo absoluto deactividad específica con 1,09 dpm g-1.

Plomo (Pb)

El Pb en los sedimentos estudiados muestra,en general, una tendencia a la homogeneidad ensu distribución ver tical, excepto en puer toChacabuco, donde se aprecia claramente un au-mento de la concentración en los primeros 20 cmde la columna de sedimentos, para luego dismi-nuir con la profundidad (Fig. 3). En la Tabla II seentrega la estadística básica de la distribuciónvertical de plomo, donde se muestra que, en ge-neral, las menores concentraciones se encuen-tran en la LSR y las mayores en puerto Chacabuco,

con un rango de concentraciones de 11 a 6 ppmy 43 a 22 ppm, respectivamente. En tres de lascinco localidades estudiadas (LSR, Est. 56 y Est.82) la distribución vertical de Pb varía entre un50 y un 45%, en las otras dos localidades (Est.58 y Est. 79) es del 15%.

DISCUSIÓN

Propiedades físicas de sedimentos

El análisis de la propiedades de masa de lossedimentos de los diferentes testigos estudiadosmuestra diferencias significativas entre las dis-tintas localidades, las que reflejan las diferenciasentre los procesos de sedimentación que ocurrenen cada zona. Esto tiene relación con las fuentesde los sedimentos que están llegando a las cuen-

Fig. 3: Distribución vertical de Pb en los sedimentos de las localidades estudiadas.Fig. 3: Vertical distribution of Pb in the sediments of studied locations.

Distribución y acumulación de plomo en sedimentos de los fiordos de la XI región

Tabla II. Rango de actividad de 210Pb y concentración de Pb en los sedimentos de las localidades estudiadas.Table II. 210Pb activity and Pb concentration range in sediments of studied locations.

LOCALIDADES Estación

Máximo Mínimo Promedio Máximo Mínimo Promedio

Laguna San Rafael LSR 3,50 2,22 2,87 11 6 7

Estero Cupquelán 56 3,28 1,54 2,22 12 6 10

Estero Quitralco 58 6,01 2,59 4,49 13 11 12

Seno Aysén 79 3,91 1,09 2,14 19 16 18

Puerto Chacabuco 82 4,39 1,50 2,42 43 22 32

Pb (mg*g-1)210 Pb (dpm*g-1)


cas. En la Tabla III se presentan los promediosde la propiedades de masa evaluados, dondese aprecia claramente que el material inorgáni-co constituye sobre el 85% del material que seestá acumulando, en cambio el material orgá-nico es inferior al 14%, representando en pro-medio el 5%, con un rango entre un 2,4 y un14%. Si se gráfica la masa acumulada versusla profundidad (Fig. 4), se puede apreciar lasdiferencias en las pendientes (S) entre las lo-calidades y entre el MIT y la MOT. Toda estainformación sugiere, por una parte, que la frac-ción inorgánica y orgánica tienen fuentes dife-rentes, y por otra, que se están acumulandoindependientemente. La linealidad de la acumu-lación del material que está sedimentando su-giere que los flujos se han mantenido constan-tes a través del proceso de sedimentación.

Las diferencias entre los promedios de la densi-dad aparente en las localidades estudiadas, que sepuede apreciar de las pendientes de la acumula-ción de masa versus la profundidad en la Fig. 4, sonun claro reflejo de los distintos aportes de materialsólido que llega a las cuencas de depositación, loque determina una marcada separación entre lasestaciones ubicadas al sur del área de estudio, i.e.,LSR y Est. 56, quienes presentan los mayorescontenidos de material inorgánico (1,32 y 0,86 gcm-3), respecto a las Estaciones 58, 79 y 82 convalores promedio de ( entre 0,4 y 0,5 g cm-3. Estoexplica los menores inventarios de material pre-sente en estas estaciones. Esto implica ademásque los sedimentos de los testigos de LSR y Est.56 tiene un tamaño de grano mayor que los dellado norte, y por lo tanto tienen menor capacidadde retención de agua. No así en los de las otras

LOCALIDADES Estación ρ(promedio) MIT MOT I

(g*cm-3) (%) (%) (g*cm-2)

Laguna San Rafael LSR 1,32 97,6 2,4 3,3

Estero Cupquelán 56 0,86 95,6 4,4 2,1

Estero Quitralco 58 0,35 86,0 14,0 0,9

Seno Aysén 79 0,51 90,7 9,3 1,3

Puerto Chacabuco 82 0,56 89,3 10,7 1,3

ρ : Densidad Aparente; MIT: Materia Inorgánica Total; MOT: Materia Orgánica Total; I: Inventario.ρ : Bulk density; MIT: Total Inorganic Matter; MOT: Total Organic Matter; I: Inventaries.

Tabla III. Promedios de propiedades de masa de los sedimentos en las localidades estudiados.Table III. Averange values of mass properties of sediments in the studied locations.

Fig. 4: Acumulación de masa en los sedimentos de las localidades estudiadas.Fig. 4: Mass acumulation in the sediments of studied locations.

Seno Aysén


tres estaciones que tienen sedimentos más fi-nos (Tabla III).

Cuando se grafica la acumulación de materialcon respecto a la profundidad (Fig. 4) separandola fracción orgánica e inorgánicas, se puede ob-servar claramente que el material que se está acu-mulando es escencialmente inorgánico, lo cual esconsistente con sistemas glaciales, siendo másnotorio en los sedimentos de la LSR y esteroCupquelán. Hacia el norte los aportes de materialorgánico aumentan. Las pendientes de ambas cur-vas (orgánico v/s inorgánico) son diferentes, indi-cando que ambas fracciones están acumulando adiferentes tasas y por mecanismos diferentes, pro-bablemente como resultado de procesos de ero-sión locales. En general, la acumulación en la zonade estudio han permanecido constantes, exceptoen Cupquelán donde se nota un aumento de lasedimentación a partir de los 5 cm (cambio en lapendiente).

Distribución de 210Pb

En general todos los testigos analizados mostra-ron una disminución de la actividad con la profundi-

dad hasta un nivel que varió entre los 20 y 30 cm,según la localidad (Fig. 2). Desde esta zona y haciaabajo la actividad se mantuvo constante dentro delerror de la medición. Esto permitió calcular el excesode 210Pb por sobre el mantenido por su padre 226Rapara cada testigo. Este patrón general fue variable yaque por ejemplo en los sedimentos de LSR, esteroCupquelán y estero Quitralco, hay una disminuciónirregular con la profundidad, lo cual puede ser pro-ducto de procesos post depositacionales, principal-mente resuspensión y/o eventos de depositación rá-pida junto con decaimiento radioactivo. En cambioen el seno Aysén (Est. 79) y en puerto Chacabuco seaprecia una disminución exponencial del 210Pb másregular con la profundidad hasta los 20 cm aproxi-madamente, para luego hacerse uniforme, lo cualindica un predominio de los procesos de acumula-ción y decaimiento radioactivo, sin un efecto impor-tante de removilización física o química postdeposi-tacional, lo que permite que los sedimentos de es-tas dos estaciones pueden ser utilizados para esti-mar la geocronología de ellos, particularmente losde puerto Chacabuco.

Cuando se compara el exceso de actividadespecífica de 210Pb presente en los sedimentos

Tabla IV. Comparación de inventarios, flujos de 210Pbxs y tasas de acumulación en el área de estudio con otraszonas del hemisferio sur

Table IV. Comparison of 210Pbxs inventaries and fluxes, and accumulation rates between the study area and othersouthern hemisphere zones

ZONA Inventario Flujo Sed. / Atm.(4) Sedimentación Profundidad

(dpm*cm-2) (dpm*cm-2 *año-1) (cm*año-1) (m)

TEMPLADA

Bahía Concepción

Interior(1) 9,7 0,3 0,8 0,12 15

Entrada(1) 20,5 0,6 1,5 0,13 45

Plataforma(1) 86,6 2,7 6,8 0,20 200

Talud(1)231,4 7,2 18,0 0,13 2000

SUBANTÁRTICA

Laguna San Rafael(2) 32,4 1,0 2,5 0,25 90

Estero Cupquelán(2) 12,9 0,4 1,0 0,14 175

Estero Quitralco(2) 96,6 3,0 7,5 0,47 275

Seno Aysén(2) 9,5 0,3 0,8 0,19 220

Puerto Chacabuco(2) 23,0 0,7 1,8 0,19 86

ANTÁRTICA

Estrecho Bransfield(3) 247 7,7 19,3 0,27 500-2000

Estrecho De Gerlache(3) 216 6,7 16,8 0,15 300-800

Bahía Margarita(3) 70 2,2 5,5 0,51 200-1300

(1) Salamanca (1993) (3) Harden et al. (1992)(2) Presente Trabajo (4) Salamanca (1988)(2) This work


superficiales entre las diferentes localidades, queesencialmente están reflejando los aportes recien-tes de este isótopo (Harden et al., 1992), impli-cando con ello la determinación de la actividad,muestran una alta correlación con la profundidadde cada área, excepto en el caso de puer toChacabuco. Esta relación se puede interpretar, ensentido vertical, como que los procesos están do-minados por un eficiente mecanismo de remociónde 210Pb asociado a las partículas que están sedi-mentando desde la columna de agua hacia los se-dimentos superficiales, generando el exceso de210Pb por sobre el mantenido por el padre.

Una explicación alternativa puede estar dadapor los efectos de mecanismos de resuspensión yaporte de material fino debido de la erosión lateralde los glaciales, los que aumentarían la remociónde este radionúclido desde la columna de agua,de tal forma que una partícula pasaría varios ci-clos de depositación-resuspensión antes que sedeposite definitivamente en los sedimentos, gene-rando este exceso superficial. En el caso de puer-to Chacabuco, los sedimentos tienen un alto con-tenido de 210Pb en superficie y menor en profundi-dad. Esto se puede deber a aportes locales y a losaltos contenidos de MOT que están indicando lapresencia de mayor cantidad de material fino conrespecto a los otros lugares, lo que aumentaría laremoción de 210Pb desde la columna de agua.

Inventarios de exceso de 210Pb

Los inventarios de exceso de 210Pb (definidocomo el 210Pb por sobre el mantenido por el 226Ra)varían entre 9,5 dpm cm-2 en el seno Aysén y 96,6dpm cm-2 en el estero Quitralco, los que son sus-tentados por un flujo entre 0,3 y 3,0 dpm cm-2

año-1 (Tabla IV). Estos inventarios son compara-bles a los encontrados en zonas templadas comoBahía Concepción y son inferiores a los de la zonaantártica. En general el aporte atmosférico de210Pb en el costado este del Océano Pacífico esbajo (0,2 dpm cm-2, Turekian et al., 1977) alcan-zando a 0,4 dpm cm-2 año-1 para la región de Con-cepción (Salamanca, 1993). Esto se debe a queno hay fuentes de 222Rn que podrían aportarlo,por lo tanto los inventarios encontrados en lossedimentos estudiados serán función de la pro-ducción radiogénica, aportes atmosféricos y trans-porte advectivo desde otras áreas.

El aporte a partir de la producción de su pre-cursor 226Ra en el agua es bajo debido a la pocaprofundidad de las áreas de estudio. Si conside-ramos que el valor de 226Ra en el agua frente aConcepción es de 0,1 dpm L-1 (Salamanca, 1996)y para la península Antártica es de 0,2 dpm L-1

(Harden et al., 1992), un valor estimado para lazona de estudio puede ser de 0,15 dpm L-1, locual generaría un inventario máximo de 4,13 dpmcm-2 (estero Quitralco) que representa el mayorinventario, este debería generar un flujo máximoa los sedimentos de 0,12 dpm cm-2 año-1, lo querepresenta apenas un 4% del flujo total máximoen este estero. Por lo tanto, este flujo sumado al0,4 dpm cm-2 año-1 proporcionado por la atmós-fera, representaría un 17% del flujo total en elestero Quitralco. La diferencia debe provenir delaporte advectivo lateral. Una aplicación de estosvalores es la estimación de la cantidad necesariade agua que debe ser advectada anualmente parasustentar los inventarios medidos, i.e.,

I = Aatm + P(in situ) + Adv,

donde, I es el inventario; Aatm es el aporte atmos-férico; P (in situ) es la producción in situ y Adv es laadvección.

Esta estimación se puede realizar en la lagu-na San Rafael, ya que su volumen y área aproxi-mada se pueden estimar a partir de la informa-ción de Manley et al. (1996). Así el área aproxi-mada de la laguna San Rafael alcanza a 176 km2

y asumiendo una profundidad media de 100 m elvolumen aproximado es de 17,6 km3. Si el inven-tario medido alcanza a 32,4 dpm cm-2 (Tabla IV)el cual es sustentado por un flujo de 1 dpm cm-2

año-1 y el apor te atmosférico y la producciónradiogénica aportan en conjunto el 45% de eseflujo, entonces es necesario un flujo de agua de6,5 x 1012 L año-1 para sustentar el flujo medido.Con esta información se puede estimar un tiem-po de residencia para el agua en la laguna SanRafael de aproximadamente 2,7 años.

Este valor es comparable con el tiempo de resi-dencia que se puede obtener de la descarga de aguadesde el glacial, equivalente a 19 x 107 m3 día-1

(Reed, 1988), lo que dá un tiempo de residencia de3 meses. Este valor representa el límite superior,ya que es un máximo de descarga y establece unorden de magnitud del tiempo de residencia.

Geocronología de los Sedimentos del Área deEstudio

El flujo de 210Pb desde la atmósfera y columnade agua hacia los sedimentos y su posterior ente-rramiento y decaimiento radioactivo puede ser usa-do para estimar la edad de los estratos (i.e., rela-ciones edad-profundidad), bajo condiciones ade-cuadas, lo que a su vez permite calcular las ta-sas de acumulación una vez establecida lageocronología de los sedimentos.


La edad de las diferentes secciones de lostestigos fue establecida utilizando el método deflujo constante (Appleby & Oldfield 1972; Robbins,1978; McCaffrey & Thomson 1980). De acuerdoa este modelo, la edad a cualquier profundidadbajo superficie, se puede calcular a partir de:

tx = - t210 ln Qx/Qo

donde: t210 es la vida media radioactiva del 210Pb(32,1 años); Qo inventario de exceso acumulado yQx es el exceso de Pb bajo la profudidad x.

En la Tabla V se presenta la geocronología paralos diferentes testigos, entregando las tasas de se-dimentación y las tasas de acumulación de material.Para las estaciones ubicadas en la zona norte delárea de estudio, la edad de los sedimentos variaentre 73 a 120 años para seno Aysén y puertoChacabuco, respectivamente, mostrando ambostasas de sedimentación equivalentes para el períodoestudiado (∼0,19 cm año-1). La diferencia de edadse debe a la menor profundidad en que se detecta el

exceso de 210Pb en seno Aysén. La acumulación esmás estable en el puerto Chacabuco, no notándosecambios marcados en la acumulación, excepto la pro-ducida por la compactación. La edad calculada delos sedimentos varía entre 83 y 106 años en losesteros Cupquelán y Quitralco, respectivamente, y102 años en LSR.

Distribución de Plomo

El Pb es un metal que reconocidamente tieneun aporte antropogénico, cuya magnitud ha alcan-zado niveles globales, siendo su principal fuentela atmósfera (Erel et al., 1982; Flegal et al., 1987).La distribución de Pb en los sedimentos de la zonaestudiada, en general muestra una tendencia ala homogenización con la profundidad (Fig. 3) convalores que varían entre 11 y 15 ppm.

Estos valores pueden ser considerados natu-rales, ya que son comparables a los de la cortezaterrestre. Cuando se normaliza al contenido dealuminio (Tabla VI) se aprecia claramente que exis-

Tabla V. Geocronología de los sedimentos basados en distribución de 210Pb en el área de estudio.Table V. Sediment geochrnology based on 210Pb distribution in the study area.

Tabla VI. Concentraciones promedio de Pb y Al en los sedimentos de las localidades estudiadas.Table VI. Averange Pb and Al concentrations in the studied locations sediments.

LOCALIDAD Estación Pb Al x 104 Pb/Al(1) (Pb/Al)m /(Pb/Al)c

(ppm) (ppm) (x10-4)

Laguna San Rafael LSR 7,0 + 2,0 8,3 + 0,1 0,84 + 0,24 0,60 + 0,2

Estero Cupquelán 56 10 + 2,1 8,3 + 0,1 1,24 + 0,25 0,83 + 0,2

Estero Quitralco 58 11,8 + 0,4 6,2 + 0,2 1,9 + 0,10 1,27 + 0,1

Seno Aysén 79 17,7 + 1,5 7,4 + 0,3 2,4 + 0,23 1,6 + 0,2(2)

Puerto Chacabuco 82 31,5 + 9,9 7,5 + 0,1 4,2 + 1,3 2,8 + 0,9(2)

(1): Razón Pb/Al en la corteza terrestre es de 1.49x10-4 (Manaham, 1994).

(2): Indica valores anómalos con respecto a los encontrados en la corteza.

(1): Terrestrial crust Pb/Al ratio is 1.49x10-4 (Manaham, 1994).

(2): Shows anomalous values relative to those found in the crust.


te un aumento de esta razón en dirección norte,con valores superiores a los de la corteza en senoAysén y puerto Chacabuco. Así la razón Pb/Al enlas muestras y Pb/Al en la corteza, indica clara-mente que en Aysén el contenido de Pb es dealrededor de un 60% superior al natural y en puer-to Chacabuco es alrededor de un 180%. Esto pue-de indicar que en esta zona existe, probablemen-te, una fuente adicional de Pb no natural. El co-mienzo del aporte sobre los niveles naturales (con-siderando el error de las medidas) sería notorioa partir de los 12 cm de profundidad, que segúnla geocronología de estos sedimentos correspon-de al año 1960 (Fig. 5).

CONCLUSIONES

1. La distribución vertical de 210Pb en los sedi-mentos del área de estudio, está dominada porprocesos de acumulación y decaimientoradioactivo y posterior modificación por procesospost depositacionales como resuspensión yencajonamiento de sedimento.

2. Los inventarios de exceso de 210Pb se puedenexplicar por aportes atmosféricos, producciónradiogénica y aportes advectivos, siendo este úl-timo comparables o superior a las dos primerascombinadas.

3. El flujo de agua necesario para sustentarlos inventarios presentes en los sedimentos enlaguna San Rafael es de 6,5 x 1012 L año-1. Conesta información se estimó un tiempo de resi-dencia de las aguas de la laguna de 2,7 años,el cual es comparable a los 3 meses que seobtienen, utilizando la descarga de agua des-

de el glacial, que representa un límite supe-rior, implicando que el tiempo de residenciapuede ser mayor.

4. La geocronología de los sedimentos muestraque, dependiendo del área, los sedimentos seacumulan de acuerdo a una tasa relativamenteconstante, que disminuye con la profundidad deacuerdo a la compactación.

5. Los sedimentos más antiguos en el rango deaplicación del 210Pb tienen 120 años y correspon-den a los de puerto Chacabuco y los menoresposeen 73 años (seno Aysén).

6. La fracción inorgánica se acumula a una tasamayor que la orgánica, lo cual es producido porefecto de los mecanismos de erosión glacial quecaraterizan la zona.

7. Las concentraciones de Pb en general soncomparables con los de la corteza terrestre, in-dicando ausencia de aportes antropogénicos enesta área, no obstante, en puerto Chacabuco seaprecia un aporte por sobre los niveles natura-les, casi dos veces el nivel natural, lo que deacuerdo a la geocronología de los sedimentos,estaría ocurriendo aproximadamente desde elaño 1960.

REFERENCIAS

• Aller, R., L. Benninger, & K. Cochran. 1980.Tracking particle-associated processes innearshore environments by using 234Th/ 238Udisequilibrium. Earth Planet. Sci. Lett. 47:161-175.

Fig. 5: Distribución vertical de Pb respecto al tiempo en los sedimentos de las localidades estudiadas.Fig. 5: Vertical distribution of Pb as a function of time in the sediments of studied locations.

Seno Aysén


• Appleby, P. & F. Oldfield. 1992. Application ofLead-210 to sedimentation studies. In:Uranium-series disequilibrium. Applications toearth, marine and environmental sciences 2th

Edition. (M. Ivanovich and R. Harmon eds.)Oxford Science Publications. 910 pp.

• Benninger, L. 1978. 210Pb balance in LongIsland Sound. Geochim. Cosmochim. Acta42:1165-1174.

• Benninger, L. & S. Krishnaswami. 1981.Sedimentar y processes in the inner NewYork Bight: Evidence from excess 210Pb and239,240Pu. Ear th Planet. Sci. Lett. 53: 158-174.

• Chester, R. & K. Murphy. 1990 Metals in theMarine Atmosphere. In Heavy Metals in theMarine Environment. (Furness, R. & P. Rainboweds) CRC Press. Inc New York. 27- 49.

• Erel, Y., J. Morgan & C. Patterson. 1991.Natural levels of lead and cadmium in remotemountain stream. Geochim. Cosmochim. Acta.55: 707-719.

• Flegal, A. R., K. Rossman & M. Stefelson.1987. Isotope systematic of contaminant Leadin Monterrey Bay. Environ. Sci. and Tech 21:1075-1079.

• Flynn, W. W. 1966. The determination of lowlevels of Polonium-210 in environmentalmaterials. Anal. Chem. Acta 43: 221-227.

• French, P. 1993. Post- industrial pollutantlevels in contamporar y Severn estuar yintertidal sediments, compared to pre-indus-trial. Mar. Pollut. Bull. 26: 30-35.

• Giordano, P., L. Musmeci, L. Ciaralli, Vernillo,Chirico, Piccioni & S. Costantini. 1992. Totalcontents and sequential extractions of Hg, Cd,y Pb in coastal sediments. Mar. Poll. Bull.24: 350-357.

• Goldberg, E., E. Gamble, J. Griffin & M.Koide. 1977. Pollution history of NarragansentBay as recorded in its sediments. Estuar.Coast. Mar. Sci. 5: 549-561.

• Harden, S. L., D. J. DeMaster & C. A. Nittrouer.1992. Developing sediment geochronologies

for high-latitude continental shelf deposits: aradiochemical approach. Marine Geology 103:69-97.

• Manly, R., S. P. Blundell, F. W. Fifield & P. J.McCabe. 1996. Trace metal concentrationsin Mytilus edulis L. From the Laguna SanRafael, Southern Chile. Mar. Poll. Bull. 32(5):444-448.

• Mattisof, G. 1982. Mathematical models ofbiotubation. In : Animal-sediment relationships.The biogenic alteration of sediments. Topic ingeobiology. (F. Stheli ed.) Pelnum Press NewYork 2: 289-330.

• McCaffrey, R. J. & J. Thomson. 1980. A re-cord of the accumulation of sediment and tra-ce metal in the Connecticut salt marsh.Advances in Geophysics, 22: 165-236.

• Olsen, C., Cutsshall, N. & Larsen, I. 1982.Pollutant-particle associations and dynamicsin coastal marine enviroments. A rewiew. Mar.Chem. 11: 501-533

• Reed, D. J. 1988. Tidal currents and glacialdischarge, laguna San Rafael, Southern Chi-le. J. Coastal Res. 4: 93-102.

• Robbins, J. 1978. Geochemical and geophysi-cal applications of radioactive lead. In: TheBiogeochemistry of Lead in the Environment.(J.O. Nriagu editor) Elsevier, Amsterdam, Vol1A: 137-184.

• Salamanca, M. 1993. Sources and sinks of210 Pb to Concepción Bay. Chile. Ph. D.Disser tation, Marine Sciences ResearchCenter, State University of New York. 85pp.

• Salamanca, M. 1996. Excess 210Pb inventoriesand distribution in sediments of an upwellingarea in Eastern South Pacific off ConcepciónBay in central chilean coast. Manuscrito.

• Suess, E. 1980. Particulate organic flux in theocean sur face, productivity and oxygenutilitation. Nature 288: 260-263.

• Turekian, K., Y. Nozaki & L. Benninger. 1977.Geochemistr y of atmospheric Radon andRadon products. Ann. Rev. Earth Planet. Sci.5: 227-255.

Documents

DISTRIBUCIÓN Y ACUMULACIÓN DE PLOMO (Pb y Pb) · PDF file... un origen natural y antropogénico. En los sedimentos marinos queda ... un origen na-tural y ... de propiedades de masa