1. MONITOREO DE METALES PESADOS EN NIEVE, HIELO GLACIAR Y LAGUNAS
GLACIARES EN CORDILLERA BLANCA, HUARAZ: DETERMINACION DE IMPACTO
ANTROPOGENICO
Alejandro Carrillo-Chávez1; Arnaldo Tacsi Palacios2; Alejo Cochachin Rapre2; Carolina Muñoz-Torres1, Ofelia Pérez Arvizu1
1 Centro de Geociencias-UNAM, Campus Juriquilla, Querétaro, México: ambiente@geociencias.unam.mx; caromt@geociencias.unam.mx;
operez@geociencias.unam.mx
2 Unidad de Glaciología y Recursos Hídricos-Huaraz, ANA, Perú: atacsi4@hotmail.com; jcochachin@ana.gob.pe
RESUMEN
Los glaciares son afectados no solo por el cambio climático, sino también por el aumento de actividades
industriales (minería y proceso-manufactura; contaminación ambiental). Estas últimas, aportan una gran
cantidad de aerosoles metálicos a la atmósfera que son precipitados en nieve y hielo glaciar. El hielo y
nieve glaciar son considerados como los mejores registros de la precipitación de partículas atmosféricas.
La circulación atmosférica global produce una extensa distribución de estas partículas antes de
precipitarse en nieve y formar parte del registro glaciar. Análisis químicos sistemáticos del registró glaciar
pueden aportar información importante sobre las fuentes naturales y/o antropogénicas de los metales el
registro glaciar.
En Agosto 2012 el Centro de Geociencias de la UNAM, México, inicio una colaboración académica con la
Unidad de Glaciología y Recursos Hídricos, Huaraz, con el objetivo de monitorear la concentración de
metales pesados (Pb, Cu, Fe, Zn, Cd, Ni, Cr) y arsénico en nieve, hielo glaciar y agua de lagunas
glaciares de la Cordillera Blanca. Un muestreo preliminar (Agosto 2012) y análisis químico de nieve de
Ishinca, Tocllaraju, Laguna Churup y arroyos en Quebrada Ishinca muestran concentraciones de Pb
relativamente uniformes en nieve de montaña (max. 1.8 ppb; min. 0.02 ppb). En laguna Churup la
concentración de Pb esta por debajo del limite de cuantificación analítica (<0.001 ppb). Fenómeno similar
se aprecia en concentraciones de Cu en nieve (max. 21.65 ppb; min. 0.27 ppb) y Zn en nieve (max. 61.04
ppb; min. 3.05 ppb), con mayores concentraciones de metales en nieve que en agua de laguna y arroyos.
El Fe, por otro lado tiene un comportamiento inverso, mayores concentraciones en agua de laguna y
arroyos (max. 59.92 ppb, min 16.24 ppb) que en nieve (max. 32.81 ppb; min. 1.14 ppb). Preliminarmente
se pueden identificar procesos de dilución, intemperismo de roca y precipitación atmosférica (polvo
natural y/o aporte antropogénico).
ABSTRACT
The glaciers are affected not only by climate change, but also by the increase of human industrial activities
(mining, manufacturing; environmental pollution). Industrial activities introduce a great deal of metallic
aerosols to the atmosphere that precipitate with snow and ice. The glacial ice and snow are considered the
best records of atmospheric precipitation. Atmospheric circulation widely disperses the metallic aerosols
before precipitation and incorporation into the glacial record. Systematic chemical analyzes of the glacier
ice record could provide important information on natural and/or anthropogenic sources of heavy metals.
On August 2012, the Center of Geosciences-UNAM, Mexico, began an academic collaboration with the
Unit of Glaciology and Hydraulic Resources, Huaraz, Peru, with the main goal of monitoring the
concentration of heavy metals (Pb, Cu, Fe, Zn, Cd, Ni, Cr) and arsenic in snow, glacial ice and water in
glacier lakes of the “Cordillera Blanca”, in the Ancash Region of Peru. A preliminary sampling (August
2012) of snow from Ishinca, Tocllaraju, and water from Lake Churup and creeks from Ishinca valley show
relatively uniform lead concentrations in mountain snow (max. 1.8 ppb; min 0.02 ppm). Lead
concentrations in water form Churup lake were below the detection limit (<0.001 ppb). Copper
concentrations in snow ranged from 0.27 to 21.65 ppb, and snow zinc concentrations ranged from 3.05 to
61.04 ppb, with higher concentrations of metals in snow than water form lake and creeks. Iron (Fe), on the
other hand, had higher concentrations in water (from 16.24 to 59.92 ppb) than in snow (1.14 to 32.81 ppb).
Conclusions based on this limited data set indicate that observed concentrations are a combination of
weathering of rock, dilution and atmospheric precipitation (natural dust and/or anthropogenic sources).
Cima del Nevado Ishinca en donde se colectaron varias muestras
De nieve para determinar Metales Pesados. (Foto: A.Carrillo 2012)
INTRODUCTION
Desde 1969, con el trabajo de Murozumi (1969), los núcleos de Hielo en Antártida y en Groenlandia han aportando una gran cantidad de
información cuantitativa sobre cambios paleoclimáticos y paleoambientales en escalas que varían de cientos a cientos de miles de años (hasta
800,000 años; Vimeux et. al. 2009; Thompson et al. 2013). Con lo anterior como antecedente, desde hace unos 30 años se han perforado núcleos
de hielo en Glaciares tropicales de los Andes. Los glaciares andinos (con su línea de equilibrio a unos 5,000 m de altura) contienen un registro
climático y ambiental muy bien preservado. Este registro abarca hasta 20,000 años y con una resolución muy definida en algunos casos
(Quelccaya Thompson et al., 2013). A la fecha (2013), un gran número de núcleos de hielo se han obtenido en los glaciares andinos que dan una
excelente resolución de fenómenos climáticos como “El Niño” y la “Pequeña Era Glacial”, la variación climática del siglo XX y el cambio climático
actual (Vimeux et al, 2013; Thompson et al. 2013). Por otro lado, poca atención se había dado a la química de nieve actual y hielo relativamente
moderno o “joven” (100 años o menos). La nieve actual y hielo “joven” aportan un excelente registro de procesos naturales y/o antropogénico del
contenido de metales pesados y su deposito en los glaciares. Las concentraciones de metales pesados han incrementado en la atmósfera y medio
ambiente dramáticamente en los últimos 80 años. Este aumento es debido básicamente a actividades industriales como la Minería y la Industria de
Manufactura. Se han realizado algunos estudios sobre metales pesados en nieve de de alta montaña y su posible fuente antropogénica en los
Himalayas (Yeo y Langley-Turnbaugh, 2010; Lee at al., 2011; Carrillo et al, 2009).
El presente estudio respresenta una colaboración académica entre el Centro de Geociencias-UNAM, México y la Unidad de Glaciología y
Recursos Hídricos, ANA, Huaraz, Perú, para la determinación de metales pesados en nieve, hielo glaciar, agua de lagunas glaciares y arroyos de
montaña con el objetivo de determinar la calidad del agua de deshielo, y posible aporte natural y/ antropogénico de los metales pesados.
Ishinca
Huaraz
Laguna
Churup
Mina Pierina
Tocllaraju
Cañada
Ishinca
MUESTREO Y ANALISIS QUIMICOS
En Agosto de 2012 se tomaron muestras de agua y nieve de la zona de Laguna Churup y Cañada Ishinca. Las muestras de agua se tomaron
en envases de polipropileno de alta densidad (nalgene) de 125 ml y acidificadas a pH = 2 con H2NO3. Las muestras de nieve se colectaron a 20
cm de profundidad de la nieve con una espátula de plástico y en envases similares a los de muestras de agua. En Ishinca y Tocllaraju, las muestras
se tomaron desde 5,600 m de altura y hasta la base del glaciar a 5000 m aproximadamente. Una vez fundida la nieve, el agua también se acidifico
a pH=2. En laboratorio las muestras se filtraron con filtro de membrana (milipore) de 0.45 micrones. Los análisis químicos se realizaron en un
equipo de Plasma Inductivamente Acoplado con Espectrometria de Masas (ICP-MS, pro sus siglas en ingles), marca Thermo Xseries-ii.
Mapa General de Localización de zonas de muestreo (Diamantes amarillo: Laguna Churup, Arroyos de Cañada Ishinca, Nieve de
Ishinca y Nieve de Tocllaraju. El circulo amarillo indica la ubicación de la Mina de oro Pierina, como potencial fuente de polvo hacia
Cordillera Blanca. (Mapa de Google Maps)
Mapa de América del Sur indicando la ubicación de Cordillera Blanca (círculo amarillo) y los principales
patrones atmosféricos. (Mapa de Vimeux et al, 2009)
Cordillera Blanca
RESULTADOS
La siguiente tabla muestra los resultados de los análisis a nieve y agua. Todos los datos están en milésima de partes por millón o microgramos por
kilogramo (ppb). Los valores negativos indican concentraciones por debajo del limite de detección de instrumento, el cual varia de acuerdo de cada elemento.
Localidad Muestra Tipo Cr Fe Ni Cu Zn As Cd Pb
Ishinca 5500 M1 Nieve 0.08 16.45 0.71 1.77 52.64 12.72 0.44 0.22
Ishinca 5450 M2 Nieve 0.07 3.49 0.11 0.78 5.86 1.77 0.03 0.16
Ishinca 5300 M3 Nieve 0.11 1.63 0.14 0.68 6.50 1.41 0.03 0.17
Ishinca 5200 M4 Nieve 0.16 33.20 0.41 3.10 61.04 17.97 0.72 0.99
Ishinca 5150 M5 Nieve 0.28 3.79 0.35 1.85 23.79 7.76 0.22 0.17
Ishinca 5050 M6 Nieve 0.23 2.90 0.30 0.87 30.27 5.49 0.20 0.19
Ishinca 4950 M7 Nieve 0.78 11.49 0.57 21.65 20.59 5.28 0.13 0.13
Ishinca 4900 M8 Nieve 0.06 8.39 0.12 0.88 11.39 4.38 0.10 0.25
Tocllaraju 5300 M9 Nieve 0.01 0.62 0.09 0.10 3.45 0.25 0.01 0.14
Tocllaraju 5150 M10 Nieve 77.46 9.23 0.30 1.02 7.86 0.45 0.08 1.80
Tocllaraju 5050 M11 Nieve 0.04 1.14 0.08 0.27 3.05 0.56 0.02 0.38
Tocllaraju 5000 M12 Nieve 0.05 32.81 0.21 1.18 11.95 5.95 0.12 0.03
Tocllaraju 4900 M13 Nieve 0.07 4.85 0.25 1.49 24.25 12.12 0.24 0.11
Cañada Ishinca 1 M15 Agua 0.18 59.92 0.12 0.48 4.57 0.77 0.01 0.31
Cañada Ishinca 2 M16 Agua 0.09 19.69 0.08 0.50 2.51 0.11 0.00 -0.01
Laguna Churup 1 M17 Agua 0.05 16.24 0.16 0.17 1.22 0.35 0.00 -0.02
Laguna Churup 2 M18 Agua 0.05 16.68 0.14 0.17 0.88 0.38 0.00 -0.01
NIEVE: Los elementos con mayor concentración en nieve (color verde) son Zn y Fe. El Zn esta en mayor concentración en nieve que en agua
y el Fe esta en mayor concentración en agua que en nieve. El As, Cu, Pb, Cd y Ni están en mayor concentración en nieve que en agua. El rango de
concentraciones de la mayoría de los elementos son comparables a las reportadas por Yeo y Langley-Turnbaugh (2010) en nieve del Everest
(6,800 a 7,750 m de altura). Valores mayores a los reportados por Yeo y Langley-Turnbaugh (2010) para el Everest son lo del arsénico con un rango
De 0.25 a 17.97 ppb.
AGUA: A excepción del Fe, todos los otros elementos estan en concentraciones muy bajas en agua de Laguna Churup y arroyos e Cañada Ishinca
CONCLUSIONES: A pesar de lo limitado de esta base de datos, es posible identificar algunos procesos: a) precipitación atmosférica de polvo en concentraciones
considerables para todos los elementos. Las fuentes pueden ser de procesos naturales e industriales de la cuenca del Amazonas (ver mapa de patrones climáticos),
o de polvo local. Las bajas concentraciones en agua indican procesos de dilución de e intemperismo de las rocas graníticas locales.
REFERENCIAS:
Murozumi, M., Chow, T.J., Patterson, C.C., 1969. Chemical concentrations of pollutant aerosols, terrestrial dusts and sea salts in Greenland and Antarctic snow strata. Geochimica et Cosmochimica
Acta 33, 1247–1294.
Vimeux, F., Ginot, P., Schwikowski, M., Vuille, M., Hoffman, G., Thompson, L., Schtterer, U., 2009. Climate variability during the last 1,000 years inferred from Andean ice core: A Review of Methodology
and recent results. Paleogeography, Paleoclimatology, Paleoecology 281, 229-241.
Yeo, B., Langley-Turnbaugh, S., 2010. Trace elements desposition on Mount Everest. Soil Surv. Horiz. 51, 72–78.
Thompson, L., Mosley-Thompson, E., Davis, M., Zagorodnov, V., Howat, I., Mikhalenko, V., Lin, P., 2013. Annually resolved ice core reocrds of tropical climate variability over the past 1,800 years.
Science 340, 945-950.
Lee, K., Hur, S., Hou, S., Burn-Nunes, L., Hong, S., Barbante, C., .Boutron, C., Rosman, K., 2011. Isotopic signatures for natural versus anthropogenic Pb in high-altitude Mt. Everest ice cores during
the past 800 years. Science of the total environment. 412-413, 194-202.
Carrillo-Chavez, A., Levresse, G., Carreon, D., Ponce, G., Muñoz, C., Perez-Arvizu, O., Perez, J., Ortiz, L. 2009. Heavy Metals in ice cores from mexican mountains. Goldschmidt Conference
Abstracts 2009 A195.