Optimización y caracterización de la extracción de arsénico pseudototal y biodisponible en suelos y sedimentos utilizando diseño experimental y análisis multivariado

Abstract

El desarrollo de actividades humanas que aumentan el contenido de arsénico en matrices ambientales como suelos y sedimentos es una causa de preocupación que debe ser sujeta a estrategias de caracterización y optimización que permitan su diagnostico eficiente. En este trabajo se emplean técnicas de análisis multivariado como análisis por componentes principales (ACP) y análisis de correlaciones (AC), para hacer un diagnostico de sondeo del distrito minero de Vetas-California en cercanías al páramo de Santurbán, Santander, Colombia. El uso de estas técnicas multivariadas mostró la posible existencia de al menos 3 formas de enriquecimiento de arsénico en los sedimentos de la zona y dio nuevas pautas a tener en cuenta en estudios posteriores. Adicionalmente se empleó el diseño de experimentos (de sondeo y optimización) para el desarrollo de una metodología de extracción de arsénico asistida por ultrasonido (EAU) empleando material certificado y contraste con metodologías normalizadas. El uso del diseño de sondeo de Plackett-Burman, mostró la alta influencia de la concentración del extractante y el tiempo de extracción, y el uso del diseño central compuesto permitió obtener unas condiciones optimas de 2 min para el tiempo de sonicación y HNO3 0,12 M para la concentración del extractante, valores mucho más eficientes que los sugeridos por la metodología tradicional (EPA 3050b).

Abstract. The development of human activities that increase the content of arsenic in environmental matrices such as soils and sediments is a cause of concern that should be addressed through characterization and optimization strategies that allow an efficient diagnotic. In this work multivariate analysis like principal component analysis (PCA) and correlation analysis (AC) techniques are used, to make a diagnostic of the Vetas-California mining district located nearby the páramo of Santurbán, Santander, Colombia. Using these multivariate techniques It was showed the possible existence of at least 3 forms of enrichment of arsenic in the sediments of the area and gave new guidelines to take into account in future studies. Additionally, the design of experiments (screening and optimization) for the development of a methodology for the ultrasound assisted extraction (UAE) of arsenic using certified material and contrasting with standard methodologies was used. The Plackett-Burman design of screening, showed high influence of the concentration of the extractant and the extraction time. The use of central composite design allowed to obtain optimal conditions for 2 min for sonication time and HNO3 0, 12 M for the concentration of the extractant. These conditions were more efficient than those suggested by the traditional methodology (EPA 3050b).