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Aprendiendo Biologia

23/7/2022

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Biología

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE MÉXICO

FACULTAD DE QUÍMICA

ESTUDIO DE ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO POR EAA
EN JALES MINEROS DEL ESTADO DE HIDALGO,
MÉXICO Y SU BIODISPONIBILIDAD
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
QUÍMICO

PRESENTA
ELIACIM FERNANDO FRANCO FARFÁN

Ciudad universitaria, Cd. Mx. 2019

UNAM – Dirección General de Bibliotecas
Tesis Digitales
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PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL

Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal
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mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro,
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el
respectivo titular de los Derechos de Autor.

JURADO ASIGNADO:

PRESIDENTE: IRMA CRUZ GAVILÁN GARCÍA
VOCAL: NORMA RUTH LÓPEZ SANTIAGO
SECRETARIO: CLAUDIA INÉS RIVERA CÁRDENAS
1er. SUPLENTE: JUAN ROLANDO VÁZQUEZ MIRANDA
2° SUPLENTE: LUZ ALEJANDRA CASTILLO ALANÍS

SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL TEMA:
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. FACULTAD
DE QUÍMICA. UNIDAD DE GESTIÓN AMBIENTAL. EDIFICIO A.
ANEXO DEL LABORATORIO 2-D

ASESOR DEL TEMA:
Dra. IRMA CRUZ GAVILÁN GARCÍA
SUPERVISOR TÉCNICO:
Dra. GEORGINA FERNÁNDEZ VILLAGÓMEZ
SUSTENTANTE:
ELIACIM FERNANDO FRANCO FARFÁN

iii

CONTENIDO

LISTADO DE GRÁFICAS ........................................................................................ v
LISTADO DE IMÁGENES ....................................................................................... vi
LISTADO DE TABLAS ........................................................................................... vii
Resumen ............................................................................................................... viii
Objetivos ................................................................................................................. ix
Objetivo General .................................................................................................. ix
Objetivos Específicos ........................................................................................... ix
Capítulo 1 ................................................................................................................ 1
1. Marco teórico ................................................................................................. 1
1.1. La Minería en México .............................................................................. 1
1.2. Zimapán, Hidalgo .................................................................................... 2
1.3. Los jales mineros .................................................................................... 5
1.4. Marco regulatorio .................................................................................... 6
1.5. Propiedades del Arsénico ....................................................................... 8
1.5.1. Propiedades fisicoquímicas ................................................................. 8
1.6. Espectroscopía de absorción atómica .................................................. 13
1.7 Otras técnicas analíticas para determinación de As ............................. 16
1.8 Especiación Química ............................................................................ 17
1.9 Validación del método ........................................................................... 21
1.10 Evaluación de la Biodisponibilidad in vitro ............................................ 26
Capítulo 2 .............................................................................................................. 28
2 Metodología. ................................................................................................ 28
2.1 Validación del método instrumental de cuantificación de arsénico ....... 28
2.2 Ubicación y toma de muestra en una presa de Zimapán, Hidalgo ........ 30
2.3 Pretratamiento de la muestra ................................................................ 33
2.4 Cuantificación total de arsénico por EAA-GH de acuerdo con el método
EPA 7061A. .................................................................................................... 34
2.5 Determinación de las especies de As presentes en las muestras. ....... 35
2.5 Estudio de Biodisponibilidad in vitro. ..................................................... 40
Capítulo 3 .............................................................................................................. 43
iv

3 Resultados y discusión ................................................................................ 43
3.1 Ubicación y toma de muestra en una presa de jales ............................ 43
3.2 Pretratamiento de la muestra ................................................................ 43
3.3 Validación del método de cuantificación por EAA-GH .......................... 44
3.4 Cuantificación total de arsénico utilizando un equipo de espectrometría
de absorción atómica acoplado a un generador de hidruros de acuerdo con el
método EPA 7061A. ....................................................................................... 45
3.5 Determinación de las especies de As presente en las muestras. ......... 47
3.6 Evaluación de la biodisponibilidad en condiciones gástricas e
intestinales ...................................................................................................... 49
Conclusiones ......................................................................................................... 52
Referencias ........................................................................................................... 53

LISTADO DE GRÁFICAS

Gráfica 1. Diagrama de Pourbaix del As (Modificado de Randall et al., 2001) ........ 9
Gráfica 2. Curva de calibración de As. .................................................................. 44
Gráfica 3. Concentraciones totales de As por muestra. ........................................ 46
Gráfica 4. Curva de calibración de As en buffer de citratos (pH=6)....................... 47
Gráfica 5. Resultados la especiación de las muestras de jales. ............................ 48
Gráfica 6. Liberación de As en fase gástrica e intestinal en función del tiempo. ... 50

LISTADO DE IMÁGENES

Imagen 1 Localización del municipio de Zimapán, Estado de Hidalgo ................... 2
Imagen 2. Regiones mineras de metales más importantes de Hidalgo .................. 4
Imagen 3. Esquema de presa de jales ................................................................... 6
Imagen 4. Ciclo biogeoquímico del Arsénico ........................................................ 11
Imagen 5. Espectro de absorción y emisión ......................................................... 13
Imagen 6. Diagrama general de la instrumentación de un Espectrómetro de
Absorción Atómica usando llama ......................................................................... 15
Imagen 7. Proceso de purificación de minerales .................................................. 32
Imagen 8 Digestión de las muestras de jales ........................................................ 34
Imagen 9. Cuantificación de As por EAA-GH ........................................................ 35
Imagen 10 Especiación química secuencial de As ................................................ 39
Imagen 11. Disolutor Venkel con muestras de jales .............................................. 41
Imagen 12 Biodisponibilidad de As .......................................................................42
Imagen 13. Mapa del sitio de estudio .................................................................... 43

vii

LISTADO DE TABLAS

Tabla 1. Toxicidad de compuestos arsenicales ..................................................... 10
Tabla 2. Límites de detección de diferentes técnicas analíticas. ........................... 17
Tabla 3. Técnicas aplicadas para la especiación química de metales. ................. 19
Tabla 4. Criterios para validación .......................................................................... 21
Tabla 5. Parámetros por evaluar en métodos espectrométricos ........................... 23
Tabla 6. Parametros de desempeño de acuerdo al tipo de método ...................... 24
Tabla 7. Parámetros de desempeño para la validación de métodos
espectrométricos ................................................................................................... 25
Tabla 8. Bitácora de muestra ................................................................................ 31
Tabla 9. Parámetros para la cuantificación de As utilizados. ................................ 34
Tabla 10. Composición de solución gástrica por cada 100 mL. ............................ 40
Tabla 11 Concentraciones totales de arsénico (mg/kg)......................................... 46
Tabla 12. Límite máximo permitido en suelo de uso Industrial en ppm (mg/kg). ... 46
Tabla 13. Resultados de especiación química secuencial de As .......................... 49
Tabla 14 Porcentaje de bioaccesibilidad de As contenido en Jales ...................... 51

viii

Resumen

En el presente trabajo se estudió la presencia de As en jales de una mina ubicada
en Zimapán, Hidalgo para evaluar su peligrosidad. Se tomaron siete muestras de
la presa de jales y se determinó la concentración total de As utilizando la técnica
de Espectroscopía de Absorción Atómica por Flama y por Generación de Hidruros.
Las concentraciones se encuentran por encima de 3016.48 ± 402.77 (mg/kg) que
sobrepasan lo descrito en la NOM-157-SEMARNAT-2009.
Por otra parte, se realizó la especiación química, cuantificando el As (III) por la
técnica de Espectroscopía de Absorción Atómica por generador de hidruros y por
el método de extracción química secuencial, obteniendo así el estado de oxidación
del arsénico y los minerales a los que se encuentra asociado. Los resultados
mostraron que el arsénico que se encuentra presente en las muestras es la
especie de As (V) y se encuentra asociado mayormente a aluminosilicatos, lo que
hace que su movilidad a los ecosistemas cercanos sea menor.
Por último, el estudio de biodisponibilidad in vitro realizado, mostró que la mayoría
del As ingerido puede ser excretado por el organismo.
ix

Objetivos

Objetivo General

Llevar a cabo la especiación de arsénico presente en jales mineros del Estado de
Hidalgo, México y su biodisponibilidad cuantificando por medio de EAA-GH.
Objetivos Específicos

• Determinar el contenido de As presente en jales provenientes de una mina
en Zimapán, Hidalgo utilizando EAA-GH.
• Realizar la cuantificación de As (III) por Espectrometría de Absorción
Atómica acoplado a Generador de Hidruros, identificando el estado de
oxidación en el que se encuentra.
• Realizar la especiación química secuencial, identificando el tipo de
minerales al que se encuentra unido el arsénico.
• Evaluar la liberación del metal en condiciones gástricas e intestinales
sometiendo las muestras al procedimiento del ensayo de biodisponibilidad
in vitro (PBET).

Capítulo 1

1. Marco teórico

1.1. La Minería en México
La minería es una actividad económica del sector primario encargada de la
extracción de los minerales acumulados en yacimientos. Los procesos mineros se
resumen en cuatro etapas, exploración, explotación, beneficio y fundición y
refinación (INEGI, 2010a). En cada una de estas etapas se asocian problemas
ambientales de alto impacto debido a que generan aguas residuales, residuos
peligrosos y en algunos casos emisiones a la atmósfera.

Hoy en día, la minería en México es de vital importancia para la economía, ya que
suministra insumos a diferentes sectores productivos. La industria minera
nacional es mayormente metálica, nuestro país ocupa el primer lugar mundial de
producción de plata, y se encuentra entre los diez primeros productores de
bismuto, cadmio, molibdeno, plomo, zinc, oro, cobre y otros minerales. El sector
minero metalúrgico contribuye con el 4 % del producto interno bruto (PIB) del país
(Secretaría de Economía, 2018).

Como resultado de varios siglos de actividad minera a lo largo del territorio
nacional, se han acumulado grandes cantidades de material residual denominados
“jales” los cuales contribuyen en gran medida a la contaminación del suelo
(SEMARNAT, 2002).

Los problemas ambientales y los riesgos de la industria minera no son nuevos,
existen evidencias de las minas prehispánicas de cinabrio (sulfuro de mercurio) de
la Sierra Gorda, así como algunos otros jales de la época colonial tales como los
de Pachuca, Taxco, Guanajuato y Zacatecas ya producían problemas ambientales
(Ruiz, 2007).

1.2. Zimapán, Hidalgo
El municipio de Zimapán deriva su nombre de las raíces nahuas, cimatl, "cimate" y
pan, "en o sobre". Que significa "Sobre el cimate o entre el cimate". (Cimate es
una raíz que se usaba para provocar la fermentación del pulque). Fue fundado en
1522 por los españoles. Se localiza al oeste de la entidad entre los paralelos 20°
39’ y 20° 58’ de latitud norte y los meridianos 99° 11’ y 99° 33’´ (Imagen 1). De
longitud oeste. Se encuentra entre los 900 y 2,900 msnm, con una superficie de
870.93 km2 que equivale al 9.18 % del territorio hidalguense (INEGI, 2010b).
Limita al norte con los municipios de Pacula y Jacala de Ledezma, al este con
Jacala de Ledezma, Nicolás Flores e Ixmiquilpan, al sur con Tasquillo, Ixmiquilpan
y Tecozautla y al oeste con el municipio de Tecozautla y el estado de Querétaro.
Sus principales actividades económicas son la minería, el comercio y la
agricultura.

Imagen 1 Localización del municipio de Zimapán, Estado de Hidalgo (INEGI,
2018)
a) Orografía
3

Este municipio es en su mayor parte abrupto; está enclavado en el corazón de la
sierra hidalguense, cuenta con el cerro de la Encarnación (INAFED, 2018).
b) Hidrografía
Dentro de las corrientes pluviales más importantes en el municipio destacan los
ríos; Tula, el Amajac y el Metztitlán. El río Tula al unirse al río San Juan, toma el
nombre de Moctezuma, que es el límite natural con el Estado de Querétaro, por la
parte oeste del Municipio. Posteriormente entra en el Estado de San Luis Potosí y
forma el río Pánuco. Sólo en época de lluvia se forman pequeños arroyos que
riegan algunos sembradíos, como los de Chepinque y Tolimán (INAFED, 2018).
c) Clima
El Municipio tiene un clima templado, registra una temperatura media anual de
18.3°C, una precipitación pluvial de 391 milímetros por año y el período lluvioso de
mayo a junio. Goza de un clima muy agradable, ya que generalmente es
semicálido y templado medio (INAFED, 2018).
d) Geología
Sus características geológicas pertenecen a la etapa mesozoica, es de tipo
semidesértico, rico en materia orgánica y nutrientes. Su uso y explotación radica
principalmente en la minería, el suelo del Municipio no es propicio para ejercer la
agricultura. En el municipio existen yacimientos de minerales metálicos, no
metálicos, rocas dimensionables, agregados pétreos y gemas o piedras
semipreciosas, con posibilidades de ser aprovechadas para generar derrama
económica en la región (INAFED, 2018). Referente a los minerales metálicos,
solamente 4 compañías privadas continúan explotando mineral en cinco minas en
el municipio, constituyendo el soporte económico de la región. En la Imagen 2 semuestra la región minera de este municipio.
Zimapán participó con el 0.31% de la producción extractiva nacional de minerales
en el 2014. En 2016 el municipio produjo 3.9 kg de oro, 42 266 kg de plata, 5 123
toneladas de plomo, 2 391 toneladas de cobre y 14 814 toneladas de zinc
(Secretaría de Economía, 2018).

Imagen 2. Regiones mineras de metales más importantes de Hidalgo (Servicio Geológico Mexicano, 2016)

1.3. Los jales mineros
La palabra “jal” proviene del náhuatl xalli, que significa arenas finas o material
finamente pulverizado y que en la colonización española fue “castellanizada” a jal
(Delfín, 2008). Según la NOM-141-SEMARNAT-2003 se define a los “jales” como
residuos sólidos generados en las operaciones primarias de separación y
concentración de minerales (SEMARNAT, 2004).
Estos jales por sus características tóxicas, determinadas por su composición y
oxidación y por su forma de manejo, pueden representar un riesgo para el
equilibrio ecológico, del ambiente y de la salud de la población en general
(AZDEQ, 2008).
Como resultado del proceso de molienda, las grandes rocas que contienen los
minerales se convierten en pequeñas partículas, las cuales pueden ser fácilmente
suspendidas en la atmósfera mediante la acción del viento y ser transportadas
grandes distancias por erosión provocando daño a los ecosistemas (AZDEQ,
2008).
El polvo de los jales puede afectar la salud humana, debido a que contienen
metales y metaloides tóxicos. Las personas pueden estar expuestas a estas
sustancias por contacto en la piel, por inhalación o por ingesta del polvo (AZDEQ,
2008).
El grado de peligrosidad de los jales depende de la naturaleza del yacimiento, las
concentraciones de metales y metaloides varían según el origen, aumentando su
potencial de riesgo en función de la capacidad de generar drenaje ácido de mina
(DAM).
De acuerdo con la norma NOM-052-SEMARNAT-2005 (SEMARNAT, 2006) se
considera como residuo peligroso a los jales, a los aceites gastados y a los
disolventes residuales. En el caso de los residuos de una mina, la peligrosidad
está relacionada básicamente con su toxicidad potencial, la cual se debe a la
presencia de elementos dañinos, que en su mayoría son metales o elementos no
metálicos de frontera, como arsénico y selenio. Para el caso del arsénico el efecto
6

que tiene en los organismos se debe a que sustituyen al elemento central de
algunas biomoléculas al bloquear el sitio activo, descoordinara los ligantes, o
precipitar dichos ligantes, lo cual evita su funcionamiento normal (INECC et al.,
2007).
1.4. Marco regulatorio
La NOM-141-SEMARNAT-2003, Que establece el procedimiento para caracterizar
los jales, así como las especificaciones y criterios para la caracterización y
preparación del sitio, proyecto, construcción, operación y postoperación de presas
de jales, establece las especificaciones para la caracterización del jal y la
caracterización del sitio, así como los criterios para la mitigación de los impactos
ambientales por la remoción de la vegetación para el cambio de uso del suelo.
El almacenamiento de los jales puede efectuarse en el lugar donde se generen,
conforme a la información obtenida de la caracterización del sitio, aplicando los
criterios de protección ambiental especificados en esta Norma Oficial Mexicana
para cada etapa. En el caso que se requiera ubicar una presa de jales en áreas
naturales protegidas, la autorización estará sujeta a la evaluación en materia de
impacto ambiental, así como a lo dispuesto en el Decreto del Área Natural
Protegida y el Programa de Manejo Respectivo.
Los jales se pueden utilizar en la construcción de la cortina contenedora; en caso
de ser generadores potenciales de drenaje ácido, su uso está supeditado a la
aplicación de un método de estabilización química o por cubierta de material de
préstamo. La cortina contenedora se debe formar paulatinamente y como
resultado del depósito de jales en la presa Imagen 3.

Imagen 3. Esquema de presa de jales (Gutiérrez Sepúlveda, 2017)
7

Según el método constructivo que sea utilizado, se deben llevar a cabo las
acciones necesarias para evitar que la cortina contenedora del depósito se
convierta en una fuente de emisión de partículas a la atmósfera.
Una vez que el depósito de jales llegue al final de su vida útil, se deben
implementar medidas que aseguren que:
a) No se emitan partículas sólidas a la atmósfera como producto de la pérdida de
humedad de la superficie de la presa de jales o del talud de la cortina
contenedora, entre otras.
b) No se formen escurrimientos que afecten a cuerpos de agua superficiales y
subterráneos.
c) No falle la presa de jales.
Cuando los jales sean generadores potenciales de drenaje ácido se debe cumplir
con los siguientes aspectos:
Cubrir con un material mineral o con agua, para evitar la formación de drenaje
ácido de mina, cuidando de no solubilizar otros elementos tóxicos. También se
podrán utilizar otros materiales que impidan la acidificación.
No se deben utilizar especies vegetales que promuevan la acidificación del
sustrato.
Cuando no sea pertinente establecer medidas que eviten la formación de drenaje
ácido, se deben establecer medidas de tratamiento de éste para evitar daños en
cuerpos de agua, suelos y sedimentos, ya sea por su acidez o por contaminación
con elementos tóxicos.
La superficie del depósito debe ser cubierta con el suelo recuperado, o con
materiales que permitan la fijación de especies vegetales.
Las especies vegetales que se utilicen para cubrir el depósito deben ser
originarias de la región, para garantizar la sucesión y permanencia con un mínimo
de conservación (SEMARNAT, 2004).
8

1.5. Propiedades del Arsénico

1.5.1. Propiedades fisicoquímicas
El arsénico es un elemento químico con número atómico 33, se clasifica en el
grupo de los semimetales, se encuentra de forma natural en la corteza terrestre.
Tiene un peso atómico relativo de 74.922. Su configuración electrónica es
⌊𝐴𝑟⌋4𝑠23𝑑104𝑝3. Se puede encontrar en diferentes compuestos orgánicos e
inorgánicos. Tiene dos estados comunes de oxidación, el trivalente y el
pentavalente (IUPAC, 2016).
En estado basal es un sólido gris de aspecto metálico, reacciona con oxidantes
fuertes y halógenos. En contacto con reductores fuertes forma arsina que es la
forma más tóxica del arsénico. El arsénico elemental tiene pocos usos. Es uno de
los pocos minerales disponibles con una pureza mayor al 99.9%. Se emplea en los
materiales de los láseres (GaAs), en la manufactura de varios aparatos y como
componente de algunos plaguicidas orgánicos, herbicidas y desecantes agrícolas.
También se utiliza el óxido en la elaboración de vidrios. Los sulfuros de arsénico
se usan como pigmentos y en pirotecnia (Emsley, 2011).
Las principales actividades humanas que liberan As al ambiente son el uso de
combustibles fósiles, los procesos de fundición y refinación de metales no ferrosos
como Pb, Zn y Cu, el uso de conservadores para madera y el uso de
semiconductores con base en compuestos de As (Albert, 2004).
El estado de oxidación del As y su movilidad se controlan fundamentalmente por
las condiciones redox (potencial redox Eh) y el pH. En la gráfica 1 se muestra
diagrama de Pourbaix de las especies acuosas de arsénico en un sistema As-O2-
H2O a 25 °C y 1 bar de presión total (Randall et al, 2001)
9

Gráfica 1. Diagrama de Pourbaix del As (Modificado de Randall et al., 2001)
1.5.2. Propiedades toxicológicas
La toxicidad para los humanos de un compuesto con arsénico depende en gran
medida de su forma química (Tabla 1). La exposición prolongada a compuestos de
arsénico puede causar intoxicación crónica. La forma de exposición más común es
por ingesta de agua contaminada y cultivos regados con agua con alto contenido
de este elemento. Tambiénpuede llegar a las vías respiratorias en forma de polvo
en zonas donde este elemento se encuentra presente (ATSDR, 2007).
Los efectos más característicos de la exposición son lesiones cutáneas y cáncer
en la piel. Entre los síntomas de la intoxicación aguda se incluyen vómitos, dolor
abdominal y diarrea, así como del entumecimiento de manos y calambres
10

musculares y la muerte en casos donde la dosis es mayor a 600 µg por kg de peso
por día de exposición (ATSDR, 2007).
El arsénico se absorbe en el organismo y es acumulado principalmente en el
hígado, los riñones, el corazón y los pulmones. Es considerado como carcinógeno.
Los compuestos de arsénico inorgánico se consideran más tóxicos que los
compuestos de arsénico orgánico.
Tabla 1. Toxicidad de compuestos arsenicales
Compuesto DL50 (mg/kg) Animal/Vía
Trióxido de arsénico 26-48 Ratón/oral
Trióxido de arsénico 15 Rata/oral
Arsenito de sodio 8 Ratón/intramuscular
Arsenito de sodio 4.5 Rata/intraperitoneal
Arseniato de sodio 22 Ratón/intramuscular
Arseniato de sodio 14-18 Rata/intraperitoneal
MMA+3 (Monometilarseniato) 2 Hámster/ intraperitoneal
MMA (Ácido monometilarsónico) 916 Ratón/oral
DMA (Ácido dimetilarsínico) 648 Ratón/oral
As trimetilado (Óxido de trimetilarsina) 5 500 Ratón/oral
Arsenobetaína 10 000 Ratón/oral

Fuente: (ATSDR, 2007)

En la actualidad, millones de personas están expuestas a elevadas dosis de
arsénico proveniente del aire, la comida, el agua y el suelo (OMS, 2018).
1.5.3. Arsénico en el ambiente
Como se mencionó, el As que se encuentra en la corteza terrestre es de origen
natural (cerca de 0.00021%), pero por causas antropogénicas se ha liberado
grandes cantidades de éste hacia los ecosistemas, afectando su equilibrio. La
problemática se debe a su fácil movilización en el ambiente. Esto ocurre en el
suelo y minerales y puede entrar en el aire, agua y tierra a través de las tormentas
de polvo y los lixiviados. (OMS, 2018).
11

El ciclo biogeoquímico del arsénico ha sido ampliado como consecuencia de la
interferencia humana y, debido a esto, grandes cantidades terminan en el
ambiente y en organismos vivos (Imagen 4). Algunos de los problemas de este es
que las plantas absorben el arsénico soluble fácilmente, por lo que puede
encontrarse en algunos alimentos. Alrededor de un tercio del arsénico presente en
la atmósfera proviene de fuentes naturales como reacciones ambientales,
actividad biológica, emisiones volcánicas, y el resto proviene de una amplia gama
de actividades antropogénicas (Alam et al, 2014; Campos et al, 2007)

Imagen 4. Ciclo biogeoquímico del Arsénico (Frost, 1967).
La Organización Mundial de la Salud (OMS) considera una concentración máxima
de 10 mg L-1 de As para agua de consumo humano (OMS, 2018).
En México en la norma NOM-127-SSA1-1994, establece la concentración límite
de arsénico en agua potable que es de 25 mg L-1 (SSA, 1994). Por otra parte, en la
NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004 se establece la concentración límite de
arsénico para suelo de uso agrícola/residencial/comercial, que es de 22 mg kg-1
http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-57792015000200103#B69
12

(Semarnat, 2007). No existe una normativa para la concentración máxima de
arsénico en jales mineros.
1.5.4. Arsénico en Zimapán
En el país se han reportado altas concentraciones de arsénico en varios lugares
como es el caso del Valle de Guadiana, Sonora (Alarcón et al, 2001), así como en
los estados de Coahuila, Durango y Aguascalientes (Trejo & Bonilla, 2002).
Uno de los casos más relevantes de contaminación por As se encuentra en el
municipio de Zimapán en el estado de Hidalgo, en donde, al alertarse de una
epidemia de cólera en el país, se realizó un estudio que determinó altos índices de
arsénico en agua subterránea que se utilizaba para abastecer a la población. Los
mayores contenidos fueron encontrados en varios de los pozos profundos
(Flores,2009)
En este municipio, se han realizado estudios biomédicos en la población debido a
la intoxicación crónica que se ha presentado por la ingestión del agua potable
contaminada con arsénico (Armienta, 2009).
Los contenidos de As natural en sus suelos resultan evidentes, debido a que es
una región donde se explotan los minerales PbS, CuS, Ag2S y ZnS que se
encuentran asociados a minerales arsenicales (Patiño, 2006). Por consiguiente, es
necesario considerar la forma química del elemento, principalmente en los
compuestos de As(III) que son los más tóxicos, aunque compuestos arsenicales
insolubles o pentavalentes menos tóxicos en medios reductores o por procesos
biológicos pueden ser transformados en As(III) de alto riesgo toxicológico para el
ser humano lo que provocaría hidroarsenicismo crónico regional endémico (Peréz
& Prieto, 2003).
De tal manera que es necesario continuar con la evaluación de los contenidos de
As en la zona con el fin de contar con datos duros que apoyen las políticas
públicas de prevención y control de esta zona.

1.6. Espectroscopía de absorción atómica

Las técnicas de espectroscopia atómica se basan en la descomposición de una
muestra en átomos mediante una llama o un plasma.
Los principios teóricos de la absorción atómica se establecieron en 1840 por
Kirchhoff y Bünsen en sus estudios del fenómeno de auto absorción en el espectro
de los metales alcalinos y alcalino térreos. Kirchhoff al formular su ley general:
«cualquier materia que al ser calentada pueda emitir luz a una cierta longitud de
onda también absorberá luz a esa longitud de onda» (Imagen 5). El significado
práctico de esto fue recién desarrollado en 1955 por el australiano Walsh,
apareciendo los primeros instrumentos comerciales a principios de 1960.

Imagen 5. Espectro de absorción y emisión (Sánchez, 2017).

Se basa en gran medida en la ley de Beer-Lambert. En resumen, los electrones de
los átomos en el atomizador pueden ser promovidos a orbitales más altos por un
instante mediante la absorción de una cantidad de energía (es decir, luz de una
14

determinada longitud de onda). Esta energía se refiere específicamente a una
transición de electrones en un elemento particular, y en general, cada elemento
tiene una longitud de onda de absorción característica.
El paso de radiación a través de un medio que consta de partículas monoatómicas
origina la absorción de sólo unas frecuencias muy bien determinadas. La sencillez
relativa de estos espectros se debe a las posibles transiciones electrónicas de
cada átomo.
La excitación ocurre sólo mediante un proceso electrónico, en el cual uno o más
de los electrones del átomo son llevados a un nivel superior de energía. La
radiación ultravioleta y la visible tienen suficiente energía para conseguir sólo las
transiciones electrónicas de los electrones más externos o de enlace.
La espectrometría de absorción atómica ha sido el método más utilizado por más
de medio siglo para la cuantificación de elementos simples en muestras analíticas.
Se utiliza para analizar trazas de muestras geológicas, biológicas, metalúrgicas,
atmosféricas, etc.
Los instrumentos para esta técnica tienen un diseño similar al que presentan
varias técnicas de espectroscopía atómica. En la Imagen 6 se pueden observar un
esquema de un equipo de absorción atómica que consta de una fuente de
radiación, un soporte de muestra, un selector de longitud de onda, un detector y
un procesador de señal y lectura.
15

Imagen 6. Diagrama general de la instrumentación de un Espectrómetro de Absorción
Atómica usando llama (Skoog D.A., 2001)

1.6.1 Atomización en llama
En un atomizador de llama, una disolución de la muestra se nebuliza mediante un
flujo de oxidante gaseoso mezclado con un combustible también gaseoso y se
lleva hacia una llama donde ocurre la atomización. El aerosol, el oxidante y el
combustiblearden entonces en un quemador ranurado que proporciona una llama
de 5 a 10 cm de alto. Hasta la fecha, la atomización de llama es la más
reproducible de todos los métodos de introducción de muestra líquida que han
sido perfeccionados para la espectrometría de absorción atómica.

1.6.2 Atomización de hidruros
La técnica de generación de hidruros es una técnica para introducir como un gas
muestras que contienen arsénico, antimonio, estaño, selenio, bismuto y plomo en
un atomizador, tal procedimiento incrementa los límites de detección para estos
16

elementos por un factor de 10 a 100. Los hidruros volátiles se generan al añadir
una solución acuosa acidificada de la muestra a un pequeño volumen de una
disolución acuosa de borohidruro de sodio contenida en un recipiente de vidrio.
También se pueden producir los hidruros con cloruro de estaño.
El hidruro volátil se acarrea hacia la cámara de atomización mediante un gas
inerte, la cámara es por lo regular un tubo de sílice calentado a varios cientos de
grados en un horno de tubo o en una flama donde tiene lugar la descomposición
del hidruro, lo que da lugar a la formación de átomos del analito. La concentración
del analito se mide entonces por absorción.
Para el caso del As(III) las tres reacciones que ocurren en el generador de
hidruros son las siguientes (Morand et al, 1996):

𝑁𝑎𝐵𝐻4 + 3𝐻2𝑂 + 𝐻𝐶𝑙 → 𝐻3𝐵𝑂3 + 𝑁𝑎𝐶𝑙 + 8 𝐻° Ecuación 1
16𝐻° + 2𝐴𝑠3+ → 2𝐴𝑠𝐻3 + 5 𝐻2 Ecuación 2
2𝐴𝑠𝐻3 → 2𝐴𝑠° + 3𝐻2
Ecuación 3

1.7 Otras técnicas analíticas para determinación de As
Desde los años 90 varios laboratorios utilizan diferentes métodos analíticos para el
análisis de muestras acuosas con metales y metaloides tales como
Espectrometría de Absorción Atómica acoplada a Generador de Hidruros (HGAAS
por sus siglas en ingles), Espectrometría de Absorción Atómica en Horno de
Grafito (GFAAS), Espectrometría de Fluorescencia Atómica de Generación de
Hidruros (HGAFS), Espectroscopia de Emisión Atómica de Plasma Acoplado Por
Inducción (ICP-AES), Espectrometría de Masas con Plasma Acoplado
Inductivamente (ICP-MS) y la Voltamperometría de Redisolución Anódica (ASV).
En la Tabla 2 se resumen los límites de detección de estas técnicas para la
cuantificación de As.
17

1.8 Especiación Química
Especiación química se define como la distribución de un elemento químico
particular entre las diferentes formas en las cuales puede existir (especies), en un
medio determinado (Castañé, 2003). La IUPAC establece que la suma de todas
las especies debe corresponder al contenido total del elemento de la muestra
estudiada. Así mismo, la especiación se refiere a la forma química o compuestos
en los que un elemento aparece en un sistema vivo o en el ambiente. También
puede referirse a la distribución cuantitativa de un elemento. Define el estado de
oxidación, concentración y composición de cada una de las especies presentes en
una muestra química.

En sólidos y suelos, los elementos de interés pueden existir en diferentes formas
químicas asociadas a diferentes compuestos. La especiación es de suma
importancia para comprender el comportamiento de estos elementos en el
ambiente, ya que permite entender la transformación que tiene lugar durante el
ciclo de los elementos.

Tabla 2. Límites de detección de diferentes técnicas analíticas.
Técnica LD (µg/L) Tamaño de muestra (mL)
HGAAS 0.05 50
GFAAS 1-5 1-2
ICP-AES 35-50 10-20
ICP-MS 0.02-1 10-20
HGAFS 0.01 40-50
ASV 0.1 25-50
Fuente: (Flora, 2015)
18

El término "especiación", ha sido usado para indicar la actividad analítica de
identificación de especies químicas para medir su distribución en una matriz
ambiental específica, además de ser usado para indicar la distribución en esta. A
continuación, se resumen algunos conceptos que los conceptos que se deben
entender y diferenciar para el alcance de este trabajo (IUPAC, 2000):

• Especies químicas: es la forma específica de un elemento definida como su
composición isotópica, estado de oxidación o si está asociado a otros
elementos formando diferentes estructuras moleculares.
• Análisis de especiación: es la actividad de identificación y medición de la
cantidad de una o más especies químicas en la muestra.
• Especiación: Distribución de un elemento entre las especies químicas
definidas en un sistema.

Para el análisis de jales contaminados con metales pesados el estudio de
especies es muy útil ya que como se mencionó anteriormente, permite
comprender las transformaciones que ha sufrido y las formas químicas de mayor
riesgo presente en dicha matriz. Se sabe que existen diferentes métodos para
identificar la forma química de los metales las cuales se muestran en la Tabla 3.

En este trabajo se utiliza la EAA-GH, ya que nos interesa determinar el estado de
oxidación en el que se encuentra el arsénico en los jales.

Tabla 3. Técnicas aplicadas para la especiación química de metales.
Método Especies de metal determinadas
Electrodos a ion selectivo Concentración de iones libres
Voltamperometría Iones libres y complejos lábiles
Espectrofotometría
Formas específicas
Generación de Hidruros

Especies inorgánicas y organometálicas en diferente estado de
oxidación (Sn, As, Sb, Bi, Se, Te)

HPLC Cationes, aniones, complejos metálicos, especies inorgánicas
CG o CL compuestos organometálicos de mercurio, estaño y plomo
Resinas de intercambio
iónico Iones libres y complejos lábiles
Irradiación de UV Complejos orgánicos
Extracción con disolventes Complejos orgánicos
Filtración Materia disuelta y suspendida
Centrifugación Materia disuelta y suspendida
Diálisis Diferente carga, diferente peso molecular
Ultrafiltración Peso molecular
Cromatografía de filtración
en gel Formas libres y complejos de diferente peso molecular
Lixiviación Fracción soluble en reactivo
Extracciones secuenciales Fracciones geoquímicas
Resinas de intercambio
Iónico Fracciones lábiles
Fuente: (Tack & Verloo, 1995).
La especiación del arsénico es importante en sistemas biológicos y ambientales,
principalmente por las características tóxicas de algunas de sus formas químicas
(Soysal & Bekta, 2004).

Las especies químicas del arsénico pueden clasificarse en dos grandes grupos:
especies inorgánicas y orgánicas. El arsenito [As (III)] y el arseniato [As (V)] son
las dos especies inorgánicas mayoritarias presentes en el medio ambiente. Estas
dos especies son fácilmente interconvertibles por oxidorreducción. Sin embargo, el
As(V) es la especie termodinámicamente mayoritaria en condiciones oxidantes
(Martorell, 2010).

La especiación de metales en muestras ambientales presenta algunas dificultades,
dentro de las que se pueden mencionar (Pickering, 2002):
• La complejidad de las matrices naturales.
• La mayoría de las técnicas de especiación disponibles provocan cambios en
los equilibrios existentes entre las distintas formas químicas presentes en el
sistema de estudio.
• A menudo no se dispone de muestras de referencias adecuadas para la
validación de los análisis de especiación.
• Las bajas concentraciones que presentan las especies en la mayoría de las
muestras requieren una alta sensibilidad y selectividad para su determinación
que no todos los procedimientos analíticos poseen.

La técnica de especiación utilizando como método de detección la
espectrofotometría tiene la ventaja de tener un costo accesible y de fácil manejo.
Sin embargo, solo en algunos casos permiten la determinación directa de formas
específicas de un elemento (especiación redox), usándose la mayoría de las
veces acopladas con alguna técnica de separación previa (Martorell, 2010).

En este trabajo se abordará la especiación del arsénico, separando sus diferentes
estados de oxidación y cuantificandocon la técnica de Espectrometría de
absorción atómica acoplada a un generador de hidruros, así como el método de
fraccionamiento químico secuencial.

1.9 Validación del método
La validación es muy importante en el desarrollo de un método analítico. Validar
un método es básicamente el proceso para definir un requisito analítico, y la
confirmación de que cuenta con capacidades consistentes con las aplicaciones
requeridas. La ISO 8402:1994 define verificación como “confirmación, a través de
la aportación de evidencias objetivas, de que se cumplen los requisitos
especificados”. Para el caso de este trabajo la concentración de As en las
muestras estudiadas (Fallis, 2013).
Los criterios de cuando se debe realizar una Validación Parcial o Completa se
enlistan en la tabla 4.
Tabla 4. Criterios para validación

PROBLEMA TIPO DE VALIDACIÓN
Desarrollo de un método para un problema en
particular
Completa
Existe un método evaluado para aplicarlo en un
problema en particular
Completo
Un método establecido, realizar una revisión para
incorporar innovaciones
Parcial o completa
Un método establecido, extenderlo o adaptarlo a un
problema nuevo
Parcial o completa
Cuando el control de calidad indica que un método
establecido cambia con el tiempo
Parcial o completa
Establecer un método en un laboratorio diferente Parcial
Establecer un método con diferente
instrumentación
Parcial
Establecer un método con diferente operador Parcial
Fuente: (INECC-CCA, 2010)
Las definiciones de los parámetros de validación son las siguientes (CENAM,
2008):
22

• INTERVALO DE TRABAJO: En análisis cuantitativo, el intervalo de trabajo
es obtenido a través de la medición de estándares con diferente
concentración del analito, y seleccionando el intervalo de concentración que
proporciona un nivel de incertidumbre aceptable.
• LÍMITE DE DETECCIÓN: La menor concentración del analito en una
muestra que puede detectarse, pero no necesariamente cuantificarse bajo
las condiciones establecidas de la prueba.
• LÍMITE DE CUANTIFICACIÓN: Es la concentración más baja del analito
que puede determinarse con un nivel de incertidumbre aceptable.
• RECUPERACIÓN (RECOBRO): Proporción de la cantidad de analito,
presente en la porción de la muestra o adicionado a esta, que es
cuantificada por el método de ensayo.
• REPRODUCIBILIDAD: Proximidad de la concordancia entre los resultados
de las mediciones del mismo mensurando, con las mediciones realizadas
haciendo variar las condiciones de medición.
• REPETIBILIDAD: Proximidad de la concordancia entre los resultados de las
mediciones sucesivas del mismo mensurando, con las mediciones
realizadas con la aplicación de la totalidad de las siguientes condiciones:
o el mismo procedimiento de medición
o el mismo observador
o el mismo instrumento de medición utilizado en las mismas
condiciones
o el mismo lugar; la repetición dentro de un período corto de tiempo.
• INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN: Parámetro asociado al resultado de una
medición que caracteriza la dispersión de los valores que podrían
razonablemente ser atribuidos al mensurando.

Todos estos parámetros de desempeño se deben evaluar siguiendo el método
descrito en la Tabla 5.

Tabla 5. Parámetros por evaluar en métodos espectrométricos
Parámetro Muestras Repeticiones Calcular/determinar
Intervalo de trabajo
Blancos de muestra (placebos) o
muestras adicionadas. Mínimo 5
niveles diferentes de concentración
Cada nivel por
triplicado
a) Considerar los niveles que cumplen con los criterios de recuperación y
repetibilidad establecidos. b) Graficar la concentración obtenida (y) vs. la
concentración adicionada (x) c) Calcular la pendiente (m) y el coeficiente
de correlación (r )
Límites de detección y
cuantificación
Blancos de muestra (placebos) o
muestras adicionadas. Mínimo 5
niveles diferentes de concentración
Cada nivel por
triplicado
Calcular la pendiente (m) y la desviación estándar de la ordenada al
origen (sbo) de la respuesta analítica (y) vs nivel de concentración
adicionado (x). Estimar los límites con las siguientes ecuaciones:

Recuperación y sesgo
Blancos de muestra (placebos) o
muestras adicionadas. Mínimo 5
niveles diferentes de concentración
Cada nivel por
triplicado
a) Calcular la concentración recuperada para cada nivel de
concentración adicionado. b) Para el sesgo, efectuar la resta aritmética
de la concentración añadida menos la concentración recuperada
Repetibilidad
Blancos de muestra (placebos) o
muestras adicionadas. Tres niveles
diferentes de concentración (niveles
inferior, medio y superior estimados
en el intervalo de trabajo)
Cada nivel por
sextuplicado
a) Analizar las muestras por un mismo analista (analista 1) en 2 días
diferentes (3 niveles/triplicado /día). b) Calcular el % de recuperación de
los 6 resultados para cada nivel c) Calcular la media (x), desviación
estándar (sr) y el coeficiente de variación (CVr) de los % de recuperación
obtenidos para cada nivel adicionado
Reproducibilidad
(Precisión intermedia)
Blancos de muestra (placebos) o
muestras adicionadas. Tres niveles
diferentes de concentración (niveles
inferior, medio y superior estimados
en el intervalo de trabajo)
Cada nivel por
sextuplicado
a) Analizar las muestras en 2 días diferentes (3 niveles/triplicado/día) y
por un analista diferente (analista 2) b) Calcular el % de recuperación de
los 6 resultados para cada nivel c) Combinar estos resultados con los
datos obtenidos en la estimación de la repetibilidad y calcular la media
(x), desviación estándar (sR) y el coeficiente de variación (CVR) de los
% de recobro para cada nivel
Fuente : (Vega, 2011)

En este trabajo se utiliza un método normalizado, en la tabla 6 se pueden ver los
parámetros de desempeño que se van a determinar.
Tabla 6. Parametros de desempeño de acuerdo al tipo de método
Parámetro
Métodos normalizados
Métodos no
normalizados
Fisicoquímicos
Físicos
Fisicoquímicos
Cuantitativos Cualitativos
Intervalo lineal y de
trabajo

Límite de detección
Límite de
cuantificación

Recuperación
Sesgo
Repetibilidad

Reproducibilidad
Incertidumbre
Sensibilidad
Selectividad
Robustez
Fuente: (Vega, 2011)
Para los métodos espectrométricos se recomienda obtener los parámetros de
validación descritos en la tabla 7.

Tabla 7. Parámetros de desempeño para la validación de métodos espectrométricos
Parámetro de desempeño
Tipo de prueba
E
s
p
e
c
tr
o
fo
to
m
é
tr
ic
a

C
ro
m
a
to
g
rá
fi
c
a

P
o
te
n
c
io
m
é
tr
ic
a

Intervalo lineal y de trabajo Si Si Si
Límite de detección Si 1 Si 1 No
Límite de cuantificación Si 1 Si 1 Si 1
Recuperación Si Si No
Sesgo Si Si Si
Repetibilidad Si Si Si
Reproducibilidad Si Si Si
Incertidumbre Si Si Si
Sensibilidad Si 2 Si 2 Si 2,3
Selectividad Si 2 Si 2 Si 2,3
Robustez Si 2 Si 2 Si 2
1 Solo para análisis a nivel de trazas (ppm, ppb, ppt)
2 Solo aplica para métodos no normalizados
3 Solo para el análisis de aniones y cationes por ión selectivo
Fuente (Vega, 2011)

1.10 Evaluación de la Biodisponibilidad in vitro
La concentración total de un metal no es un buen indicador de sus efectos en el
ambiente y la biota (Calace et al, 2006), ya que la toxicidad de las sustancias varía
dependiendo de la forma química en la que se encuentran los elementos que la
componen. Para poder evaluar de una mejor manera el riesgo de algunos
contaminantes, se recomienda realizan estudios de biodisponibilidad. Los
contaminantes que pueden llegar a ingresar a un organismo pueden ser liberados
parcial o totalmente en el individuo.

La biodisponibilidad se define como la fracción de una sustancia química (toxina,
metal, nutriente) que puede ser absorbida, transportaday utilizada
fisiológicamente dentro del organismo, hay que diferenciarla de la bioaccesibilidad,
la bioacomulación, la bioconcentración y la biomagnificación. A continuación, se
presentan las definiciones resumidas de dichos conceptos (Templeton et al, 2015):

• Bioaccesibilidad: es la fracción máxima que puede liberarse de la matriz en
el tracto gastrointestinal.
• Bioacomulación: es el incremento progresivo de la concentración de una
sustancia en un organismo ya que es mayor el tiempo de eliminación que el
tiempo de absorción de ésta.
• Bioconcentración: es un proceso por el cual una sustancia alcanza en un
organismo una concentración más alta que la que tiene en el ambiente a
que está expuesto.
• Biomagnificación: es la secuencia de procesos que conducen a aumentar la
concentración de una sustancia en un organismo con respecto a la del
medio que se lo ha aportado.
• Biodisponibilidad: de un compuesto depende, en primer término, de sus
características físicas y químicas, por eso es importante determinar la
especie química del As.

El estudio de biodisponibilidad puede realizarse con dos métodos diferentes, el
estudio in vitro y el estudio in vivo.

El estudio in vitro se realiza emulando las condiciones gástricas e intestinales,
mientras que el estudio in vivo se realiza utilizando diferentes organismos.
Para efectos de este trabajo, se realizó únicamente la evaluación de la
biodisponibilidad in vitro.

Ya que el arsénico presente en las muestras puede llegar a la población de
Zimapán principalmente por la dispersión de polvos lo que representa un riesgo
potencial a la salud. Unas de las posibles rutas de exposición son la ingestión de
agua contaminada, la ingestión de alimentos contaminados, o la ingesta de los
polvos por las personas que están cerca del sitio de estudio. Por esto es de gran
importancia la evaluación de la biodisponibilidad de arsénico tanto en la fase
gástrica como en la fase intestinal.

La evaluación de la biodisponibilidad está basada en la Prueba de Extracción
Fisiológica (PBET) la cual consiste en un sistema in vitro que sirve para cuantificar
la liberación de metales en una matriz. Esta prueba solo considera las condiciones
en ayuno (Ruby, 1996).

Capítulo 2

2 Metodología.

La metodología desarrollada para este trabajo está integrada de varias etapas las
cuales se describen a continuación.
1) Validación del método utilizado.
2) Ubicación y toma de muestra en una presa de jales.
3) Pretratamiento de la muestra.
4) Cuantificación total de arsénico utilizando un equipo de espectrometría de
absorción atómica acoplado a un generador de hidruros de acuerdo con el
método EPA 7061A (USEPA, 1992).
5) Determinación de las especies de As presente en las muestras.
6) Evaluación de la biodisponibilidad en condiciones gástricas e intestinales.
A continuación, se describe de manera general cada una de las siguientes etapas.
2.1 Validación del método instrumental de cuantificación de arsénico
La validación se realiza para tener una certeza de los valores obtenidos en la
determinación de la cantidad de arsénico de todas las muestras. En este trabajo
se validó la determinación de As por EAA-GH.
Para la validación del método se determinaron los siguientes parámetros:
a) Intervalo lineal y de trabajo: Se preparó una solución de 1 ppm de As
utilizando un estándar de As 1000 μg/mL. De esta solución se tomaron 10
alícuotas de diferentes volúmenes para realizar la curva de calibración de
20 a 300 ng.
b) La sensibilidad se determina directamente por la pendiente de la curva de
calibración.
c) El límite de detección y el límite de cuantificación se calculan con la
desviación estándar de la ordenada al origen de la curva de calibración,
utilizando las siguientes expresiones:
29

𝐿𝐷 =
3𝑠𝑏
𝑚
Ecuación 4
𝐿𝐶 =
10𝑠𝑏
𝑚
Ecuación 5
Donde m es la pendiente de la curva de calibración y 𝑠𝑏 es la desviación estándar
de la ordenada al origen.
• El porcentaje de recuperación se calcula con la siguiente expresión:
%𝑅 =
𝐶𝐹 − 𝐶𝑈
𝐶𝐴
∗ 100 Ecuación 6
Donde 𝐶𝐹 es la concentración de As en la solución fortificada, 𝐶𝑈 es la
concentración del analito medida en la muestra sin fortificar y 𝐶𝐴 es la
concentración del analito adicionado. En este caso se tomaron dos muestras de
suelo blanco de la misma región de Zimapán y se le realizó una digestión ácida
siguiendo el método 3050B de la EPA. Las digestiones se realizaron siguiendo la
misma metodología de la cuantificación total de As. De estas digestiones se tomó
una alícuota de 5 mL y se le agregaron 5 µL de estándar de As 1000 µg/mL para
posteriormente llevarlo a un volumen de 50.0 mL A las soluciones se les determinó
el contenido de As con el equipo de EAA. Este procedimiento se realizó por
triplicado.
• La repetibilidad es igual a la desviación estándar de cada muestra.
• La incertidumbre relativa combinada se calcula con la raíz cuadrada
positiva de la suma de las varianzas o covarianzas de las magnitudes
ponderadas de acuerdo a cómo varía el resultado de la medición con
respecto a estas magnitudes.
• La incertidumbre expandida se calcula a partir de la incertidumbre
combinada y un factor de cobertura k=2

2.2 Ubicación y toma de muestra en una presa de Zimapán, Hidalgo
Para la realización de este trabajo se tuvo la oportunidad de tener contacto con la
empresa minera que desarrolla el proceso de beneficio en el municipio de
Zimapán, Hidalgo, la cual se encuentra en operación. Esta se interesa en aplicar
alternativas de minimización para los jales que genera, como primer paso realizar
la evaluación del contenido de arsénico, y su especiación. Por motivos de
confidencialidad el nombre de la empresa será omitido.
Los trabajos de muestreo fueron exploratorios, ya que no en todos los lugares de
la presa era posible el acceso para la toma de muestra. El muestreo se realizó el 6
de febrero del 2016 por personal de la mina, para posteriormente ser enviadas a la
UNAM para su procesamiento. Se tomaron siete muestras representativas de
diferentes partes de la presa para establecer la presencia de arsénico. Los puntos
se muestran en la Tabla 8.
En la Imagen 7 se puede observar el proceso de purificación de minerales que se
lleva a cabo en la empresa, y los residuos generados por esta.
31

Las muestras fueron almacenadas en bolsas y contenedores de plástico y fueron
refrigeradas a 4°C hasta su procesamiento.
Tabla 8. Bitácora de muestra
MUESTRA LUGAR COORDENADAS
1 Cola de la Presa No. 9
20° 49’ 44.00” N
99° 22’ 20.40” O
2 Cabeza lado derecho de la Presa No. 9
20° 49’ 55.50” N
99° 22’ 27.53” O
3 Mitad de la Presa No. 9
20° 49’ 51.03” N
99° 22’ 27.53” O
4 Cabeza lado izquierdo de la Presa No. 9
20° 49’ 54.71” N
99° 22’ 26.19” O
5 Centro de la cabeza de la Presa No. 9
20° 49’ 54.77” N
99° 22’ 28.82” O
6 Borde la Presa No. 9
20° 49’ 56.07” N
99° 22’ 29.69” O
7 Proceso Presa No. 9
20° 49’ 55.59” N
99° 22’ 29.03” O
Responsable de la toma: Ing. Gilberto José Antonio Trejo y Lorena Ramírez Leal

Imagen 7. Proceso de purificación de minerales
a) Trituración de la roca b) Molienda y mezclado c) Proceso de flotación
d) Decantación de mineral e) Desaguado y filtrado f) Presa de jales

2.3 Pretratamiento de la muestra
La determinación de As total se realizó en tres etapas. La primera el
pretratamiento de las muestras, para proceder a la segunda etapa que sería la
digestión ácida de éstas y finalmente la cuantificación por el método de
Espectrometría de Absorción Atómica acoplado a un Generador de Hidruros (EPA
7061).
a) Preparación de las muestras
Se recibieron siete muestras de la presa de jales etiquetadas y envasadas en
bolsas y contenedores de polietileno. De las muestras recibidas se tomó una
fracciónrepresentativa de 250 g, ésta se dejó secar a temperatura ambiente hasta
peso constante, aproximadamente. Lo cual es necesario ya que todas las
muestras estaban húmedas y en algunos casos tenían mucha agua, esto es para
facilitar el manejo de las muestras, mejorar la homogeneización y disminuir los
cambios químicos indeseables, como la reducción u oxidación de los metales
presentes. Se determinó el porcentaje de humedad en una termobalanza Sartorius
Moisture Analyzer modelo MA 35.
Una vez secas, las muestras se homogeneizaron y se tamizaron usando una malla
Cole Palmer ASTM E-11 del número 40 (400 µm). De las partículas finas se
tomaron 50 g de cada muestra y se guardaron en bolsas de polietileno.
b) Digestión ácida de la muestra
La digestión ácida se realizó tomando como referencia el método 3050b de la
USEPA el cual consiste en una digestión ácida que disuelve los elementos que
pueden ser “ambientalmente disponibles”. Para esto se tomaron 5 g
aproximadamente de cada muestra y se colocaron en vasos de precipitados. A
estos se le agregó cuidadosamente 10 mL de una mezcla en proporción 3 a 1 de
ácido nítrico (HNO3, Baker, Instra-analysed, 70%) y ácido clorhídrico (HCl, Baker,
Instra-analysed, 36.5–38%) con agitación de 240 rpm. Una vez agregada la
mezcla ácida, los vasos se taparon con un vidrio de reloj y se calentaron durante
una hora a 85 °C. Pasando este tiempo las muestras se dejaron enfriar a
34

temperatura ambiente. La mezcla ácida se filtró al vacío y el filtrado se llevó a un
volumen de 50.0 mL con agua desionizada y se guardó en envases de polietileno
a 4°C para su posterior análisis por una semana. Todas las muestras se trabajaron
por triplicado y se prepararon los respectivos blancos.
Imagen 8 Digestión de las muestras de jales
2.4 Cuantificación total de arsénico por EAA-GH de acuerdo con el método EPA
7061A
Para la cuantificación total se utilizó un equipo de EAA Perkin Elmer 2380
equipado con el sistema generador de hidruros MHS-100. Se establecieron los
parámetros de la Tabla 9.
Tabla 9. Parámetros para la cuantificación de As utilizados
Longitud de onda 193.7 nm
Int. Time 0.4 s
Intensidad de lámpara 18 mA
Slit 2.0 nm
Tiempo de lectura 60 s

Una vez ajustados los parámetros se colocó la celda de cuarzo en el equipo y se
conectó al equipo generador de hidruros, se dejó calentar la celda y se verificó el
equipo con la concentración característica de As.
Se tomaron 5 g de jal seco y
se colocaron en vasos de
precipitado
Agregar pocoa poco para
evitar proyección 2.5 mL de
HCl concentrado con una
agitación de 240 rpm
Agregar 7.5 mL de HNO3
concentrado y tapar con un
vidrio de reloj
Comenzar el calentamiento
gradual hasta alcanzar 85 °C,
llegada esta temperatura se
agitó a 240 rpm durante una
hora
Transcurrida la hora de
agitación, enfriar y filtrar al
vacío, hacer un lavado con 3
a 5 mL de agua desionizada
Llevar el filtrado a 50 mL en
un matráz aforado y
transferir a un contenedor
de polietileno y etiquetar
35

Para cuantificar el As se utilizó el método de curva de calibración utilizando como
estándar una disolución stock de As de 1000 μg/mL de High-Purity Standars. De
esta solución se preparó una disolución de 1 μg/mL tomando 50 µL del estándar y
aforando a 50 mL. De la disolución preparada se tomaron alícuotas desde 20
hasta 300 µL para obtener una curva de calibración de 20 a 300 ng de As. La
cuantificación de las muestras se realizó colocando 9 mL de HCl 1.5% y 1 mL de
la muestra, posteriormente se inyecto la solución de NaBH4 3% y se registró la
señal obtenida en el equipo.

Imagen 9. Cuantificación de As por EAA-GH
2.5 Determinación de las especies de As presentes en las muestras.
La especiación permite determinar en qué estado de oxidación se encuentra el
arsénico, lo cual es importante ya que la concentración total no proporciona la
suficiente información para determinar el riesgo potencial, así como su
biodisponibilidad. La especiación se llevó a cabo con dos métodos, el primero de
ellos utilizando la técnica de EAA-GH y el segundo utilizando un método de
extracciones secuenciales. Esto nos ayudará a conocer tanto el estado de
oxidación del As, así como a cuáles minerales se encuentra unido.
Establecer los parámetros
para la cuantificación de
As en el EAA-GH
Realizar una curva de
calibración tomando
alícuotas de 20 µL a 100
µL de una solución de 1
µg/ mL de As
Las alicuotas tomadas se
colocaron en 10 mL de
HCl 1.5% y se determinó
la absorbancia con el
equipo de EAA-GH
Realizar la gráfica de Abs
vs Concentración en ng
de As para su
cuantificación
Para las lecturas tomar 1
mL de las soluciones de
las muestras digeridas en
el vaso del generador de
hidruros
Adicionar 9 mL de HCl
1.5% y realizar la lectura
de la absorbancia
De las lecturas obtenidas
se calcula la
concentración con la
curva de calibración
36

2.4.1 Determinación de As (III) por EAA-GH.
La especiación con ésta se llevó a cabo tomando alícuotas de 5 mL de las
soluciones obtenidas en la digestión total y llevándolas a 50.0 mL con agua
desionizada. La determinación se realizó en el equipo de EAA con la variante de
que la matriz de ácido fue cambiada por un buffer de citratos 0.4 M a pH=6 para
así cuantificar el hidruro de As (III) (Aggett & Aspell, 1976).
El buffer se preparó disolviendo 77 g de ácido cítrico en 100 mL de agua
desionizada, posteriormente se le agregaron 500 mL de una solución de NaOH
5x10-2 M, la solución se ajustó con la ayuda de un potenciómetro a pH=6 y se
colocó en un matraz volumétrico de 1L completando el volumen con agua
desionizada.
Para cuantificar el As (III) se utilizó el método de curva de calibración utilizando
como estándar una disolución stock de As (III) de 1000 μg/mL (High-Purity
Standars). De esta solución se preparó una disolución de 1 μg/mL. De la disoución
de 1 μg/mL de As(III) se tomaron alícuotas de 20 a 100 µL y se colocaron en el
vaso del generador de hidruros con 10 mL del buffer de citratos para
posteriormente determinar la absorbancia con el EAA-GH.
Se hizo lo mismo en el caso del As (V) para diferenciar las dos especies.
Por otro lado, se realizó otra curva de calibración tomando alícuotas de igual
volumen de la solución de As (III) y As (V) para determinar si el As se encontraba
en los dos estados de oxidación.
2.4.2 Especiación química secuencial.
La extracción química secuencial se realiza para determinar a qué tipos de
minerales se encuentra asociado el arsénico. Este método se complementa con el
anterior ya que juntos ofrecen información del estado de oxidación y estabilidad de
los compuestos de los que se compone la muestra.
La extracción química secuencial da una idea de la posible movilidad del As hacia
los ecosistemas vecinos.
37

Para la realización de la extracción química secuencial se utilizó un método
modificado de la BCR (Community Bureau of Reference) ya que éste no es
adecuado para concentraciones altas de arsénico (Shiowatana et al, 2001) .
Este método modificado separa el arsénico total en cinco fracciones (Menchaca,
2015) las cuales son:
a) Fracción 1: Arsénico soluble.
b) Fracción 2: Arsénico adsorbido en la superficie.
c) Fracción 3: Arsénico asociado a hierro.
d) Fracción 4: Arsénico unido a carbonatos.
e) Fracción Residual: Arsénico unido a aluminosilicatos.
En este caso se tomaron por duplicado las muestras 1, 5 y 7 más un blanco, ya
que la muestra 1 era la que tenía menor contenido de As y la muestra 7 fue la que
contenía este elemento en mayor cantidad. El procedimiento utilizado fue el
siguiente:
a) Fracción 1: Arsénico soluble
Se colocó en un vaso de precipitados aproximadamente 1 g de jal en 30 mL de
agua desionizada, el vaso se colocó en una parrilla de agitación Thermo Scientific
MaxQ 2000 y se agitó durante 16 horas a 125 rpm. Pasando este tiempola mezcla
se centrifugó a 3000 rpm durante 15 minutos, se filtró el sobrenadante con cuidado
y se llevó a un volumen de 50 mL con agua desionizada. Posteriormente se
guardó en envases de polietileno a 4 °C.
b) Fracción 2: Arsénico adsorbido en la superficie
El sólido del paso anterior se colocó con 30 mL de bicarbonato de sodio 0.5 M en
un vaso de precipitados y se realizó la extracción siguiendo los mismos pasos de
la fracción 1.

c) Fracción 3: Arsénico asociado a hierro.
Para separar esta fracción se tomó el sólido del paso anterior y se le adicionaron
30 mL de hidróxido de sodio 0.1 M y se siguió el mismo procedimiento que la
fracción 1.
d) Fracción 4: Arsénico unido a carbonatos
El sólido del paso anterior se trató con 30 mL de ácido clorhídrico 1 M y se trató
como la fracción 1.
e) Fracción Residual: Arsénico unido a aluminosilicatos
Por último, al sólido de la fracción anterior se le hizo una digestión ácida con una
mezcla de ácido clorhídrico y ácido nítrico 1:3 y se dejó en agitación durante 16
horas. La mezcla se filtró y el extracto se llevó a un volumen de 50.0 mL con
ayuda de un matraz volumétrico.
Las soluciones se analizaron con el equipo de absorción atómica acoplado al
generador de hidruros para calcular el porcentaje de recobro utilizando la
Ecuación 7
%𝑅𝑒𝑐𝑜𝑏𝑟𝑜 =
𝐹1 + 𝐹2 + 𝐹3 + 𝐹4 + 𝐹𝑅
𝐷𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑖ó𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
∗ 100 Ecuación 7
Donde:
• F1: concentración de arsénico soluble.
• F2: concentración de arsénico adsorbido en la superficie.
• F3: concentración de arsénico asociado a hierro.
• F4: concentración de arsénico unido a carbonatos.
• FR: concentración de arsénico unido a aluminosilicatos.
• Digestión total: concentración de arsénico obtenida de la digestión ácida.
39

Imagen 10 Especiación química secuencial de As
Tomar 1g de muestra y
adicionar 30 mL de agua
desionizada. Agitar 16 horas
a 125 rpm
Centrifugar la mezcla a 3000
rpm por 15 min.
Filtrar la solución y aforar a
50 mL con agua
desionizada.
Realizar la lectura de As en
el equipo de Absorción
Atómica
Agregar al sólido 30 mL de
solución de bicarbonato de
sodio 0.5M, Agitar 16h a
125 rpm.
Centrifugar la mezcla a 3000
rpm por 15 min.
Filtrar la solución y aforar a
50 mL con agua desionizada
Realizar la lectura de As en
el equipo de Absorción
Atómica
Agregar al sólido 30 ml de
solución de hidroxido de
sodio 0.1M, Agitar 16h a
125 rpm.
Centrifugar la mezcla a 3000
rpm por 15 min.
Filtrar la solución y aforar a
50 mL con agua desionizada
Realizar la lectura de As en
el equipo de Absorción
Atómica
Agregar al sólido 30 ml de
solución de ácido clorhidrico
1M, Agitar 16h a 125 rpm.
Centrifugar la mezcla a 3000
rpm por 15 min.
Filtrar la solución y aforar a
50 mL con agua desionizada
Realizar la lectura de As en
el equipo de Absorción
Atómica
Agregar al sólido 30 ml de
una mezcla 1:3 de ácido
clorhidrico y ácido nítrico,
Agitar 16h a 125 rpm.
Centrifugar la mezcla a 3000
rpm por 15 min. Filtrar la
solución y aforar a 50mL
con agua desionozada
Realizar la lectura de As
enel equipo de Absorción
Atómica
Sobrenadante
Sólido
Sólido
40

2.5 Estudio de Biodisponibilidad in vitro
La evaluación de la biodisponibilidad se realizó con una adaptación de la prueba
de extracción fisiológica (PBET), la cual consiste en un sistema de prueba in vitro
que sirve para predecir la liberación de metales en una matriz (Ruby et al., 1996),
esta prueba fue modificada para que se pudiera realizar con el equipo utilizado
(Imagen 11 ) en el método MGA 0291 de disolución de fármacos en formas
farmacéuticas sólidas reportado en la Farmacopea de los Estados Unidos
Mexicanos (FEUM, 2016).
El estudio de biodisponibilidad se llevó a cabo tomando cinco de las siete
muestras de los jales (1, 2, 5, 6 y 7). Cada una de estas muestras se colocó en un
disolutor Vankel a 37 °C, donde se llevó a cabo la emulación de la fase gástrica e
intestinal siguiendo el método MGA 0291. Las muestras se colocaron en los vasos
disolutores con 400 mL de una solución gástrica que contenía los reactivos
enlistados en la Tabla 10.
Tabla 10. Composición de solución gástrica por cada 100 mL.
Sustancia Cantidad
Pepsina R.A. 1.25 g
Citrato de sodio R.A. 0.5 g
Malato de potasio Q.P 0.5 g
Ácido láctico Q.P 420 µL
Ácido acético glacial 500 µL
Agua desionizada acidificada con HCl (pH=2) 100 mL
Fuente: (Ruby et al., 1996)
La extracción se dejó reposar durante diez minutos y posteriormente se comenzó
la agitación a 100 rpm. Pasados diez minutos de agitación se tomaron alícuotas de
20 mL y se repuso el volumen con solución gástrica. Este paso se repitió a los 40
y 60 minutos. Una vez que se tomó la última muestra, las soluciones de los
digestores se llevaron a un pH de 7 utilizando bicarbonato de sodio y se agregaron
700 mg de sales biliares y 200 mg de pancreatina para emular las condiciones
intestinales. Se tomaron dos alícuotas más a los 120 y 240 minutos
41

respectivamente. Todas las alícuotas se centrifugaron a 3500 rpm durante 15
minutos. Del líquido sobrenadante se colocó en matraces volumétricos de 50.0 mL
y se llevaron a la marca de aforo, se colocaron en envases de polietileno y se
refrigeraron a 4°C para el posterior análisis de la concentración del As liberado por
EAA-GH.

Imagen 11. Disolutor Venkel con muestras de jales

Imagen 12 Biodisponibilidad de As
Emular las condiciones de
liberación se sustancias en
condiciones gástrointestinales
según el método MGA 0291
de la FEUM
Colocar 1 g de muestra
encada vaso disolutor de 400
mL en un equipo vankel con
baño atemperatura constante
de 37°C
Dejar reposar diez minutos e
iniciar la agitación a 100 rpm
Transcurridos los primeros 10
minutos, tomar una alícuota
de 20 mL y reponer el
volumen con solución gástrica
Tomar alicuotas de 20 mL a
los 40 y 60 minutos,
restituyendo la solución
gástrica cada vez
Transcurridos los 60 minutos
de la prueba, ajustar a pH =7
en cada vaso disolutor
Agregar a cada vaso 700 mg
de sales biliares y 200 mg de
pancreatina para iniciar la
fase intestinal
Tomardos alícuotas de 20 mL
a los 120 y 240 minutos
respectivamente,
restituyendo con la solución
gastrica cada vez
Transcurriendo el tiempo de
prueba, las alicuotas se
centrifugaron a 3500 rpm por
15 minutos
Separar el sobrenadante de
cada alicuota y aforar a 50 mL
con agua desionizada
Reaizar la lectura de As en el
equipo de Absorción Atómica

Capítulo 3

3 Resultados y discusión

3.1 Ubicación y toma de muestra en una presa de jales
Con los datos de la bitácora de la muestra se realizó un mapa con los puntos de la
toma de muestra utilizando el programa Google Earth, en los cuales se puede
apreciar mejor la distribución de los puntos de muestreo (Imagen 13).

Imagen 13. Mapa del sitio de estudio (Imagen tomada de Google Earth)
La presa de jales se encuentra a 10 km aproximadamente del centro del municipio
de Zimapán, Hidalgo.
3.2 Pretratamiento de la muestra
Una vez que las muestras estuvieron secas. Se determinó el porcentaje de
humedad de cada una. Todas tuvieron un porcentaje menor al 1% por lo que se
44

consideró para la determinación de la concentración que la masa total era de los
jales.
3.3 Validación del método de cuantificación por EAA-GH
De acuerdo con la metodología, los parámetros de validación obtenidos son los
siguientes:

Gráfica 2. Curva de calibración de As.
Ecuación de la recta
𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 = 0.0014𝐴𝑠[𝑛𝑔] + 0.0157
Coeficiente de correlación lineal R² = 0.9987
Sensibilidad As: 0.0014
Límite de detección y de cuantificación
Los límites se calculan utilizando las ecuaciones mencionadas en la metodología.
𝐿𝐷 =
(0.0022) ∗ 3
0.0014
= 4.73 ng As
𝐿𝐶 =
(0.0022) ∗ 10
0.0014
= 15.77 ng As
abs= 0.0014ng + 0.0157R² = 0.9987
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0 50 100 150 200 250 300 350
A
b
s
o
rb
a
n
c
ia
ng de As
45

Recuperación: %R =
0.32614286 𝑝𝑝𝑚−0.24264286 𝑝𝑝𝑚
0.1 𝑝𝑝𝑚
∗ 100 = 83.5%

Para la determinación de la incertidumbre relativa de la concentración de As se
utilizó la siguiente ecuación:
𝑈[𝐴𝑠] = [𝐴𝑠] [(
𝑈𝑚
𝑚
)
2
+ (
𝑈𝐴𝑏𝑠−𝑏
𝐴𝑏𝑠 − 𝑏
)
2
+ (
𝑈𝑉𝑜𝑙 2
𝑉𝑜𝑙 2
)
2
+ (
𝑈𝑉𝑜𝑙 1
𝑉𝑜𝑙 1
)
2
+ (
𝑈𝑉𝑝𝑖𝑝
𝑉𝑝𝑖𝑝
)
2
+ (
𝜎
√𝑛 ⌈𝐴𝑠⌉
)
2
]
1
2⁄
Ecuación 8
Donde:
𝑈[𝐴𝑠]: Incertidumbre de la concentración de arsénico.
𝑈𝑚: Incertidumbre de la masa de muestra pesada.
𝑈𝐴𝑏𝑠−𝑏: Incertidumbre combinada de la ordenada al origen y de la absorbancia.
𝑈𝑉𝑜𝑙 1: Incertidumbre de matraz volumétrico de 50 mL.
𝑈𝑉𝑜𝑙 2: Incertidumbre de matraz volumétrico de 50 mL.
𝑈𝑉𝑝𝑖𝑝: Incertidumbre de la pipeta utilizada en la dilución
√𝑛 : Raíz cuadrada del número de repeticiones que se determinó la concentración.

3.4 Cuantificación total de arsénico utilizando un equipo de
espectrometría de absorción atómica acoplado a un generador de
hidruros de acuerdo con el método EPA 7061A
A las soluciones obtenidas de la digestión ácida se cuantificó el contenido de
arsénico con EAA-GH utilizando el método reportado en la EPA 7061A. Los datos
obtenidos se reportan en la tabla 11.

Tabla 11 Concentraciones totales de arsénico
(mg/kg)
Muestra As
1 3016 ± 402
2 4026 ± 420
3 4074 ± 438
4 3516 ± 555
5 4808 ± 359
6 5469 ± 984
7 8744 ± 698

Gráfica 3. Concentraciones totales de As por muestra
Como se puede observar, el arsénico se encuentra en un intervalo de
concentraciones de 3016 ppm hasta los 8744 ppm. Todas las muestras tienen
valores que sobrepasan los límites permitidos de As en base seca establecidos en
la NOM-157-SEMARNAT-2009 y los límites de As en suelo de uso industrial
establecidos en la norma NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004 (Tabla 12).
Tabla 12. Límite máximo permitido en suelo de uso
Industrial en ppm (mg/kg)
Norma Concentración (mg/kg)
NOM-147 260
NOM-157 100
Fuente (Semarnat, 2007)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
1 2 3 4 5 6 7
C
o
n
c
e
n
tr
a
c
ió
n
(
p
p
m
)
Muestras
As
47

Es de suma importancia identificar la especie química en la cual se encuentra el
arsénico para determinar su disponibilidad y por lo tanto la posibilidad de que
migre del jal a otras matrices provocando un riesgo por su toxicidad.
3.5 Determinación de las especies de As presente en las muestras
3.5.1 Determinación de As (III) por EAA-GH
Las curvas de calibración obtenidas de los estándares de As (III), As (V) y la
mezcla de ambos se muestran en la Gráfica 4. Como se puede observar en la
curva correspondiente al As (III) en la presencia del buffer de citratos, presenta
una señal de absorbancia con un comportamiento lineal, mientras que en el caso
del As (V) la señal es muy parecida en todos los puntos, ya que al aumentar la
cantidad de ng presentes en la alícuota no se observa un aumento de la respuesta
del equipo.
Por otro lado, con la mezcla de ambas especies de arsénico, la respuesta es
similar a la obtenida con el As (III), aunque desplazado a una absorbancia menor.

Gráfica 4. Curva de calibración de As en buffer de citratos (pH=6).
y = 0.0009x + 0.0128
R² = 0.9076
y = 0.0009x + 0.0218
R² = 0.9422
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0 20 40 60 80 100 120
A
b
s
o
rb
a
n
c
ia
As (ng)
Mezcla As III y As V
As III
48

Los resultados de la especiación de arsénico proveniente de las muestras de jales
utilizando la matriz del buffer de citratos se presenta en la Gráfica 5.
En esta gráfica se mantuvieron las curvas de As (III) y As (V) para poder comparar
los resultados obtenidos de la muestra. La cantidad de arsénico se calculó
utilizando los datos de la cuantificación total de este elemento. En cada una de las
muestras se obtuvieron lecturas de absorbancia menores a 0.030, que se
encuentran en el intervalo de valores que corresponden a las lecturas obtenidas
del estándar de As (V), por lo que se puede deducir que las muestras se
encuentran en este estado de oxidación.

Gráfica 5. Resultados la especiación de las muestras de jales

4.4.1 Especiación química secuencial
Para la especiación química secuencial se tomaron las muestras 1, 5 y 7.
Los resultados de la especiación del arsénico se encuentran en Tabla 13 . En esta
se puede identificar que la mayor parte del arsénico se encuentra presente en la
fracción 4 que es la fracción asociada a carbonatos y en la fracción 5 que
1 2
3
4 5
6
7
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0 20 40 60 80 100
A
b
s
o
rb
a
n
c
ia
As (ng)
As III
Muestras
49

corresponde con el arsénico unido a aluminosilicatos. Solo en el caso de la
muestra número 7 se encontró una alta concentración de arsénico asociado a
hierro.
Ya que la fracción 5, que es la unida a aluminosilicatos, es la más estable, se
espera que el arsénico tenga una menor movilidad hacia los ecosistemas
cercanos a la presa.

Tabla 13. Resultados de especiación química secuencial de As
Número de muestra 1 5 7
Fracción 1 (mg/ kg) 0.79 0.83 1.27
Fracción 2 (mg/ kg) 157.69 122.12 126.80
Fracción 3 (mg/ kg) 399.90 361.99 307.97
Fracción 4 (mg/ kg) 544.55 388.12 131.27
Fracción 5 (mg/ kg) 1377.75 2616.92 8088.30
Suma de Fracciones (mg/ kg) 2480.69 3489.98 8655.63
Digestión total (mg/kg) 3016.48 4808.55 8744.53
Recobro (%) 81.18 72.58 98.98

Utilizando el método modificado de la BCR se obtuvieron altos porcentajes de
recuperación del arsénico.
Los métodos de especiación son complementarios ya que nos permiten conocer el
estado de oxidación del As y a qué minerales se encuentra asociado.
Debido a que el As se encuentra en su mayoría asociado a aluminosilicatos y en
un estado de oxidación de (V), es menos probable la migración de este hacia los
ecosistemas vecinos, ya que se necesitan condiciones muy ácidas para poder
solubilizarlo.
3.6 Evaluación de la biodisponibilidad en condiciones gástricas e
intestinales
50

En la Gráfica 6 se observa la liberación de As en la fase gástrica (0-60 minutos) e
intestinal (61-240 minutos). Es posible observar diferencias en la liberación de
arsénico. Se puede observar que en la fase gástrica se da un aumento en la
concentración mientras que en la fase intestinal hay una disminución en la
cantidad de As, por lo que la mayoría del arsénico ingerido lo excreta el
organismo. Actualmente no existe un límite de ingesta tolerable.

Gráfica 6. Liberación de As en fase gástrica e intestinal en función del tiempo

Por otra parte, se calculó a bioaccesibilidad del As utilizando la siguiente formula
(Bruce et al, 2007):
%Bac (As)=
(𝐴𝑠 𝑖𝑛 𝑣𝑖𝑡𝑟𝑜)
(𝐴𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙)
*100 Ecuación 9
Donde %Bac es el porcentaje de bioaccesibilidad de As, (As in vitro) es la
concentración de As en la fase gástrica y (As total) es la concentración del As de
la solución correspondiente.
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0
C
O
N
C
EN
TR
A
C
IÓ
N
D
E
A
s
(m
g/
L)
)
TIEMPO (MINUTOS)
1 2 5 6 7
51

En la Tabla 14 se puede observar los porcentajes de bioaccesibilidad de las
diferentes muestras estudiadas. En todos los casos el porcentaje es menor al 1%.
Esto se puede relacionar a que la mayoría del As se encuentra asociado a
aluminosilicatos, y las condiciones gástricas e intestinales no son lo
suficientemente fuertes como para solubilizarlo.

Tabla 14 Porcentaje de bioaccesibilidad de As contenido en Jales
Muestra %Bioaccesibilidad
1 0.099 0.091 0.165 0.074 0.087
2 0.030 0.028 0.040 0.032 0.037
5 0.053 0.088 0.085 0.045 0.047
6 0.002 0.007 0.011 0.004 0.013
7 0.022 0.032 0.035 0.019 0.014
Tiempo (minutos) 10 40 60 120 240