Enfoque: ContextoLos analizadores XRF portátiles son herramientas bien documentadas y valiosas para llevar a cabo análisis de conformidad reglamentaria a fin de identificar metales pesados y principales contaminantes en suelos residenciales. Este método no destructivo, que proporciona tiempos de análisis rápidos y mediciones de alta calidad, se convierte en una herramienta idónea para la evaluación de terrenos, en especial en área extensas. En efecto, el Método 6200 de la EPA de EE. UU. fomenta la monitorización de muestras de alta densidad y volumen mediante analizadores XRF portátiles a fin de caracterizar correctamente un sitio1. Los analizadores XRF portátiles también son usados para numerosos análisis agrícolas. |  |
Desafío
La seguridad de los recursos alimentarios es cada vez más importante a medida que la población humana aumenta. Con la creciente demanda de alimentos, la agricultura de precisión y las granjas periurbanas son cada vez más comunes. Sin embargo, la agricultura en áreas adyacentes a instalaciones industriales, y otras urbanas, plantea interrogantes con respecto a la inocuidad de los cultivos alimentarios que crecen en estos suelos o se riegan con agua contaminada.
Comúnmente se hallan niveles elevados de arsénico (As), mercurio (Hg), cobre (Cu), cadmio ( Cd), cromo (Cr), cinc/zinc (Zn) y plomo (Pb) en las afueras de las industrias de metalurgia, galvanoplastia y fabricación de acero, así como en las refinerías petroquímicas, fundiciones, plantas de municiones e instalaciones de construcción naval.
Los analizadores XRF portátiles miden metales contaminantes en suelos destinados a la producción de alimentos.
«... El uso de la espectrometría de XRF portátil permite analizar suelos de alta intensidad, en campo, gracias a los resultados adquiridos y modelados espacialmente en el sitio. Con datos de alta calidad y tiempos de análisis rápidos, esta técnica no destructiva y portátil es idónea para las investigaciones de suelos y ciencias agrícolas» Dr. David Weindorf, LSU AgCenter.
Estas sustancias pueden filtrarse en el suelo, la vegetación y las aguas subterráneas de los jardines periurbanos. Además, las carreteras muy transitadas suelen tener niveles elevados de plomo (Pb), manganeso (Mn) y cinc/zinc (Zn), que también se filtran en el suelo de estos jardines.
Por el contrario, la expansión urbana en las antiguas áreas rurales, que antes se cultivaban en gran medida con pesticidas no regulados para plantaciones y ganadería, como el arsénico (As) y el plomo (Pb), ha llevado contaminantes remanentes a los nuevos jardines comunitarios.
Las concentraciones y la movilidad de estos contaminantes han podido ser influenciadas por el material de origen del suelo y la fauna indígena, así como por modificaciones provocadas por los cambios climáticos, la evolución natural y la actividad humana. Estas modificaciones incluyen variaciones en el carbono orgánico disuelto, la acidez del suelo y el agua subterránea, así como en nutrientes y fertilizantes.
Solución
Muchos investigadores, como el equipo de investigación del LSU AgCenter, han demostrado que el XRF portátil es una herramienta completa para la evaluación de calidad de la agricultura periurbana. La relación en tiempo real de los datos GIS/GPS con los datos de XRF, más la correlación con los métodos de extracción selectiva de ICP, mejora la gestión agrícola. Esta engloba el riego, así como el uso de pesticidas y nutrientes en suelos para cultivos alimentarios saludables y rentables.
Especificaciones XRF
El analizador XRF portátil, dotado de un tubo de rayos X de 4 vatios y un detector de deriva de silicio (SDD), es ideal para detectar y cuantificar tanto los metales contaminantes (pesados) como los nutrientes (elementos ligeros). Este equipo, al ser configurado en el modo Suelos (ingl. Soil) de 3 haces (3 configuraciones de potencia-filtros) y el modo Minería (ingl. Mining) de 2 haces, se beneficia al máximo de los algoritmos analíticos precalibrados de la normalización de Compton y los parámetros fundamentales. La energía del equipo en campo es suministrada por baterías recargables de iones de litio. El control y el almacenamiento de datos se lleva a cabo a través de un PC incorporado, en miniatura.
Cuando el analizador Xplorer integra completamente un sistema GPS-GIS, este proporciona un mapeo de metales instantáneo, ideal para la agricultura de precisión.
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| Elementos de interés |
DELTA Premium
Modo Suelos de 3 haces Tubo SDD con ánodo de Ta/Au |
| P | 500 - 700 |
| S | 100 - 250 |
| Cl | 60 - 100 |
| K | 30 - 50 |
| Ca | 20 - 30 |
| Ti | De 7 a 15 |
| Cr | De 5 a 10 |
| V | De 7 a 15 |
| Mn | De 3 a 5 |
| Fe | 5 |
| Co | De 10 a 20 |
| Ni | De 10 a 20 |
| Cu | De 5 a 7 |
| Zn | De 3 a 5 |
| Ga | De 3 a 5 |
| As | De 1 a 3 |
| Se | De 1 a 3 |
| Br | De 1 a 3 |
| Rb | 1 |
| Sr | 1 |
| Zr | 1 |
| Mo | 1 |
| Ag | De 6 a 8 |
| Cd | De 6 a 8 |
| Sn | De 11 a 15 |
| Sb | De 12 a 15 |
| Ba | De 10 a 20 |
| Hg | De 2 a 4 |
| Tl | De 2 a 4 |
| Pb | De 2 a 4 |
| Los límites de detección en PPM son óptimos. Las medidas fueron adquiridas en aire usando 120 segundos por haz. Los estándares usados se encontraban en una matriz SiO2 homogénea y limpia sin elementos de interferencia. | |
Software DELTA Premium para PC: Una muestra de referencia con aproximadamente 500ppm de Pb (muestra 408) fue usada para obtener estas lecturas repetidas. Una medición de 60 segundos fue usada para cada medida. El error aproximado informado es de 2-sigma, con una fiabilidad del 95 %. |  |
 | Software DELTA Premium para PC: Resultados analíticos (PPM) conforme a los estándares NIST se muestran a la derecha. Una medición de 60 segundos fue usada para cada estándar. El error aproximado informado es de 2-sigma, con una fiabilidad del 95 %. |
Adquisición de datos, granjas periurbanas, Nanjing, China
Referencias bibliográficas:
1: USEPA Method 6200: Field Portable X-ray Fluorescence Spectrometry for the Determination of Elemental Concentrations in Soil and Sediment [Método 6200 de la USEPA: espectrometríade fluorescencia de rayos X para la determinación de concentraciones de elementos en suelos y sedimentos]. Para obtener más información, visite la página web http://www.epa.gov/wastes/hazard/testmethods/sw846/pdfs/6200.pdf
2: Beca académica Innov-X otorgada por segunda vez al investigador principal, el Dr. David Weindorf. Él y sus colegas son investigadores del LSU AgCenter en Baton Rouge, L. A. (EE. UU.) y de la Academia de Ciencias de China en Nanjing (China). Para obtener información adicional sobre su investigación periurbana, utilizando el analizador XRF portátil Omega Xpress de los sistemas Olympus y más, consulte las publicaciones listadas por el Dr. Weindorf en la página del centro LSU en: http://www.lsuagcenter.com/en/communications/authors/DWeindorf.htm
