Atmospheric Pollution in the Tula Industrial Corridor studied using a biomonitor and nuclear analytical techniques

 

M.A. Martínez–Carrillo^a, C. Solís^{a ,*}, E. Andrade^a, R.I. Beltrán–Hernández^b, K. Isaac–Olivé^c, C.A. Lucho–Constantino^d, M.C. López Reyes^e, L.C. Longoria^e

 

^a Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México, México, D.F., 04510, México.

^b Centro de Investigaciones Químicas, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Carretera Pachuca–Tulancingo km. 4.5. 42184. Pachuca, Hidalgo.

^c Facultad de Medicina, Universidad Autónoma del Estado de México, Paseo Tollocan s/n, esq. Jesús Carranza, Toluca, 50120 Estado de México.

^d Universidad Politécnica de Pachuca, Carretera Pachuca–Cd. Sahagun Km. 20. Hidalgo, México.

^e Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, Salazar, 50045, Edo. de México.

 

Recibido el 10 de marzo de 2010
Aceptado el 31 de agosto de 2010

 

Abstract

This study deals with the application of nuclear analytical techniques to analyze trace elements in the biological monitor Tillandsia usneoides. Biological monitors provides an alternative advantageous way of particulate matter sampling in air pollution studies, since there is no need of special sampling devices, accumulation time can be as long as desired. T. usneoides, which occurs naturally throughout México, was used to monitor air quality of Tula–Vito–Apasco (TVA) industrial corridor at central México. This area is considered one of the critical zones of the country because of atmospheric contaminants high concentration. Particulate matter is regulated by Mexican norms, but its chemical composition is not. Plants were transplanted from a clean environment to four sites at the TVA corridor, and exposed for 12 weeks from February to April 2008. Trace element accumulation of plants was determined by Particle induced X ray Emission PIXE and Neutron Activa–tion Analysis (NAA). Results reveal differences in trace elements distribution among sites in the TVA corridor. Furthermore, anthropogenic elements (S, V) and crustal elements (Ca) in T. usneoides exhibit high levels. Highly toxic elements such as Hg, As and Cr although present at trace levels, showed un enrichment relative to the initial values, when transplanted to the TVA corridor. Results show that monitoring with T. usneoides allows a first approximation of air sources to provide insights of the atmospheric pollution in the TVA corridor.

Keywords: PIXE; NAA; biomonitors; Tillandsia usneoides; trace elements; Mexico.

 

Resumen

Este estudio aborda la aplicación de técnicas nucleares para analizar elementos traza en el monitor biológico Tillandsia usneoides (heno). El uso de monitores biológicos proporciona una alternativa ventajosa en el muestreo de material particulado en estudios de contaminación del aire, ya que no requiere dispositivos especiales de muestreo y el tiempo de monitoreo puede ser tan largo como se desee. T. usneoides que crece en todo el país, se utilizo para estudiar la calidad del aire del corredor Tula–Vito–Apasco (TVA) en el estado de Hidalgo. Esta área es considerada zona crítica debido a la alta concentración de contaminantes atmosféricos. Las plantas fueron trasplantadas desde un entorno limpio a cuatro sitios en el corredor de TVA y expuestas durante 12 semanas de febrero a abril de 2008. La acumulación de elementos traza en plantas sin lavar y secas se determino por PIXE y NAA. Los resultados obtenidos revelan diferencias en la distribución de elementos traza entre los sitios del corredor TVA y muestran que el monitoreo con T. usneoides permite establecer una primera aproximación de fuentes de contaminantes atmosféricos.

Descriptores: PIXE; NAA; biomonitores; Tillandsia usneoides; elementos traza; México.

 

PACS: 07.88.+y; 78.70; 82.80.–d; 92.60.Sz

 

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Acknowledgements

The authors acknowledge Juan Vidal Molina from AXA and Sabino Hernandez Cortés from ININ for their technical support. This work was partially supported by DGAPA UNAM IN112609, DGAPA UNAM IN219609 and PROMEP–UPPACH–019 grants.

 

References

1. M.A. Martínez–Carrillo et al., Rev. Mex. Fís. 5 (2010) 62.         [ Links ]

2. M.A. Martínez–Carrillo et al., Microchem. J. 94 (2010) 48.         [ Links ]

3. A. Zambrano et al., Atmos Chem Phys 9 (2009) 6479.         [ Links ]

4. Norma Oficial Mexicana NOM–043–ECOL–1993.

5. J. Miranda et al., Rev. Mex. Fís. 46 (2000) 367.         [ Links ]

6. V. Mugica et al., Atm. Env. 3 (2009) 5068.         [ Links ]

7. B. Smodis, J. of Env. Manag. 5 (2007) 121.         [ Links ]

8. B. Wolterbeek, Env. Pollut. 20 (2002) 11.         [ Links ]

9. COEDE, (Inventario de emisiones en Hidalgo 2002).         [ Links ]

10. G.M. Amado Filho, L.R. Andrade, M. Farina, and O. Malm, Atmospheric Environment 36 (2002) 881.         [ Links ]

11. J.A. Maxwell,W.J. Teesdale, and J.L. Campbell, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 95 (1995) 407.         [ Links ]

12. A.M.G. Figueiredo, C.A. Nogueira, M. Saiki, F.M. Milian, and M. Domingos, Env. Pollut. 45 (2007) 279.         [ Links ]