Assessment of Spatial Variability of Heavy Metals in Metropolitan Zone of Toluca Valley, Mexico, Using the Biomonitoring Technique in Mosses and TXRF Analysis

This study is aimed at assessing atmospheric deposition of heavy metals using the epiphytic moss genera Fabronia ciliaris collected from six urban sites in the Metropolitan Zone of the Toluca Valley in Mexico. The concentrations of K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Rb, Sr, and Pb were determined by total reflection X-ray fluorescence technique. Results show that the average metal concentration decrease in the following order: Fe (8207 mg/Kg) > Ca (7315 mg/Kg) > K (3842 mg/Kg) > Ti (387 mg/Kg) > Mn, Zn (191 mg/Kg) > Sr (71 mg/Kg) > Pb (59 mg/Kg) > Cu, V (32 mg/Kg) > Cr (24 mg/Kg) > Rb (13 mg/Kg) > Ni (10 mg/Kg). Enrichment factors show a high enrichment for Cr, Cu, Zn, and Pb which provides an evidence of anthropogenic impact in the industrial and urban areas, mainly due to the intense vehicular traffic and the fossil fuel combustion. Monitoring techniques in mosses have proved to be a powerful tool for determining the deposition of heavy metals coming from diverse point sources of pollution

Utilización del isótopo radiacivo Cesio-137 para evaluar la tasa de erosión en una ladera degrada en México

In the Ejido La Gavia, in the municipality of Almoloya de Juárez, State of Mexico, the soils dedicated to maize cultivation and cattle grazing show high levels of erosion. Therefore, it is convenient to estimate the soil erosion rate of crops in the sub-basin with the use of tracers. The hypothesis of this study was that the annual erosion rate (Mg ha-1 y-1) on the degraded slope of the Ejido La Gavia can exceed the maximum permitted limits of erosion for this type of agricultural soils. The objective of this study was to quantify the annual erosion rate in a maize plot and a degraded slope of the Ejido, and to identify the deposit areas of the radioactive isotope Cesium-137 (137Cs). The soil sampling of the degraded slope was made in four transects with ten samples in each one, obtaining a total of 40 soil samples. Five reference sites were included, out of which the 137Cs profile was measured at 50 cm depth. At the reference site, the maximum value found was 6.8 Bq kg-1 at a depth of 10 cm, with 96 % of the 137Cs content observed in the first 20 cm of the soil profile. The inventory of 137Cs on the study slope was between 10.2 and 535.1 Bq m-2, which was lower than that found in the selected reference site of 584.3 Bq m-2. The mass balance model 2 was used, obtaining a soil loss rate with values of - 23.5, - 27.5, - 20.9, and - 22.0 Mg ha-1 y-1. Soil erosion rates in the study four site transects far exceeded the permissible limit of 6.7 Mg ha-1 y-1.En el ejido La Gavia, del municipio de Almoloya de Juá-rez, Estado de México, los suelos dedicados al cultivo del maíz y pastoreo de ganado presentan niveles de ero-sión elevados. Debido a ello, es conveniente estimar la tasa de erosión de los suelos de los cultivos de la sub-cuenca con el uso de trazadores. La hipótesis del estu-dio fue que la tasa de erosión anual (Mg ha-1 año-1) en la ladera degradada del ejido La Gavia puede superar los límites máximos permitidos de erosión para este tipo de suelos agrícolas. El objetivo de estudio es cuantificar la tasa de erosión anual en una parcela de cultivo de maíz y una ladera degradada del ejido en comento e identificar las áreas de depósito del isótopo radioactivo Cesio-137 (137Cs). El muestreo de suelos de la ladera degradada se realizó en cuatro transectos con diez muestras en cada uno, con lo cual se obtuvieron 40 muestras de suelo en total. Cinco sitios de referencia se incluyeron de los cua-les se midió el 137Cs del perfil de 50 cm de profundidad. En el sitio de referencia el valor máximo encontrado fue de 6.8 Bq kg-1 a una profundidad de 10 cm, con 96 % de los contenidos de 137Cs observado en los primeros 20 cm del perfil del suelo. El inventario de 137Cs en la ladera de estudio se encontró entre 10.2 y 535.1 Bq m-2, que fue meno al encontrado en el sitio de referencia seleccionado de 584.3 Bq m-2. Se usó el modelo de balance de masa 2 obteniéndose una tasa de pérdida de suelo con valore

Caracterización de la contaminación por metales pesados y reducción de capacidad de almacenamiento hidráulico por azolve de un embalse mexicano

José Antonio Alzate is the first reservoir over the Lerma river and most of the sediments eroded in the upper Lerma river basin, an highly urbanized area, are deposited there. Alzate reservoir, accomplish functions for flood control and for water irrigation supply downstream. Recently a bathymetric study was carried out in order to know the new bottom reservoir profile. These levels were compared with those existing before the dam construction in 1959 and the sediment volume accumulation was obtained. Also a sampling of bottom sediments was obtained in order to make an analysis by X ray fluorescence spectrometry to define possible pollution by heavy metals. This paper, discuss the high reduction in reservoir storage capacity (close to 50%) and the sediment pollution which defines the environmental risks associated with their removal. Taking into account the low pollution concentrations of heavy metals measured, which do not exceed the standard international criteria for sediment use in agriculture and the relatively low volume of dredging lower than 65 000 m3 , it is recommended to dredge the area surrounding the intake structure for operation security, considering how important it is in the reservoir functioning.El embalse José Antonio Alzate es el primero sobre el curso del río Lerma y acumula los sedimentos erosionados de la cuenca del Curso Alto del río Lerma (CARL), un área densamente urbanizada. Desde el punto de vista hidráulico, dicho embalse cumple la función de control de avenidas y surte de agua a distritos de riego. La realización reciente de un estudio batimétrico del mismo permitió definir el perfil actual de fondo del terreno. Estos niveles se compararon con los originales (antes de su construcción en 1959) efectuando una estimación del volumen de azolve acumulado. Igualmente se llevó a cabo un muestreo de sedimentos de fondo para su posterior análisis por fluorescencia de rayos X con el fin de determinar su posible contaminación por metales pesados. En este artículo se discuten las implicaciones de la pérdida de capacidad de almacenamiento del embalse (cerca del 50%) y de la contaminación de sus sedimentos determinando los riesgos ambientales asociados por su remoción. Teniendo en cuenta los bajos índices de contaminación por metales pesados, los cuales no sobrepasaron los criterios internacionales para uso de sedimentos en agricultura, y del volumen a dragar inferior a los 65 000 m3 , se concluyó que es recomendable dragar la zona aledaña a la obra de toma para seguridad en la operación de esa estructura que es indispensable para cumplir con las funciones del embalse

Macro and microelement analysis of Sargassum fluitans and Sargassum natans arriving in the coastal zone of Cancun, Quintana Roo, Mexico: Análisis de macro y microelementos de Sargassum fluitans y Sargassum natans que arriban a la zona costera de Cancún, Quintana Roo, México

In recent years, the massive increase in Sargassum landings on the Mexican Caribbean coast has generated negative environmental repercussions. This study has two main objectives (1) to analyze the macro and micronutrients of Sargassum fluitans and S. natans in order to (2) use them in the local and regional industry as a biofertilizer in the production of ornamental plants. Sargasso samples were collected from floating arrivals in the sea and landfall in the area of three beaches in Cancun, Quintana Roo, Mexico in 2018. The quantification of the elements in the samples was carried out using the method of fundamental parameters. The concentration of the macronutrients Ca, Na, K and Cl was higher than the elements Mg, S, Si and Sr, as well as two orders of magnitude higher than Al and P. Additionally, the trace elements Fe, Mn, Zn, Cu, and Ni were found in both species. It is worth mentioning that most of these elements are essential to complete the life cycle of plants; therefore, S. fluitans and S. natans can be considered as an excellent natural resource and alternative as a soil improver for the cultivation of ornamental plants

EVALUACIÓN DE LA TOXICIDAD DE LOS SEDIMENTOS DEL CURSO ALTO DEL RÍO LERMA, MÉXICO

"El objetivo de este estudio fue determinar la toxicidad de los sedimentos del curso alto del río Lerma (CARL), Estado de México, por medio del ensayo Microtox® con el protocolo básico en la fase sólida. Se colectaron muestras de sedimento superficial e

Modelo del transporte y deposición de Fe y Mn en el curso alto del río Lerma

Fue un trabajo conjunto del CIRA-Facultad de Ingeniería -UAEM y el Instituto Nacional de Investigaciones nucleares donde se utilizó la técnica de Energía dispersiva de rayos X (EDXRF) para medir concentraciones de Fe y Mn en el río Lerma.Se desarrolló un modelo de transporte y depositación de sedimentos en el Curso Alto del Río Lerma, Estado de México; en conjunto, se llevó a cabo una campaña de muestreo de concentraciones de los metales Fe y Mn. Para el desarrollo del modelo numérico de transporte se efectúo una caracterización en campo de las secciones hidráulicas del río Lerma, en un tramo de 27.9 km. Los resultados hidrodinámicos del modelo HEC-RAS sirvieron para alimentar la ecuación de advección-difusión. Simultáneamente, una campaña de muestreo de agua y sedimentos en suspensión y depositados permitió determinar las concentraciones de los metales Fe y Mn en cada fase. Para el cálculo de las concentraciones de metales se utilizó la técnica de Fluorescencia de rayos X en la modalidad de energía dispersiva (EDXRF). Los coeficientes de repartición agua/sedimento suspendido y agua/sedimento depositado fueron obtenidos. El modelo de transporte de sedimentos demuestra zonas de depósito bien definidas que coinciden con la tendencia en la variación espacial de los coeficientes de repartición. Se concluye que en zonas fluviales de depositación de sedimentos, para efectos de modelación del transporte de metales, no se pueden considerar constantes los coeficientes de repartición, lo cual se acostumbra en numerosos modelos.OIE

Diversidad de musgos epifitos de la zona metropolitana del valle de Toluca, México

La riqueza y abundancia de briofitas en espacios urbanos puede ser un indicador de calidad del ambiente. En México los estudios sobre la diversidad briológica de áreas urbanas y su uso en el monitoreo ambiental son escasos. En este estudio se identificó la riqueza de musgos epifitos de la zona metropolitana del valle de Toluca (ZMVT) a partir de la recolecta de todas las especies. Adicionalmente, las colonias de musgos se muestrearon por el método en parcela, para determinar las variaciones de su diversidad en 16 zonas verdes. Se encontró una riqueza de 41 especies y variedades incluidas en 16 familias: la familia Pottiaceae fue la más numerosa y frecuente. El 65% de las especies tienen una distribución geográfica amplia. Los estimadores Jacknife 1 y bootstrap indican que el inventario presenta entre el 71 y 85% de los taxones esperados. Las colonias de musgos epifitos tienden a ser diversas (H= 2.3) y están representadas en orden de importancia por Syntrichia amphidiacea, Leskea angustata, Syntrichia fragilis, Syntrichia pagorum y Fabronia ciliaris, que fueron las especies con mayor peso ecológico. Las zonas verdes analizadas presentan baja similitud promedio (ISj= 0.30) asociada potencialmente a las condiciones microclimáticas y a su cercanía a los centros urbanos

Modelo del transporte y deposición de Fe y Mn en el curso alto del río Lerma

ResumenEn este trabajo se desarrolló un modelo de transporte y deposición de metales utilizando datos obtenidos con una campaña de muestreo de concentraciones de los metales Fe y Mn, en el curso Alto del río Lerma, Estado de México. Para alimentar el modelo numérico de transporte se midieron en campo las secciones hidráulicas del río Lerma en un tramo de 27.9km. Se desarrolló una ecuación de balance de masa, considerando mezcla completa en cada tramo, para tramos seleccionados del río Lerma, la cual se resolvió por el método de diferencias finitas. Simultáneamente se efectuó una campaña de muestreo de agua y sedimentos, tanto en suspensión como depositados, lo que permitió determinar las concentraciones de los metales Fe y Mn en cada fase, en cada uno de los tramos seleccionados. Para el cálculo de las concentraciones de metales se utilizó la técnica de fluorescencia de rayos X en la modalidad de energía dispersiva (EDXRF). Se obtuvieron los coeficientes de partición agua-sedimento suspendido y agua-sedimento depositado. El modelo de transporte de metales muestra periodos de transporte de metales y zonas de depósito bien definidos, que coinciden con la tendencia en la variación espacial y temporal de los coeficientes de partición. Se concluye que en zonas fluviales de deposición de sedimentos, durante los eventos hidrológicos extremos, para efectos del modelado del transporte de metales no se pueden considerar constantes los coeficientes de partición, lo cual se acostumbra en numerosos modelos.AbstractA metal transport and deposition model together with concentration measurements of Fe and Mn was developed in the Upper Course of the Lerma River, Mexico State. The hydraulic sections of 27.9km of the Lerma River were measured in the field in order to supply the numerical model. A general mass balance equation considering full mixing in selected reaches of the Lerma River was developed and solved using the finite-difference method. At the same time a sampling campaign of water and sediment allowed us to obtain Fe and Mn concentrations in each phase. Metal concentrations were obtained by Energy Dispersive X-Ray Fluorescence Method (EDXRF). Partition coefficients for water and suspended sediment and for water and deposited sediment were calculated. Well defined periods and areas of deposition of Fe and Mn were obtained by the transport model and the spatial variation of the partition coefficients agree with the pattern obtained in the simulation. It is concluded that the current practice of constant values of the partition coefficients could not be used in modelling transport and deposition of metals if we are dealing with hydrologic extreme events and river sediment deposition areas

MUSGOS CULTIVADOS, INDICADORES AMBIENTALES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

La contaminación atmosférica se ha asociado a diversas enfermedades respiratorias y cardiovasculares (Pan et al., 2015; Yang et al., 2015; Zhang et al., 2015). Es por ello que hoy en día la calidad del aire es un tema de gran interés, tanto en el aspecto ambiental como de salud (Zarazúa et al., 2013). Sin embargo, el monitoreo convencional de los contaminantes atmosféricos no siempre es posible debido a los costos generados por la adquisición y mantenimiento de los equipos tecnológicos necesarios (Ares et al., 2012; Barandovski et al.,2015). Para contrarrestar esta situación, se tiene como alternativa el uso de organismo biológicos como biomonitores de los contaminantes (Malizia et al., 2012; Salo, 2014;Stankovic et al., 2014).Los musgos han demostrado ser muy útiles como bioindicadores de la contaminación del aire. El presente trabajo representa una alternativa a los tipos de monitoreo tradicionales (pasivo y activo), ya que propone evitar la extracción del musgo nativo de los sitios de monitoreo; en su lugar plantea el cultivo in vitro del musgo y su posterior exposición en los sitios de monitoreo. El protocolo incluye la identificación de la especie, obtención del esporofito con la cápsula cerrada, la esterilización de la cápsula de esporas con una solución de NaClO. Posteriormente la cápsula se rompe y se liberan las esporas en agua estéril, para ser dispersadas en medio BCD para su cultivo. La incubación de las esporas ocurre a temperatura e intensidad de luz controlada, condiciones que se mantienen constantes hasta que la planta produce gametofitos. Por este método se asegura la obtención de musgo no contaminado para su posterior exposición a la contaminación atmosférica. El biomonitoreo resulta ser un método relativamente económico y fácil de implementar, por lo que es una alternativa viable para ser desarrollada en lugares en donde no se cuente con la infraestructura para monitorear la calidad del aire.Universidad Autónoma del Estado de México - CONACY