| dc.description.abstract | La geoquímica de los sedimentos de escorrentía proporciona una herramienta para evaluar la procedencia y el enriquecimiento elemental tóxico en el medio acuático. El Río Atoyac es un importante río del centro-sur de México que fluye a través de los estados de Puebla y Tlaxcala en México, es uno de los ríos más contaminados del país siendo el cuerpo receptor de aguas residuales industriales y domésticas, que alcanza la presa de Valsequillo, más allá de los límites de la ciudad de Puebla. La rápida expansión urbano- industrial y la presencia de volcanes en la cuenca del río Atoyac en el centro de México ejercen una influencia significativa sobre su ambiente acuático. El presente estudio evalua de la geoquímica de los sedimentos del Río como una herramienta para mejorar la comprensión geológica de esta cuenca hidrográfica en México. Los sedimentos estudiados
(49) corresponden a: Sección aguas arriba: Río Zahuapan (1-12) y Río Atoyac (13-20); zona de la confluencia (21-31) y en la presa Valsequillo (32-49) respectivamente de la cuenca del río Atoyac; de igual forma se recolectaron tres núcleos de sedimentos (C1 – Río Atoyac, C2- zona de confluencia y C3- Valsequillo), muestreado en julio de 2015. El estudio se centra en la composición textural, petrografía y química de los sedimentos fluviales con el objetivo de analizar su procedencia; asi como la firma de la meteorización química y sus posibles efectos ambientales. Los sedimentos fluviales se componen mayoritariamente de partículas de arena (53.1%) y limo (46.9%), constituidas por plagioclasa, piroxenos, anfiboles, feldspato-K, biotita, y cuarzo. Las características texturales de los sedimentos de los nucleos fueron variables, mostrando dominación de la arena (70.67; 99.99%) en C1 y C2, mientras que mayores contenidos de lodo fueron encontrados en C3 (89.96%). Los sedimentos se analizaron para la determinación de los mayores elementos lixiviables (Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, P, Si, Ti), elementos traza (As, Ba, Be, Co, Cr, Cu, Mo, Mn, Ni, Pb, Sc, V, Y, Zn, Zr, Ga), comparando con los valores de la corteza continental superior (UCC) y la composición del área de la fuente y los valores de fondo locales. Las concentraciones elementales de los sedimentos superficiales fueron comparables con la media de las rocas andesiticas y la composición dacitica del área de la fuente y los valores locales de fondo. Excepto el enriquecimiento de (todos los valores en μg/g) Cu (56.27), Pb (34) y Zn (235.64) en los sedimentos aguas abajo, se sugiere una
influencia externa significativa (antropogénica). De forma similar, el sedimento de núcleo C3 extraído en la presa, muestra concentraciones más altas de todos los valores en μg/g de Cu (35.61), Pb (23.17) y Zn (114.17) en comparación con los sedimentos de núcleo C1 y C2; mostrando así la influencia antropogénica acumulada de metales procedentes de la Industria y zona urbana de la ciudad de Puebla. Los sedimentos fluviales de la cuenca del río Atoyac muestran bajos valores de índice químico de alteración (CIA) y plagioclasa índice de alteración (PIA) que implican condiciones de intemperismo predominantemente débiles a moderados en la región de donde provienen, sin embargo en la sección de la presa, los valores aumentan revelando una meteorización química extrema. Basándose en los diagramas de discriminación de procedencias y en las relaciones elementales, se entiende que los sedimentos recolectados se derivan de rocas volcánicas intermedias a félsicas dominantes en la región de estudio. Los índices de contaminación de metales destacan el enriquecimiento de Cu, Pb, Zn, Mo, Cr y S, indicando claramente las influencias de las fuentes naturales (intemperie y actividad volcánica) y externas (antropogénicas). Los resultados de la evaluación del riesgo ecológico indican que Cr, Ni y Zn causarán efectos biológicos adversos al medio ambiente ribereño. El análisis estadístico multivariado reveló los agrupamientos de elementos como litogénicos (Al, Fe, Mn, Ti, S, Ba, Co, Ni, V, Y, Zr y Th) y externos (Cu, Pb, Zn, Mo y As) Fuentes metálicas de eventos volcánicos, procesos naturales de intemperie e influencias industriales de la Ciudad de Puebla, respectivamente.
ABSTRACT
Stream sediment geochemistry provides a tool for assessing the provenance and toxic elemental enrichment of the aquatic environment. Atoyac River, a major south–central river flowing through the states of Puebla and Tlaxcala in Mexico, one of the most contaminated rivers of the country and forms the receptor of industrial and domestic wastewater, finally draining into the Valsequillo dam located beyond the city limits. The rapid urban-industrial expansion and presence of volcanoes in the premises of Atoyac River basin in Central Mexico exert significant influences over its aquatic environments. The present study aims in evaluation of stream sediment geochemistry as a tool for enhancing the geochemical processes in this river basin. Stream sediments [n = 49; Upstream section: Zahuapan River (1–12) and Atoyac River (13–20); Downstream section (21–31) and Valsequillo dam (32-
49) respectively] from Atoyac River basin of Central Mexico were collected during September 2013 and three sediment core samples (C1- Atoyac River, C2- downstream and C3- Valsequillo dam) were collected in July 2015. The study focuses on the textural, petrography and chemical composition of the fluvial sediments with the aim of analyzing their provenance, the chemical weathering signature and their potential environmental effects. The fluvial sediments are mostly composed of sand (53.1%) and silt (46.9%) sized particles dominated by plagioclase, pyroxenes, amphiboles, K-feldspar, biotite, opaque and quartz. The textural characteristics of core sediments were distinct showing sand domination (70.67; 99.99%) in C1 and C2 while higher contents of mud in C3 (89.96%). The sediments were analyzed for determination of total and acid leachable major (Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, P, Si, Ti), trace elements (As, Ba, Be, Co, Cr, Cu, Mo, Mn, Ni, Pb, Sc, V, Y, Zn, Zr, Ga) and compared with Upper continental crust (UCC), source area composition and local background values. The elemental concentrations of surface sediments were comparable with the average andesite and dacitic composition of the source area and the local background values except for enrichment of (all values in µg/g) Cu (56.27), Pb (34) and Zn (235.64) in the downstream sediments suggesting a significant external influence (anthropogenic). Similarly, C3 core sediment retrieved from the dam section shows higher concentrations of (all values in µg/g) Cu (35.61), Pb (23.17) and Zn (114.17) compared to
C1 and C2 core sediments thereby portraying the anthropogenic influences from the industrial and urban sector of Puebla City. The fluvial sediments of Atoyac River basin display low CIA and PIA values implying predominantly weak to moderate weathering conditions in the source region however progressing towards the dam section the values increase revealing extreme chemical weathering. Based on the provenance discrimination diagrams and elemental ratios, it is understood that the collected sediments are derived from intermediate to felsic volcanic rocks dominated in the study region. Metal contamination indices highlight the enrichment of Cu, Pb, Zn, Mo, Cr and S clearly indicating the influences from natural (weathering and volcanic activity) and external (anthropogenic) sources. Ecological risk assessment results indicate that Cr, Ni and Zn will cause adverse biological effects to the riverine environment. Multivariate statistical analysis revealed the groupings of elements as lithogenic (Al, Fe, Mn, Ti, S, Ba, Co, Ni, V, Y, Zr and Th) and external (Cu, Pb, Zn, Mo and As) suggesting the metal sources from volcanic events, natural weathering processes and industrial influences from the Puebla City respectively. | |
