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Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
Rev. Int. Contam. Ambient. 11 (2),
117-120, 1995
José~uis
ITURBEGARCÍA, Jaime JIMÉNEz-BECERRIL
y
~eatnz
E. LÓPEZ-MUÑOZ
Departamento de Química, Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares. Apartado Postal 18-1027, México
D.F.
(Recibido noviembre 1994, aceptado agosto 1995)
Palabras clave: gasolina, bromo, cloro, plomo, ambiente, activación neutrónica
RESUMEN
Fueron analizados diferentes tipos de gasolinas (NOVA, MAGNA-SIN, DJESEL y DIESEL-SiN) mediante
la técnica de activación neutrónica. Además
se
utilizó la espectroscopía de absorción atómica para la
determinación de plomo. Entre los elementos que
se
encontraron en mayor cantidad en estos hidrocarburos
estuvieron el bromo y el cloro, además
se
pudieron detectar el vanadio y el aluminio. La concentración de
plomo hallada en estas muestras, especialmente en la gasolina NOVA, tuvo variaciones importantes, con
valores entre
80
y
250
ppm. En el resto de las gasolinas este elemento fue menor a
1
ppm. Es necesario
evaluar el impacto ambiental del bromo, puesto que su concentración fue significativa en los hidrocarburos
que se continúan usando en el país en volúmenes importantes.
ABSTRACT
Several mexican gasolines (NOVA, MAGNA-SIN, DIESEL and DIESEL-SIN) were analyzed by neutron
activation technique. Measurements of lead wntent were camed out by atomic absorption spectroscopy.
Irnportant amounts of halogens (bromine and chloriiie) and metals (vanadium and aluminium) were found.
The amount of lead in the NOVA gasoline varied a lot, with values between
80
and
250
ppm. The amount
of lead was
<
1 ppm in the M AGNA-SIN, DJESEL and DIESEL-SIN. The presence of brom ine in these
gasolines is irnportant because they are highly consumed in Mexiw, therefore, it is necessary to evaluate
its environmental impact.
La contaminación atmosférica es uno de los problemas
ambientales al que más importancia se le ha dado en la actua-
lidad, principalmente porque gran parte de la población vive
en zonas urbanas e industriales.
El problema de la contaminación lo originan diversos facto-
res desde la cantidad y la variedad de las fuentes emisoras, la
complejidad de las reacciones químicas de los contaminantes
en la.atmósfera, hasta prácticas conductuales equivocadas de
las personas.
La contaminación atmosférica causada por el hombre pro-
viene de fuentes fijas y móviles. Las primeras están constitui-
das por las industrias, mismas que son responsables de este
tipo de contaminación. Las segundas llegan a producir de 70 a
75% en volumen de la contaminación del aire en zonas urbanas
y son ocasionadas principalmente por vehículos automotores
(Huang
et al.
1992).
Se ha definido como contaminante a toda materia o subs-
tancia, sus combinaciones o sus derivados químicos y bioló-
gicos tales como polvo, gases, cenizas, bacterias, residuos y
cualquier otro agente que al incorporarse al ambiente, puede
alterar su estado natural. Los contaminantes más frecuentes
en la atmósfera son las partículas suspendidas, los óxidos de
azufre, los de nitrógeno, el monóxido de carbono y el ozono,
entre otros. La proporción en la que se encuentran distribui-
dos estos contaminantes depende de la fuente generadora y
de los factores climatológicos de la zona.
Trabajos que aparecen en la literatura han descrito la
presencia de halógenos en ambientes tales como agua, suelo,
aire, etc. mediante diversas técnicas @el-Camine
et al.
1990,
Ogunsola
el al.
1993). Por otro lado, los óxidos de nitrógeno y
los de anifre contribuyen a la formación de otros compuestos
químicos contaminantes a través de diversos procesos, un
ejemplo es el caso del ozono.
El problema de la contaminación atmosférica urbana mas
importante es el esmog fotoquímico. Los hidrocarburos (Hcs),
sus productos de oxidación, los óxidos de nitrógeno
(NO,)
J.L. Iturbe
et
al.
que incluyen al NO y NO,, acumulados a unos cientos de
metros sobre las ciudades, reaccionan en presencia de la luz
solar para producir compuestos fuertemente oxidantes, entre
los que se encuentra el ozono (Sturges et al. 199 1). A concen-
traciones suficientemente elevadas estos oxidantes perjudi-
can la capacidad física de la gente y le causan irritación en los
ojos, además provocan dafio material en las construcciones,
en la vegetación, etc. (Calven
et
al. 1993).
Otros de los compuestos contaminantes son CO y COZ,
(Seifritz 1993), el primero a concentraciones bajas, altera
significativamente el transporte del oxígeno a través de la
sangre y el segundo contribuye al problema del efecto de in-
vernadero con todas las consecuencias que este implica. Los
motores vehiculares que utilizan los diversos tipos de com-
bustible, como gasolina y diesel, entre otros, son la fuente
urbana de inducción de CO, Hcs, NO,, SO,, CO,, etc.
La gasolina es una mezcla compleja de disolventes orgá-
nicos que contiene cientos de distintos hidrocarburos, sus
propiedades fisicas y químicas son dificiles de describir en
unos cuantos parámetros. Además de los hidrocarburos, cier-
tas gasolinas tienen plomo, bromo y otros elementos, que al
llevar a cabo la combustión son emitidos a la atmósfera, sien-
do un riesgo potencial para la salud de los seres humanos
(Zweig 1992), sobre todo en las grandes ciudades donde existe
un gran flujo vehicular. También los motores diesel son muy
empleados y representan una fuente importante de emisión de
partículas y de NO,.
El objeto del presente trabajo fue analizar diferentes tipos
de gasolinas que se usan normalmente en los automóviles,
mediante la técnica de activación neutrónica para determi-
nar las concentraciones de halógenos y la de absorción atómica
para medir las cantidades de plomo.
Las gasolinas analizadas fueron NOVA, MAGNA-SIN,
DIESEL y DIESEL-SIN. La parte experimental consistió en
colocar dos mililitros de cada una de ellas en contenedores de
polietileno, que tienen un volumen aproximado de 5 ml. Es-
tos se sellaron al calor para evitar la evaporación de los hi-
drocarburos. Por separado se prepararon patrones de Al, V,
Br, C1 y Mn de concentración conocida y se colocaron tam-
bién 2 m1 de cada uno en contenedores de polietileno. Las
muestras se irradiaron junto con un estándar en el reactor
nuclear Triga Mark
111
del Centro Nuclear de México. Unas se
irradiaron en la posición del tubo seco durante un minuto para
determinar a los elementos de vida media corta y otras en el
sistema de irradiación fija durante 10 y 30 minutos para cloro y
bromo, respecúvarnentc. En las posiciones de irradiación. el flujo
de neuuones es de aprosimadamente de 10" a lo1.' n/cm2s.
El equipo empleado para determinar la radioactividad de los
elementos presentes en las gasolinas fue un detector de
germanio hiperpuro acoplado a una tarjeta multicanal con su
respectivo sistema electrónico asociado.
Para identificar Al y V, las gasolinas se contaron después de
irradiadas, tan pronto como fue posible, para evitar que deca-
yeran los isótopos de estos elementos ya que su vida media es
de tan solo dos o tres minutos. Para cuantificar Br y CI, las
muestras se dejaron decaer el tiempo necesario hasta que se
pudieran manipular y así obtener su concentración por compa-
ración con los patrones respectivos.
Por otro lado, para determinar el plomo en las gasolinas, se
empleó la técnica de absorción atómica, de acuerdo con el
método del aliquat, tal como se describe a continuación:
se
preparó una solución patrón con 0.671 12 g de PbCI,,
previamente puesto a la estufa a 105
OC
durante 3 horas, este
compuesto-se pasó a un matraz volumétrico de 1000 ml. Se
agregaron 100 m1 de aliquat 336 (cloruro de tricapril metil
amonio) al 10% (v/v) en metil isobutil cetona (solución A), esta
solución sirvió para disolver el cloruro de plomo, que se mezcló
muy bien y permaneció en refrigeración.
Se prepararon patrones intermedios, al colocar 20, 10,5,2 y
1
m1
de solución A en matraces dorados de 50 ml y a cada
matraz se adicionaron 5 ml de aliquat al 1% y se aforaron con
metil isobutil cetona.
Cada uno de los estándares de trabajo y el blanco se
prepararon en matraces de 25 ml, se pusieron 10 m1 de metil
isobutil cetona, 5 m1 del estándar correspondiente, 5 ml de iso-
octano (trimetil-pentano), 100 m1 de yodo al 3% (v/v) en
benceno, 5 ml de aliquat 336 al 1% y se aforaron con metil
isobutil cetona. El blanco se preparó sin el estándar. Las
gasolinas se trabajaron de la misma manera, substituyendo los
5
m1
del estándar por la muestra y eliminando el iso-octano. El
Pb se determinó por el procedimiento general de absorción
atómica (h.
=
283
nm,
abertura 0.7 nm).
Para estimar la concentración de los elementos encontrados
en las gasolinas mediante activación neutrónica, éstas se
colocaron en un contenedor especial sobre el detector de
germanio hiperpuro, con la finalidad de mantener las mismas
condiciones de geometría.
La Fig. 1 muestra el espectro gamma de la gasolina NOVA
que se observa después de 10 minutos de irradiación; en él se
nota una serie de picos que corresponden la mayoría al SOBr,
isótopo radiactivo con una vida media de 17.6 minutos; para
determinar la concentración se toma en cuenta la energía de
620 keV, ya que es la más intensa. En este mismo espectro se
puede apreciar la energía emitida por el isótopo de '8Cl que
también es radiactivo y cuya vida media es de 37.3 minutos.
La Fig. 2 representa el espectro gamma correspondiente al
DIESEL, después de 30 minutos de irradiación;
se
puede evi-
denciar la presencia del
%Mn
(TI,,
=
2.58 h), del 24Na
(T,,, =
15 h)
y del
(T,,,
=
37.3 m), cuyas energías son 850,1368 y 1600
keV, respectivamente.
En la tabla
1
se
indican las concentraciones de los elementos
encontrados en las diferentes gasolinas analizadas, asimismo
ANÁLIS~S POR ACTIVACI~N NEUTRONICA DE
Br
Y CI EN GASOLINAS
m0
4m
-
13300
8
2..
L4
c
al
3
lo00
o
o
m 1m
1500
2000
Energia (keV)
Fig.
1. Espectro
&
radiación gamma obtenido de la gasolina NOVA
o
m
lo00
1500
2000
Energia (keV)
Fig. 2. Espectro de radiación gamma obtenido del Diesel
se menciona la concentración del plomo determinado por
absorción atómica. De acuerdo con los resultados obtenidos,
se puede apreciar que la gasolina que tiene mayores cantidades
de bromo, cloro y plomo es la NOVA, el DIESEL normal
presenta una concentración apreciable de cloro, manganeso
y plomo. La MAGNA-SIN es la gasolina que muestra menos
cantidad de estos elementos. El DIESEL-SIN también los
contiene a concentraciones menores que el DIESEL normal.
Según los datos reportados en este trabajo se puede
comprobar que las diferentes gasolinas utilizadas como
combustible en los automóviles, contienen una cantidad
importante de halógenos los cuales son emitidos al ambiente
durante el proceso de combustión y que son considerados
en la literatura como contaminantes peligrosos. En el caso del
bromo, según estos resultados, se encuentran concentracio-
nes significativas sobre todo en la gasolina NOVA; mientras
que en los otros hidrocarburos, el aporte de este elemento es
relativamente bajo.
El cloro
está
presente en el DIESEL y en la NOVA en con-
centraciones más o menos importantes, no así para los otros
dos combustibles. A pesar que se ha cambiado una parte de
la gasolina NOVA por la MAGNA-SIN, aún se distribuyen
cantidades elevadas de bromo, cloro y plomo a la atmósfera.
Es necesario evaluar el impacto ambiental del bromo, ya
que la cantidad de este elemento en la gasolina NOVA es
significativa y se utiliza en nuestro país, en volúmenes
importantes. Con relación a la toxicidad para humanos, se ha
descrito en la literatura para los casos particulares de bromo
y de cloro, que las concentraciones máximas permisibles en
atmósfera son de O. 1 y 1 .O ppm, respectivamente (Dreisvach
1980).
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TABLE
1.
CONCENTRACION DE ELEMENTOS ENCONTRADOS EN LAS GASOLINAS POR LAS TECNICAS DE
ACTIVACION NEUTRONICA Y'ABSORCION ATOMICA EXPRESADOS EN ppm
ELEMENTO
NOVA
MAGNA-SIN
DIESEL
DIESEL-SIN
BROMO
106 i 48
0.89 i 0.03
0.76 i 0.1
0.18
*
0.09
CLORO
45 *lo
2.7 i 0.4
61 i12
3.35 0.5
ALUMINIO
5.76 i 0.8
2.35 i 0.6
3.23 i 0.8
2.34 i 0.45
VANADIO
2.2
i
0.2
1.05 i 0.2
1.12
i
0.7
1.08 O. 1
MANGANESO
9.01
í
0.9
12.45
*
1.5
10.32 i 2.0
9.37 i 0.8
PLOMO
270
60
<
1
13 i 1.5
<
1
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