Arsénico en el campo geotérmico de El Tatio : especiación en sínteres y comunidades microbianas
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2013
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El arsénico es ubicuo en las aguas de diversos campos geotérmicos, aunque poco se conoce acerca de su especiación química en las fases solidas asociadas a las descargas hidrotermales, y por ende su biodisponibilidad frente a cambios en las condiciones geoquímicas derivadas de actividades antropogénicas o naturales. Este trabajo evalúa la presencia de arsénico en sinterita silícea y alfombras microbianas de un canal hidrotermal del Campo Geotérmico El Tatio (Región de Antofagasta, Chile) de forma directa a través de técnicas de análisis químico, microscopía electrónica, y análisis de micro-sonda de rayos-X, incluyendo fluorescencia de rayos-X en la energía K de As y Fe, espectroscopía de absorción de rayos-X (XAS), difracción de rayos-X (XRD), y modelación geoquímica. Los resultados obtenidos indican que el arsénico se encuentra predominantemente como arsenato asociado a oxi-hidróxidos férricos hidratados (~63% proporción molar), junto con mineralizaciones de arseniuro similar a lollingita (FeAs2, ~37% proporción molar). La identificación de lollingita provee una explicación para las razones molares As/Fe observadas durante los análisis de digestión química de sinterita y alfombras microbianas en El Tatio, debido a que la presencia de arsenato asociado a oxi-hidróxidos férricos hidratados sólo puede explicar razones molares As/Fe de hasta 0,2.
Los cálculos de estabilidad termodinámica indican que las mineralizaciones de lollingita predominan bajo significativas condiciones anóxicas (log f O2(g) ~ -80), pero en un amplio rango de pH (4-12). Por ende el desarrollo de ambientes anóxicos, que favorece la reducción de arsénico en la superficie de la sinterita, sugiere una biogeoquímica más compleja para el arsénico que la previamente observada en ambientes hidrotermales salinos y de pH circumneutrales. Los resultados de este estudio muestran que los análisis de micro-sonda de rayos-X son necesarios para estudiar los complejos procesos biogeoquímicos que ocurren en ambientes naturales, los cuales no son directamente observables bajo técnicas de análisis convencional.
Los cálculos de estabilidad termodinámica indican que las mineralizaciones de lollingita predominan bajo significativas condiciones anóxicas (log f O2(g) ~ -80), pero en un amplio rango de pH (4-12). Por ende el desarrollo de ambientes anóxicos, que favorece la reducción de arsénico en la superficie de la sinterita, sugiere una biogeoquímica más compleja para el arsénico que la previamente observada en ambientes hidrotermales salinos y de pH circumneutrales. Los resultados de este estudio muestran que los análisis de micro-sonda de rayos-X son necesarios para estudiar los complejos procesos biogeoquímicos que ocurren en ambientes naturales, los cuales no son directamente observables bajo técnicas de análisis convencional.
Description
Tesis (Doctor en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2013