Detección de erionita y otras fibras de zeolita en el suelo mediante la metodología de preparación del lecho fluido

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Publicado en su forma final editada como:

Microscope. 2019 ; 67(4): 147-158.

Detección de erionita y otras fibras de zeolita en el suelo mediante la metodología de preparación del lecho fluido

David Berry1, Jed Januch2, Lynn Woodbury3, Douglas Kent4

1Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, Región 8, 8LAS-TS, 1595 Wynkoop Street, Denver, CO 80202.

2Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, Región 10, 7411 Beach Drive East, Port Orchard, WA 98336;

3CDM Smith, 555 17th Street, Denver, CO 80202;

4Techlaw Consultants, Inc., 1 Denver Federal Center, Bldg. 25, Denver, CO 80225;

Resumen

La erionita es un mineral de zeolita que puede aparecer en forma de partículas fibrosas en el suelo. La exposición por inhalación de fibras de erionita puede provocar un mayor riesgo de enfermedades, como el mesotelioma. La detección de bajos niveles de fibras minerales en los suelos se ha realizado tradicionalmente utilizando métodos de microscopía de luz polarizada (PLM) para analizar muestras a granel que proporcionan límites de detección de alrededor del 0,25% en peso. Este nivel de detección puede no ser lo suficientemente bajo para la protección de la salud humana y está sujeto a una gran variabilidad entre laboratorios. El método de preparación del suelo del segregador de amianto en lecho fluido (FBAS) utiliza la elutriación por aire para separar las fibras minerales, como la erionita, de las partículas del suelo con mayor diámetro aerodinámico y deposita esas fibras minerales en filtros que pueden ser analizados cuantitativamente por técnicas microscópicas, como la microscopía electrónica de transmisión (TEM). En este estudio, se prepararon estándares de evaluación del rendimiento (PE) de la erionita en el suelo con concentraciones nominales que oscilaban entre el 0,1% y el 0,0001% en peso, utilizando el método de preparación del suelo FBAS, y los filtros resultantes se analizaron mediante TEM. Los resultados analíticos de este estudio ilustran una relación lineal entre la concentración nominal de erionita (como % en peso) en el estándar de PE y la concentración estimada por el análisis TEM expresada como estructuras de erionita por gramo de material de prueba (s/g). Se alcanzó un límite de detección del método del 0,003% en peso, que es aproximadamente 100 veces menor que los límites de detección típicos para suelos por PLM. El método de preparación del suelo FBAS también se utilizó para evaluar muestras auténticas de suelo de campo para estimar mejor las concentraciones de erionita en los suelos en base al porcentaje en peso. Este estudio demuestra que el método de preparación FBAS, que ya ha demostrado que detecta de forma fiable niveles bajos de amianto en el suelo, también puede utilizarse para cuantificar niveles bajos de erionita en el suelo.

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Autor correspondiente: berry.david@epa.gov.

Las investigaciones y opiniones presentadas en este documento son las de los autores y no reflejan la política oficial de la EPA. La mención de nombres comerciales o de productos comerciales no constituye una aprobación o recomendación de uso. Los autores no tienen conflictos de intereses conocidos en la realización y presentación de esta investigación.

[pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]        Berry et al.Página 2

Palabras clave

erionita; offretita; amianto; elutriación por aire; norma de evaluación de rendimiento; microscopía electrónica de transmisión; difracción de área selectiva; espectroscopia de rayos X de dispersión de energía; microscopía electrónica de barrido; difracción de rayos X

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INTRODUCCIÓN

La erionita y la ofretita son zeolitas naturales con topologías diferentes y ambas se encuentran en entornos sedimentarios, como productos de la alteración hidrotermal, y en las cavidades de los basaltos alterados (1). La erionita es la más común de las dos zeolitas minerales, mientras que los casos de offretita son escasos. Tanto la erionita como la ofretita son aluminosilicatos que pueden formarse en un hábito acicular similar al del amianto anfibólico, que generalmente son silicatos de Fe-Mg. La erionita se produce de forma natural cuando las cenizas volcánicas reaccionan con las aguas subterráneas y forman masas fibrosas en las fisuras de las arenas de las fallas rocosas. La especie mineral precisa de la erionita se clasifica según el catión extraestructura más abundante presente, es decir, Ca, K o Na (2, 3). La erionita y la ofretita son especies química y estructuralmente muy similares (4, 5). Pueden producirse intercrecimientos de erionita-offretita (6, 7) pero son probablemente raros y están restringidos a muestras en el límite de alto Mg del campo de la erionita (8). Los datos químicos por sí solos son insuficientes para diferenciar las especies de zeolitas. Los datos estructurales, como los determinados por la difracción de electrones de área seleccionada (SAED) o la difracción de rayos X en polvo (XRD), también deben ser considerados antes de que una zeolita pueda ser identificada como una especie mineral específica.

La erionita es cancerígena en animales de laboratorio e induce autoanticuerpos en ratones (9-12). Tanto la exposición al amianto como a la erionita pueden provocar fibrosis pleural y mesotelioma maligno, y se han registrado altas tasas de mesotelioma en pueblos situados en el centro de Turquía, donde los residentes han estado expuestos a la erionita (2, 3, 13-16) y en el centro de México (17). La erionita está catalogada como un carcinógeno humano conocido por la Organización Mundial de la Salud (18). Sólo se sospecha que la ofretita es carcinógena por su estructura fibrosa y sus fuertes similitudes mineralógicas con la erionita (19). Las exposiciones a la ofretita no están bien documentadas en la literatura.

Se han localizado muchas formaciones geológicas contaminadas con erionita en todo el oeste de los Estados Unidos (20, 21). En Dakota del Norte, los depósitos de erionita se encuentran en o cerca de las formaciones geológicas Arikaree, Brule y Chadron, incluyendo las áreas de Chalky Buttes, Little Badlands y la montaña Killdeer en los condados de Slope, Stark y Dunn. Se han excavado varias graveras en la zona de la montaña Killdeer contaminadas con erionita en el oeste de Dakota del Norte (condado de Dunn) y en el este de Montana (Bosque Nacional de Custer) (22, 23). La grava se utilizaba para la base de las carreteras y para cubrirlas. Desde la década de 1980, estas gravas se han utilizado para construir más de 300 millas de carreteras locales, aparcamientos, campos de béisbol, parques infantiles y otras áreas (15, 24).

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