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Estudios cronológicos de cuencas hidrográficas con isótopos radioactivos

Fuente: Centro Nacional de Aceleradores


20 de julio de 2015
foto-amazonas-gr«Con el uso de elementos radiactivos como el plomo-210 podemos conocer la evolución temporal de la sedimentación en las cuencas hidrográficas». Así lo afirma el investigador del Centro Nacional de Aceleradores, García-Tenorio. En este trabajo se han analizado columnas sedimentarias de distintas cuencas de ríos brasileños, tales como el Corumbataí o el Amazonas, entre otros, procediendo a la datación de sus estratos por el método de Pb-210.
El motivo por el cual se emplea un elemento radiactivo como el plomo-210, 210Pb, para este tipo de estudios se fundamenta en su origen como descendiente del uranio-238. El uranio se encuentra presente de forma natural en la litosfera, siendo uno de los elementos que realizan un mayor aporte a la radiactivad natural.Tal y como se aprecia en la serie de decaimiento del 238U, a través de distintas desintegraciones, es decir, mediante la emisión de distintos tipos de partículas, electrones o núcleos de helio, el uranio llega a uno de sus hijos, descendientes, el plomo-210.

Puesto que el plomo-210 tiene como «padre» intermedio el radón-222 y este gas escapa de las rocas, el plomo-210 que hay en la atmósfera procede del radón.

Se considera que el aporte del 210Pb a la atmósfera es constante, si se promedia a un año, aunque hay factores que pueden hacer que esta cantidad varíe de un lugar a otro. Dichos factores son las precipitaciones y la ubicación geográfica. De la atmosfera se incorpora a los sedimentos donde empieza a decaer con su propio periodo de semidesintegración, siendo esta la base de la datación. Esta datación se extiende simplemente a los últimos 100-150 años donde debido al incremento de las actividades antropogénicas, los ecosistemas en estudio pueden haber experimentado alteración o recibir el impacto de metales y otros contaminantes.

El primer estudio realizado con plomo-210 para llevar a cabo dataciones fue realizado en Groenlandia con el fin de conocer la tasa de acumulación de nieve, habiéndose realizado desde ese instante innumerables estudios para datar sedimentos en lagos, de tal modo que hoy en día la datación por plomo-210 se ha convertido en una de las principales herramientas para geólogos y geoquímicos que desean datar sedimentos recientes. El estudio de acumulación y mezcla de sedimentos en lagos, estuarios o zonas costeras puede dar información muy rica sobre la evolución temporal de la contaminación de metales pesados, sobre flujos de contaminantes o incluso sobre tasas de erosión.

Para obtener toda esta información se hace uso de un concepto propio de los elementos radiactivos, la ecuación de decaimiento radiactivo. El decaimiento radioactivo es un proceso en el que un núcleo inestable se transforma en uno más estable, emitiendo partículas y/o fotones y liberando energía durante el proceso. Los procesos de desintegración nuclear son estadísticos. La desintegración de todos los núcleos de una cierta masa no se suceden a intervalos iguales de tiempo sino que obedecen a leyes estadísticas. En base a esto, podemos determinar la velocidad a la que ocurre un proceso de decaimiento en una muestra radioactiva, la cual es proporcional al número de núcleos radioactivos presentes.

En este trabajo se han analizado 18 perfiles sedimentarios de distintos ríos Suramericanos, concretamente, brasileños, tales como el Amazonas, el río Corumbataí, el río Atibaia y el Riberão dos Brages. Para ello se han determinado las cantidades de plomo-210 existentes en las muestras.

Para este estudios se hicieron uso de dos modelos propios de sedimentación desarrollados para la datación por plomo-210 como son el modelo de Sedimentación Constante (CS) y el modelo de tasa constante de aporte (CRS). Estos modelos, bajo ciertas hipótesis, nos dan información por ejemplo de la velocidad con la que tiene lugar la sedimentación en los ríos o lagos y la velocidad con la que llegan dichos sedimentos al medio. Los resultados que se han obtenido verifican datos tales como que los tiempos de deposición de sedimentos eran los esperados, encontrándose además que el aumento de algunos compuestos como el LOI coincidía con la disminución de los óxidos de silicio y viceversa. De este modo, se puede usar las fluctuaciones de concentración de SiO2-LOI como una Indicador de la emisión de metales pesados del pasado en las cuencas hidrográficas.

Esta investigación ha sido desarrollada por miembros del Centro Nacional de Aceleradores, Universidad de Sevilla y la Universidade Estadual Paulista de Brasil. Este trabajo se enmarca en un proyecto de colaboración entre Brasil y el CNA-Universidad de Sevilla, dentro del cual estudiantes de doctorado de la Universidad Brasileña citada vienen a España para ampliar su formación en nuestros laboratorios radiométricos y de espectrometría de masas.

Referencia bibliográfica:
‘A comparative evaluation of the CF:CS and CRS models in 210Pb chronological studies applied to hydrographic basins in Brazil’. D.M. Bonotto, R. García-Tenorio
‘Applied Radiation and Isotopes 92, 58-72, (2014)’
‘http://dx.doi.org/10.1016/j.apradiso.2014.06.012’

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