DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL DE LA DENDROQUÍMICA COMO HERRAMIENTA ANALÍTICA PARA LA EVALUACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN EN SANTIAGO

Las características geográficas y meteorológicas de Santiago, sumado al hecho de que concentra a más de un tercio de la población total de Chile y aproximadamente el 70% de las industrias, inciden en los altos niveles de contaminación atmosférica de la ciudad, que provocan la muerte de más 1600 personas al año.Para determinar la responsabilidad de las fuentes de emisión en la calidad del aire y así evaluar la efectividad de las medidas adoptadas por las autoridades en materia de descontaminación, se han llevado a cabo una serie de estudios tendientes a establecer la contribución relativa de cada fuente (o grupo de fuentes) a partir de la composición elemental de las partículas. No obstante, el periodo de análisis está limitado por la disponibilidad de muestras de material particulado, lo cual ha dado como resultado que no hayan estudios que abarquen más de 17 años continuos.En este contexto, la Dendroquímica, disciplina que estudia los elementos químicos que se acumulan en los anillos de crecimiento de árboles expuestos a eventos de contaminación, surge como una alternativa de gran utilidad para abarcar periodos más largos de tiempo. Un anillo de crecimiento representa el crecimiento alcanzado por el árbol en un año calendario, por lo que medir la concentración de estos elementos en los anillos, eventualmente permite extender el periodo de análisis al equivalente de la edad de un árbol. Sin embargo, para que esto tenga validez, debe cumplirse el supuesto de que la composición química del anillo refleja al menos parcialmente la química del ambiente del año de formación.El objetivo de esta investigación fue determinar la validez de la Dendroquímica como herramienta analítica para la evaluación de la contaminación atmosférica en Santiago, en función de la correlación entre las concentraciones de elementos traza acumulados en los anillos de crecimiento y los datos de una estación de monitoreo de referencia. Para ello se colectaron muestras de árboles de la especie Cedrus libani del Parque Quinta Normal, las cuales fueron datadas mediante cofechado. Las 10 muestras que mejor cofecharon fueron cortadas anillo por anillo y divididas en dos grupos. Para determinar la concentración de los elementos traza en los anillos se utilizó la técnica de ICP-MS. En total fueron 21 los elementos estudiados: Na, Mg, Al, K, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Mo, Ag, Cd, Sn, Ba y Pb. Una vez conocida la concentración de los elementos acumulados en los anillos de crecimiento, se procedió a determinar el grado de asociación que estas presentaban con las mediciones de material particulado obtenidas de la estación de monitoreo Parque O’Higgins. Para la determinación del grado de asociación entre las variables se utilizó como criterio el coeficiente de correlación de Pearson.Tras el análisis de los datos, se concluye que un 85,1% de las muestras de los árboles presenta buenas correlaciones con los datos de MP2,5, un 37,8% presenta buenas correlaciones con los datos de los mismos elementos acumulados en el MP2,5, y un 42,6% presenta buenas correlaciones con los datos de MP10. Es decir, existe una relación significativa entre las variables y, por lo tanto, la Dendroquímica efectivamente es una herramienta analítica válida para evaluar la contaminación de Santiago.4Pese a las buenas correlaciones, no todos los datos obtenidos por medio del análisis químico de los anillos ofrecen la oportunidad de identificar adecuadamente los eventos de contaminación. Posiblemente sean aquellos datos que correlacionaron con los elementos del MP2,5 en torno a los meses de máxima concentración los que tengan mayor probabilidad de éxito. En este sentido, pareciera que Fe, Zn, Ni y Mo son los trazadores idóneos para extender los registros históricos de contaminación, ya que justamente cumplen con esta característica, además de que permitieron identificar eventos de contaminación relativamente recientes asociados a aumentos en la tasa de crecimiento del parque vehicular y cambios de combustible en la industria.Por otra parte, es importante recalcar que las altas correlaciones con el material particulado no deben ser entendidas exclusivamente en función de la contribución que tienen los elementos en la concentración de éste. Los resultados sugieren que las relaciones que se establecieron entre el MP2,5 y las concentraciones de Ca y Al acumulados en los anillos, responden a los efectos que tiene el material particulado en la acidez del suelo. Sin embargo, para poder confirmar lo anterior, se requiere realizar nuevas investigaciones orientadas al estudio del suelo y de los parámetros meteorológicos que pudieran alterar la absorción de los elementos.
 The geographical and meteorological characteristics of Santiago, combined with the fact that it concentrates more than a third of the total population of Chile and approximately 70% of the industries, impact on the high levels of air pollution in the city, which cause death of more than 1600 people per year.In order to determine the responsibility of emission sources in air quality and assess the effectiveness of the measures taken by the authorities on decontamination, a series of studies have been carried out to establish the relative contribution of each source in function of the elemental composition of the particles. However, the period of analysis is limited by the availability of samples of particulate matter, which has resulted in no studies covering more than 17 continuous years.In this context, Dendrochemistry, a discipline that studies the chemical elements that accumulate in the growth rings of trees exposed to pollution events, emerges as a very useful alternative to cover longer periods of time. A growth ring represents the growth reached by the tree in a calendar year, so measure the concentration of these elements in the rings eventually allows extend the period of analysis to the equivalent of the age of a tree. Nevertheless, for this to be valid, the chemical composition of the ring at least must partially reflects the chemistry of the environment of the year of formation.The objective of this research was to determine the validity of Dendrochemistry as an analytical tool for the evaluation of atmospheric pollution in Santiago, based on the correlation between the concentrations of trace elements accumulated in the growth rings and the data from a monitoring station reference. To do this, samples of Cedrus libani trees from the Quinta Normal Park were collected, which were dated by the crossdating method. The 10 best samples were cut ring by ring and divided into two groups. To determine the concentration of the trace elements in the rings, the ICP-MS technique was used. In total there were 21 elements studied: Na, Mg, Al, K, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Mo, Ag, Cd, Sn, Ba and Pb. Once the concentration of the elements accumulated in the growth rings was known, the degree of association they had with the measurements of particulate matter, obtained from the Parque O'Higgins monitoring station, was determined. To determine the degree of association between the variables, the Pearson correlation coefficient was used as a criterion.After analyzing the data, it is concluded that 85,1% of the samples of the trees presents good correlations with the data of PM2,5, 37,8% presents good correlations with the data of the same accumulated elements in PM2,5, and 42.6% presented good correlations with PM10 data. That is, there is a significant relationship between the variables and, therefore, Dendrochemistry is effectively a valid analytical tool to evaluate Santiago's pollution.Despite the good correlations, not all the data obtained through the chemical analysis of the rings offer the opportunity to properly identify the pollution events. It is probably that the data that correlated with the elements of PM2,5 around the months of maximum concentration will be the data that have a greater probability of success. In this sense, it would seem that Fe, Zn, Ni and Mo are the ideal tracers to extend the historical records of pollution, since they comply with this characteristic, in addition to they were able to identify relatively recent contamination events associated with increases in the rate of vehicle park growth and fuel changes in the industry.6On the other hand, it is important to emphasize that the high correlations with the particulate material should not be understood exclusively in function of the contribution that the elements have in the concentration of the particles. The results suggest that the relationships established between PM2,5 and the concentrations of Ca and Al accumulated in the rings respond to the effects of the particulate matter on soil acidity. However, to be able to confirm this, it is necessary to carry out new investigations oriented to the study of the soil and of the meteorological parameters that could alter the absorption of the elements.