Radioisótopos para analizar la evolución de los ríos de Brasil

Investigadores del Centro Nacional de Aceleradores (CNA), la Universidad de Sevilla y la Universidade Estadual Paulista han realizado un estudio de la evolución de las cuencas de los principales ríos de Brasil, como el Amazonas o el Corumbataí, utilizando elementos radioactivos como el plomo 210. Este elemento procede de la cadena de desintegración radioactiva natural, y ofrece información sobre la contaminación por metales pesados, flujos de contaminantes o tasas de erosión. Este estudio cubre los últimos 150 años.
"Con el uso de elementos radiactivos como el plomo-210 podemos conocer la evolución temporal de la sedimentación en las cuencas hidrográficas", indica el investigador del CNA, Rafael García-Tenorio. En este trabajo se han analizado columnas sedimentarias de distintas cuencas de ríos brasileños como el Amazonas o el Corumbataí, procediendo a la datación de sus estratos por el método de plomo-210.
El motivo por el cual se emplea este elemento radiactivo 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.
En la serie de decaimiento del uranio-238 a través de distintas desintegraciones, esto es, mediante la emisión de distintos tipos de partículas (electrones o núcleos de helio), el uranio llega a uno de sus 'hijos' o '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.

Herramienta para geólogos

Se considera que el aporte del plomo-210 a la atmósfera es constante, aunque hay factores que pueden hacer que esta cantidad varíe de un lugar a otro, como 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 se extiende 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 posteriormente innumerables estudios para datar sedimentos en lagos. 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. 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 sucede a intervalos iguales de tiempo, sino que obedecen a leyes estadísticas. Así podemos determinar la velocidad a la que ocurre un proceso de decaimiento en una muestra radioactiva, proporcional al número de núcleos radioactivos presentes.

Resultados

En este trabajo se han analizado 18 perfiles sedimentarios de los ríos Amazonas, Corumbataí, Atibaia y Riberão dos Brages. Para ello se han determinado las cantidades de plomo-210 existentes en las muestras. Se utilizaron dos modelos propios de sedimentación desarrollados para la datación por plomo-210, el modelo de Sedimentación Constante (CS) y el de tasa constante de aporte (CRS). Estos modelos, bajo ciertas hipótesis, 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 obtenidos verifican que los tiempos de deposición de sedimentos eran los esperados, encontrándose además que el aumento de algunos compuestos coincidía con la disminución de los óxidos de silicio y viceversa. De este modo, se puede usar las fluctuaciones de concentración de estos elementos como un 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. 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.