Assessment of heavy metal pollution in sediments from the mampostón sub-watershed (mayabeque, cuba) using X-ray fluorescence analysis / Estudio por fluorescencia de rayos x de la polucion por metales pesados en sedimentos de la subcuenca Mamposton (Mayabeque, Cuba)

Abstract Concentrations of nickel, copper, zinc and lead in surface sediments from 16 stations located in Mampostón sub-watershed (Mayabeque, Cuba) were estimated by X-ray fluorescence analysis. The Cu, Zn and Pb contents in sediments shows a different level of contamination across the studied stations. The application of modified degree of contamination (mCd) allowed to classify the metal pollution in Ganuza and Mampostón rivers and in Pedroso reservoir. The comparison with Sediment Quality Guidelines and toxicity mean quotients shows that 100% of the sediments are associated with the occasional presence of possible adverse effects to human health.

Resumen Se determinan, por Fluorescencia de Rayos X, las concentraciones de Níquel, Cobre, Zinc y Plomo en los sedimentos superficiales de 16 estaciones en la subcuenca Mampostón (Mayabeque, Cuba).Los contenidos de Cu, Zn y Pb en los sedimentos muestran diferentes niveles de contaminación en las estaciones estudiadas. La aplicación del grado de contaminación modificado (mCd) permitió clasificar como alta o baja la contaminación de los ríos Ganuza y Mampostón, así como del embalse Pedroso. La comparación con las Guías de Calidad de Sedimentos y del cociente promedio de toxicidad, mostró que el 100% de los sedimentos estudiados están asociados a la presencia ocasional de posibles efectos adversos a la salud humana.

Caracterización de materiales (pigmentos y cerámicas) para la conservación del patrimonio cultural y social en ciudad de La Habana / Characterization of materials (pigments and ceramics) for the conservation of cultural and social heritage in the city of Havana

RESUMEN Una de las direcciones de aplicación de la Ciencia de Materiales que realiza el Centro de Aplicaciones Tecnológicas y Desarrollo Nuclear CEADEN es el apoyo mediante un grupo de técnicas físicas a la restauración y el mantenimiento de estructuras y objetos de la ciudad de La Habana, entre otras localidades de Cuba, que poseen interés artístico y social . En el presente trabajo se abordan varias aplicaciones en la caracterización de materiales para contribuir a las actividades de conservación del patrimonio cultural e histórico cubano que se encuentra en La Habana. Se presentan dos ejemplos de análisis por las técnicas de Fluorescencia de Rayos X y Difracción de rayos X de los pigmentos de obras en lienzos y de la paleta de una reconocida artista de la plástica cubana; así como el de tejas cerámicas que fueron utilizadas en la restauración de los techos de la residencia conocida como Casa Verde de 5ta Avenida en el Municipio Playa.

ABSTRACT One of the applications in Materials Science carried out at the Center for Technological Applications and Nuclear Development (CEADEN) is the technical support through several methods used, based on applied Physics for the restoration and maintenance of structures and objects holding artistic and social relevance in Havana city. The aim of this paper is to present two examples of X -ray Fluorescence and Diffraction materials characterization, intended to support conservation and restoration activities of the Cuban cultural and historic heritage: analyzed objects were pottery roof tiles for the restoration of the mansion known as The Green House at 5th Avenue, Miramar, as well as pigments from a Cuban fine artist's canvas and palette.

Estudios de contaminación ambiental en La Habana mediante técnicas nucleares y conexas / Assessment of environmental pollution in Havana city using nuclear and related techniques

RESUMEN Se resumen las diferentes experiencias en la aplicación de las técnicas nucleares y conexas en el estudio de diversos problemas ambientales de la Ciudad de La Habana. El análisis medioambiental mediante las técnicas de Análisis por Activación Neutrónica (AAN) y Gamma (AAG), Fluorescencia de Rayos X (FRX), Espectrometría por Absorción Atómica (EAA) y por Inducción de plasma acoplado (ICP), así como la Espectrometría Gamma de Bajo Fondo (EGBF), han permitido obtener información muy relevante sobre el comportamiento de los metales pesados, antibióticos y radionúclidos en los sedimentos marinos y fluviales, suelos urbanos y agrícolas, aguas, arenas de balnearios, polvos urbanos y productos de la agricultura urbana de la ciudad de La Habana.

ABSTRACT Various nuclear and related analytical techniques applied to study different environmental problems in Havana city are presented. The environmental analysis by means of Neutron and Gamma Activation analyses, X-ray Fluorescence Atomic Abortion and Induced Coupled Plasma spectroscopies and Low Background , Gamma Spectrometry, have allowed to obtain important information about the behavior of heavy metals, antibiotics and radionuclides in sediments, urban and agricultural soils, waters, beach sands, urban dusts and agricultural products farmed in the Havana city.

Assessment of heavy metal content in peloids from some Cuban spas using X-ray fluorescence / Estimación del contenido de metales pesados en peloides provenientes de varios balnearios cubanos mediante Fluorescencia de rayos X

Heavy metal (Co, Ni, Cu, Zn and Pb) content in muds from some Cuban spas (San Diego, Elguea, Santa Lucía and Cajío) have been studied using X-ray fluorescence. The measured metal contents are in the same order of magnitude as those reported for average Earth’s upper crust average shales and muds as well as with worldwide reported peloids. The comparison with sediment quality guidelines (SQGs) shows a different degree of pollution for peloids from each studied spa. Nevertheless, the estimated sum of metal/probable effect level value ratios (0.9 - 2.4) correspond to a low potential acute toxicity of contaminants. Therefore, the heavy metal content present in peloids from the studied Cuban spas is not an obstacle for its use with therapeutic purposes

Se estudia mediante la técnica de Fluorescencia de rayos X, el contenido de metales pesados (Co, Ni, Cu, Zn y Pb) en lodos terapéuticos provenientes de varios balnearios cubanos (San Diego, Elguea, Santa Lucía y Cajío). Los contenidos de metales pesados determinados en los lodos terapéuticos se encuentran en el mismo orden que los reportados para lodos y esquistos representativos de la corteza terrestre, así como para lodos utilizados en balnearios internacionalmente. La comparación con las Guías de Calidad de sedimentos muestran diferentes grados de polución para los lodos de cada balneario. Independientemente de ello, los valores de las razones suma de metales/nivel de efecto probable (0,9-2,4) corresponden a un bajo potencial agudo de toxicidad por contaminantes. De esta manera, el contenido de metales pesados presentes en los lodos de los balnearios estudiados no representa impedimento alguno para su uso con fines terapéuticos.

Spatial distribution and contamination assessment of heavy metals in street dust from Camagüey city (Cuba) using X-ray fluorescence / Distribución espacial y estudio de contaminación por metales pesados en polvos urbanos de la ciudad de Camagüey (Cuba) mediante fluorescencia de rayos X

Concentrations of Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Pb and Fe in the street dust from Camagüey city were studied by X-ray .uorescence analysis. The mean Cr, Co, Ni, Cu, Zn and Pb contents in the urban dust samples (97 ± 30, 14 ± 2, 35 ± 36, 94 ± 26, 199 ± 87 and 42 ± 29 mg.kg-1 dry weight, respectively) were compared with mean concentrations in other cities around the world. Spatial distribution maps indicated the same behaviour for Cr-Ni and Pb-Zn-Cu, respectively, whereas the spatial distribution of Co differs from other heavy metals. The metal-to-iron normalization, using Cuban average metal soil contents as background, showed that street dusts from Camagüey city are moderately or significantly Zn-Pb enriched in those areas associated with heavy traffic density and metallurgic plant location. However, the calculation of the potential ecological risk index shows that metal content in Camagüey street dust does not represent any risk for the city population.

Se determinan por fluorescencia de rayos X las concentraciones de Cr, Co, Ni, Cu, Zn y Pb en los polvos urbanos de la ciudad de Camagüey. Los contenidos medios de metales pesados en las muestras de polvos urbanos (97 ± 30, 14 ± 2, 35 ± 36, 94 ± 26, 199 ± 87 y 42 ± 29 mg.kg-1 en peso seco respectivamente) son comparados con las concentraciones medias determinadas en otras ciudades del mundo. Los mapas de distribución espacial indican comportamientos similares para Cr-Ni y Pb-Zn-Cu respectivamente, en tanto la distribución espacial de Co difiere del resto de los metales. La normalización a un metal de referencia, empleando como fondo los valores medios de concentraciones de metales pesados cubanos, mostró que los polvos urbanos de la ciudad de Camagüey tienen un enriquecimiento moderado o significativo de Zn y Pb en aquellas áreas que están asociadas a una elevada densidad del tráfico automotor y a la ubicación de plantas metalúrgicas. El cálculo del índice de riesgo ecológico potencial mostró que el contenido de metales pesados en los polvos urbanos de Camagüey no representa riesgo alguno para su población.

Assessment of heavy metal content in urban agricultural soils from the surrounding of steel-smelter plant using X-ray fluorescenc / Estudio del contenido de metales pesados en suelos urbanos agrícolas adyacentes a una planta de acero mediante fluorescencia de rayos X

Concentrations of Cr, Co, Ni, Cu, Zn and Pb in the topsoils (0-10 cm) from ten farms located in the vicinity of a steel-smelter plant at Cotorro (Havana, Cuba) were measured by X-ray fluorescence analysis. The concentration ranges of Cr, Co, Ni, Cu, Zn and Pb were 54-186, 15-39, 19-137, 50-945, 91-7739 and 21-731 dry weight respectively. The metal mean contents in the farm topsoil samples were compared with metal contents reported for soils from the vicinity of other smelters worldwide. The Metal-to-Iron normalisation and estimation of the integral pollution indexes allowed observing that most metal polluted soils are from those farms, and that their location coincide with the prevalent wind direction in the studied area. The enrichment index values show that metal concentrations in soils from these farms are above the permissible levels for urban agriculture.

Se determinan por fluorescencia de rayos X las concentraciones de Cr, Co, Ni, Cu, Zn y Pb en los suelos superficiales (0-10 cm) de 10 granjas agrícolas, localizadas en la vecindad de la planta de acero del Cotorro (La Habana, Cuba). Los rangos de concentraciones de Cr, Co, Ni, Cu, Zn y Pb fueron de 54-186, 15-39, 19-137, 50-945, 91-7739 y 21-731 de peso seco respectivamente. Los contenidos medios de metales pesados en los suelos superficiales de las granjas se comparan con los niveles de metales pesados reportados en la literatura para suelos adyacentes a plantas de acero. La normalización de los metales al hierro y la estimación del los índices de polución integral, permitió determinar que los suelos contaminados por metales pesados fueron aquellos, cuya ubicación coincide con la dirección predominante de los vientos en la zona estudiada. Los valores delíndice de enriquecimiento mostraron que las concentraciones de metales pesados en los suelos de esas granjas, superan los niveles permisibles para la agricultura urbana.

XRF analysis of sediments from Nuevitas Bay (Cuba): assessment of current heavy metal contamination / Análisis por FRX de sedimentos de la Bahía de Nuevitas (Cuba): evaluación de la contaminación actual por metales pesados

Concentrations of chromium, nickel, copper, zinc and lead in surface sediments from six stations located in Nuevitas Bay (Cuba) were estimated by X-ray fluorescence analysis. The Cr content in sediments shows a strong variation across the studied stations (89-513 ), in contrast with the other elements studied. The application of modified degree of contamination () classifies as moderate the contamination of Nuevitas Bay. The comparison with Sediment Quality Guidelines (SQGs) and toxicity mean quotients shows that 100 % of the sediments are associated with the occasional presence of possible adverse effects to human health.

Se determinan, mediante el análisis por fluorescencia de rayos X, las concentraciones de cromo, níquel, cobre, zinc y plomo en sedimentos superficiales de seis estaciones de la Bahía de Nuevitas en Cuba. El contenido de cromo se determinó con un intervalo de gran variación (89-513 ) en las estaciones estudiadas. La aplicación del grado de contaminación modificado () clasificó la contaminación de los sedimentos de la Bahía de Nuevitas como de “grado moderado”. La comparación con las Guías de Calidad de Sedimentos y del cociente promedio de toxicidad, mostró que el 100 % de los sedimentos estudiados están asociados a la presencia ocasional de posibles efectos adversos a la salud humana.

Bioaccumulation of zinc in crops and its contribution to Zn intake by Cuban population / Bioacumulación de zinc en cultivos y su contribución a la ingestión de Zn por la población cubana

Zinc content and Zn bioaccumulation in crops (rice and some vegetables and condiments) cultivated in 18 Cuban urban and suburban areas are reported. Zinc content in food and the corresponding farming soil samples was determined by X-Ray Fluorescence analysis and by Atomic Absorption spectrometry. The quality of the analysis was verified using the Certified Reference Materials IAEA 393 «Algae¼, MA-B-3/TM «Fish Tissue Lyophilised¼, IAEA V-10 «Hay¼ and IAEA Soil-7. The obtained results show rice, of the studied crops, as the major Zn bioaccumulator and important Zn source in Cuban human diet.

Se reportan los contenidos de zinc y su bioacumulación en cultivos (arroz, vegetales y condimentos) procedentes de 18 áreas de agricultura urbana y suburbana. El contenido de zinc en los alimentos, así como en sus correspondientes suelos de cultivo, fue determinado por Fluorescencia de Rayos X y por Espectrometría de Absorción Atómica. La calidad del estudio se verificó mediante el análisis de los Materiales de Referencia Certificados IAEA 393 «Algae¼, MA-B-3/TM «Fish Tissue Lyophilised¼, IAEA V-10 «Hay¼ e IAEA Soil-7. Los resultados mostraron al arroz, de los cultivos estudiados, como el cultivo de mayor bioacumulación de zinc y como fuente importante de Zn en la dieta de nuestra población.

Assessment of historical heavy metal content in healing muds from San Diego river (Cuba) using nuclear analytical techniques / Estudio del contenido histórico de metales pesados en lodos medicinales del río San Diego (Cuba) mediante técnicas analíticas nucleares

Behavior of heavy metals (Fe, Co, Ni, Cu, Zn and Pb) content in -dated healing mud profiles from San Diego river outlet (western Cuba) has been studied using X-ray fluorescence analysis. Iron-normalized enrichment factors indicate the Co, Ni, Cu and Zn natural origin (Enrichment Factor ¼ 1), reflecting a low anthropogenic impact to the area in the last 100 years. A minor lead enrichment (EF = 2) in the last few decades was determined. The heavy metal levels in most recent mud (0-5 cm, on mg.kg-1 dry weight) were: Co = 18 ± 2, Ni = 62 ± 8, Cu = 52 ± 2, Zn = 72 ± 4 and Pb = 28 ± 2. The comparison with reported Earth’s upper crust average shales and muds, and with data reported for different muds used for medical purposes shows that heavy metal content in San Diego River mud is suitable for its use with therapeutic purposes.

Se determinan los niveles de metales pesados (Fe, Co, Ni, Cu, Zn y Pb) en perfiles de sedimentos del río San Diego, fechados con la técnica de y mediante la técnica de Fluorescencia de Rayos X. La normalización al hierro de los contenidos de metales pesados indicó el origen natural de los elementos Co, Ni, Cu y Zn, así como un muy moderado enriquecimiento en Pb, reflejando el bajo impacto antropogénico que ha tenido esta área en los últimos 100 años. Los niveles de metales pesados en los lodos más recientes (0-5 cm, en peso seco) fueron: Co = 18 ± 2, Ni = 62 ± 8, Cu = 52± 2, Zn = 72 ± 4 y Pb = 28 ± 2. La comparación con los contenidos de metales pesados, reportados en la literatura en lodos de uso medicinal, mostró que el contenido de metales pesados en los lodos del río San Diego es aceptable para su empleo con fines terapéuticos.

Evaluation of the hurricanes Gustav and Ike impact on healing mud from San Diego river using nuclear and geochemical techniques / Evaluación del impacto de los huracanes Gustav e Ike sobre los lodos medicinales del río San Diego mediante técnicas nucleares y geoquímicas

ABSTRACT Effects induced by hurricanes Gustav and Ike on the characteristics of the San Diego River mud have been studied. X-ray fluorescence analysis, gamma spectrometry and the measurement of some physical andchemical characteristics in mud samples, collected before and after the hurricanes, show that the hurricanes induced changes not only in mud major composition but also in some other mud characteristics. The average sedimentation rate determined by gamma spectrometry in San Diego River outlet allowed to estimate that the original mud characteristics will be recovered no sooner // earlier than after 5-7 years. Further studies on the influence of changes in mud characteristics and in its therapeutic properties as a result of the impact of hurricanes are recommended as well.

RESUMEN Se estudian los efectos inducidos por los huracanes Gustav e Ike en las características principales de los lodos del río San Diego. La fluorescencia de rayos X, la espectrometría gamma y la medición de varios parámetros físico-químicos de lodos, colectados antes y después del paso de los huracanes en septiembre del 2008 mostraron que los huracanes provocaron cambios en la composición mayoritaria y en otras características de los lodos. La tasa de sedimentación promedio determinada por espectrometría gamma en la desembocadura del río San Diego permitió estimar que las características originales de los lodos medicinales no se recobrarán hasta dentro de 5-7 años. Se recomienda estudiar cómo influyen en las propiedades terapéuticas de los lodos, los cambios ocurridos en sus características producto del impacto de los huracanes.

Biomonitoreo de la contaminación atmosférica en La Habana durante la campaña 2004-2005 / Biomonitoring of the atmospheric pollution in Havana during 2004-2005 survey

RESUMEN Para evaluar la calidad del aire en La Habana se utilizó como bioindicador una especie de liquen epífi to (physcia alba sp.) que crece sobre Palma real (Roystonea regia). Se colectó un total de 225 muestras de líquenes en 181 sitios seleccionados de acuerdo con las condiciones de contaminación por tráfi co y actividades industriales. Se determinaron las concentraciones de 15 elementos (Na, Mg, Al, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Sr, Cd and Pb), empleando espectrofotometría de absorción atómica, fluorescencia de rayos X por refl exión total y voltametría de redisolución anódica. Se aplicaron métodos estadísticos (componentes principales) a los resultados analíticos y se obtuvieron y seleccionaron varios factores. Por último se presentan mapas con los perfiles de distribución elementales y de factores y su posible correlación con distintas fuentes de contaminación.

ABSTRACT An epiphytic lichen (physcia alba sp.) grown over Royal Palm (Roystonea regia) tree was used as bioindicator of air quality in Havana City. A total of 225 lichen samples were collected in 181 selected sites according to traffic and industrial conditions. The concentrations of 15 elements (Na, Mg, Al, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Sr, Cd and Pb) were determined by Atomic Absorption Spectrophotometry, Total Reflection X-Ray Fluorescence and Anodic Stripping Voltammetry. Principal Component Analysis was applied to analytical results and some factors were obtained. Finally, maps with lichen elemental contents and factors’ patterns are presented. Several possible pollution sources were identified.