Una tesis doctoral sobre el arsénico en 'Tierra de Pinares'

La investigadora del Departamento de Química Analítica de la Universidad de Valladolid (UVa) María Concepción Carretero Rivera ha defendido hoy lunes, 18 de enero, su tesis doctoral titulada ‘Hidrogeoquímica de aguas subterráneas de un sector de la Cuenca del Duero con altos niveles de arsénico’. El trabajo profundiza en el origen y los mecanismos de dispersión del arsénico, un contaminante que la Organización Mundial de la Salud (OMS) sitúa entre las diez sustancias químicas más preocupantes para la salud pública, en los acuíferos de la comarca de Tierra de Pinares, que comprende zonas del norte de la provincia de Segovia, el sur de la provincia de Valladolid y el este de la provincia de Ávila. El trabajo ha sido dirigido por los profesores del Departamento de Química Analítica María del Sol Vega Alegre y Rafael Pardo Almudí.

Para saber más: Noticias UVa

La controversia Fosfato-Arseniato finaliza/The Phosphate/Arsenic controversy ends

Una diferencia de pocos grados en un ángulo de un enlace de hidrógeno evita que las bacterias absorban arseniato en vez de fosfato según un nuevo estudio publicado el 3 de octubre en Nature.
El arseniato es estructuralmente muy similar al fosfato, pero nuevas investigaciones muestra que algunas proteínas responsables de la incorporación de fosfato son incapaces de manejar el ligeramente más grande arseniato, que distorsiona un enlace de hidrógeno clave permitiendo que ciertas especies de bacterias crezcan en ambientes con elevado arseniato.
Los resultados "muestran como un guarda [proteína] mantiene al arseniato fuera [de bacterias], de forma que los niveles no se acumulan y las bacterias no tengan que preocuparse por los efectos tóxicos", según Ronald Viola, un químico de la Universidad de Toledo que no participó en la investigación.
El estudio acaba definitivamente con un artículo de Science de 2010, en el que investigadores de la NASA afirmaron haber descubierto una cepa de la bacteria Halomonas en el Lago Mono (California), que usaba arseniato en lugar de fosfato en el esqueleto de su ADN. El estudio organizó un enorme revuelo en la comunidad científica,generando muchas críticas. Los hallazgos fueron posteriormente refutados por varios estudios, aunque el artículo no ha sido retirado.
El nuevo trabajo proporciona una explicación mecanicista de cómo las bacterias del Lago Mono recolectan el suficiente fosfato de su entorno para crecer, a pesar de los altos niveles de arseniato en el agua. El fosfato es esencial para la vida, y forma parte de la molécula clave para la energía celular, el trifosfato de adenosina (ATP), y del esqueleto del ADN. Aunque el arseniato es similar en tamaño y estructura al fosfato, sus compuestos son mucho menos estables. Como resultado, si las enzimas incorporar arseniato en ATP, por ejemplo, se producirá en un ciclo "inútil", según explica el primer firmante del trabajo, Mikael Elias del Instituto de Ciencia Weizmann de Israel, puesto que la célula no obtiene energía a pesar de sus esfuerzos, ya que la molécula basada en arseniato se degrada rápidamente.
Después de que el polémico estudio polémico del pasado año afirmara refutar ese dogma, Elias y el líder del estudio, Daniel Tawfik, comenzaron a investigar las estrategias que utilizan las bacterias para evitar cometer ese error. Los investigadores pensaron en las proteínas fosfatadas (PBP o Protein-Bonded-Protein), que forman que forman parte de la cadena de transporte que las bacterias utilizan para incorporar fosfato del entorno. Clonaron PBPs procedentes de diferentes especies de bacterias, incluyendo Pseudomonas fluorescens, que mueren con niveles elevados de arseniato, y dos de GFAJ-1, la cepa tolerante al arseniato del Lago Mono. Comprobaron a continuación la capacidad de los diversos PBPs para discriminar entre el fosfato y arseniato, encontrando que la mayoría tenía una selectividad hacia el fosfato de 500 a 850 veces. Aún más impresionante, la PBP-2 de GFAJ-1 , que está sobre-regulada cuando hay poco fosfato, demostró ser 4.500 veces más selectiva para el fosfato que para el arseniato. Esta extremada selectividad es la que, presumiblemente, permite a la bacteria GFAJ-1 sobrevivir en condiciones de alto arseniato uniéndose solo al fosfato, por escaso que sea éste.
El siguiente paso fue descubrir cómo los PBPs distinguenr entre arseniato y fosfato. El arseniato es sólo un 4 por ciento aproximadamente más grande que el fosfato en volumen, lo cual es una de las razones por lo que algunas proteínas tienen dificultades para distinguir entre los dos. La cristalografía de rayos X demostró que el PBP de P. fluorescens unió las dos moléculas con sólo sutiles diferencias, que Elias no habría percibido si sus datos ristalográficos no hubieran tenido una resolución de menos de un angstrom. Pero los investigadores pudieron ver en las detalladas imágenes que, en comparación con el fosfato, el arseniato dejó uno de los 12 enlaces de hidrógeno de la zona de unión fuera de alineamiento. "Los ángulos de enlace son muy importantes en los enlaces de hidrógeno " según Elías, que añadió que esta estrategia para discriminar entre los iones fosfato y arseniato "no tiene precedentes que yo sepa."
Según Ken Scott, un biólogo molecular de la Universidad de Auckland (Nueva Zelanda) que no participó en la investigación, "las diferencias en los ángulos de enlace son realmente muy pequeñas, pero para una buena actividad catalítica, sabemos que los ángulos de enlace deben estar exquisitamente alineados, y esto parece ser lo mismo para las proteínas de unión".
Según Elias, las implicaciones de esta investigación son de dos tipos. Primero y por supuesto, complementa lo que se conoce acerca de cómo las bacterias resisten la toxicidad al arseniato: "Si el veneno está fuera, la primer línea de resistencia consiste en no introducirlo". En segundo lugar, Elías está entusiasmado con la posibilidad de aplicar esta estrategia discriminadora a la biología sintética, lo que tal vez permita a los científicos evitar los efectos secundarios diseñando fármacos con alta selectividad de unión a los objetivos adecuados.
Además, este trabajo, así como la serie de estudios que aportaron evidencias que contradecían el artículo inicial de Science sobre las bacterias del Lago Mono, demuestra que "la ciencia está funcionando como se supone que debe hacerlo", dijo Viola. "Haces una observación, construyes a una hipótesis, y la compruebas".

A few degrees difference in a single hydrogen bond angle prevents bacteria from importing arsenate in place of phosphate, according to a new study published (October 3) in Nature. Arsenate is structurally very similar to phosphate, but the new research shows that certain proteins responsible for importing phosphate are unable to handle arsenate’s slightly larger size, which warps a key hydrogen bond, allowing certain bacterial species grow in high-arsenate environments.
The findings “show how a gatekeeper [protein] keeps arsenate out [of bacteria], so levels don’t accumulate and the bacteria don’t have to worry about toxic effects,” said Ronald Viola, a chemist at the University of Toledo who was not involved in the research.
The study drives a nail in the coffin of a 2010 Science paper in which NASA researchers claimed to have discovered a strain of Halomonas bacteria in Mono Lake, California, that incorporated arsenate, instead of phosphate, into its DNA backbone. The study generated a stir in the scientific community, drawing much press and criticism. The findings were subsequently refuted by several studies, though the paper has not been retracted.
The new work provides a mechanistic explanation for how the bacteria in Mono Lake glean enough phosphate from their environment to grow, despite the high levels of arsenate in the water. Phosphate is essential to life, being incorporated into cells’ key energy molecule, adenosine tri-phosphate (ATP), and the DNA backbone. While arsenate is similar in size and structure to phosphate, its compounds are much less stable. As a result, if the enzymes incorporate arsenate into ATP, for example, it will result in a “futile” cycle, explained first author Mikael Elias of the Weizmann Institute of Science in Israel—the cell gets no energy from its efforts because the arsenate-based molecule quickly degrades.
After last year’s controversial study claimed to refute this dogma, Elias and study lead Daniel Tawfik began investigating strategies bacteria use to avoid making this mistake. The researchers turned to phosphate-binding proteins that are part of the transport chain bacteria use to import phosphate from the environment. They cloned phosphate-binding proteins (PBPs) from different species of bacteria, including one from Pseudomonas fluorescens, which are killed by high levels of arsenate, and two from GFAJ-1, the arsenate-tolerate strain from Mono Lake. They then tested the ability of the various PBPs to discriminate between phosphate and arsenate, finding that most had a 500- to 850-higher fold selectivity for phosphate. Even more impressive, GFAJ-1’s PBP-2, which is upregulated in low-phosphate conditions, showed 4,500-fold selectivity for phosphate over arsenate. This extreme selectively presumably allows GFAJ-1 bacteria survive in high-arsenate conditions by binding only phosphate, rare as it may be.
The next step, said Elias, was to figure out how the PBPs distinguish between arsenate and phosphate. Arsenate is only about 4 percent bigger than phosphate by volume, which is one reason some proteins find it difficult to distinguish between the two, Elias explained. X-ray crystallography showed that the PBP from P. fluorescens bound the two molecules with only subtle differences—differences Elias would have missed if his crystallography data hadn’t achieved sub-angstrom resolution. But in the detailed images, the researchers could see that, compared to phosphate, arsenate threw one of the 12 hydrogen bonds in the binding pocket out of alignment.“In hydrogen bonds, the binding angles are very important,” explained Elias, who added that this strategy for discriminating between ions like arsenate and phosphate is “unprecedented to my knowledge.”
“The differences in the bond angles are really quite small, but for good catalytic activity, we know bond angles need to be exquisitely aligned, and it appears to be the same for binding proteins,” said Ken Scott, a molecular biologist at the University of Auckland in New Zealand who was not involved in the research.
The implications of the research are two-fold, said Elias. First, of course, it complements what’s known about how bacteria resist arsenate toxicity: “If the poison is outside, the first level of resistance is not to take it in.” Second, Elias is excited about the potential for applying this discrimination strategy to synthetic biology, perhaps allowing scientists to avoid side-effects by designing drugs with high binding selectivity to the appropriate targets.
Furthermore, this work, as well as the spate of papers providing contradictory evidence to the initial Science paper on the Mono Lake bacteria, demonstrates that “science is working the way it’s supposed to work,” said Viola. “You have an observation, come up with a hypothesis, and test it.”

Tomado de/Taken from The Scientist

Resumen de la publicación/Abstract of the paper
The molecular basis of phosphate discrimination in arsenate-rich environments
M Elias, A Wellner, K Goldin-Azulay, E Chabriere, JA Vorholt, TJ Erb and DS Tawfik
Nature (2012) doi:10.1038/nature11517
Published online 03 October 2012
Abstract
Arsenate and phosphate are abundant on Earth and have striking similarities: nearly identical pKa values, similarly charged oxygen atoms, and thermochemical radii that differ by only 4%. Phosphate is indispensable and arsenate is toxic, but this extensive similarity raises the question whether arsenate may substitute for phosphate in certain niches. However, whether it is used or excluded, discriminating phosphate from arsenate is a paramount challenge. Enzymes that utilize phosphate, for example, have the same binding mode and kinetic parameters as arsenate, and the latter’s presence therefore decouples metabolism. Can proteins discriminate between these two anions, and how would they do so? In particular, cellular phosphate uptake systems face a challenge in arsenate-rich environments. Here we describe a molecular mechanism for this process. We examined the periplasmic phosphate-binding proteins (PBPs) of the ABC-type transport system that mediates phosphate uptake into bacterial cells, including two PBPs from the arsenate-rich Mono Lake Halomonas strain GFAJ-1. All PBPs tested are capable of discriminating phosphate over arsenate at least 500-fold. The exception is one of the PBPs of GFAJ-1 that shows roughly 4,500-fold discrimination and its gene is highly expressed under phosphate-limiting conditions. Sub-ångström-resolution structures of Pseudomonas fluorescens PBP with both arsenate and phosphate show a unique mode of binding that mediates discrimination. An extensive network of dipole–anion interactions, and of repulsive interactions, results in the 4% larger arsenate distorting a unique low-barrier hydrogen bond. These features enable the phosphate transport system to bind phosphate selectively over arsenate (at least 103 excess) even in highly arsenate-rich environments.

Bangladesh y el arsénico/Arsenic and Bangladesh

Un viejo problema de contaminación medioambiental causado por una  politica equivocada de explotación de acuíferos.

An old environmental pollution problem caused by a wrong aquifer exploitation politics

 

Más información en/More information at Banglapedia - Arsenic problem at Bangladesh

La controversia Fósforo-Arsénico

Durante el mes de diciembre pasado, tuvo lugar una controversia científica que en vez de tener lugar en los medios académicos, se desarrollo fundamentalmente en los medios de comunicación y en internet. El tema no era para menos: el presunto hallazgo de una bacteria terrestre que parecía capaz de sustituir el fósforo (P) por el arsénico (As) en la estructura de su ADN.

P y As son elementos con propiedades químicas similares, como podría predecir cualquiera que haya estudiado Química en Bachiller y recuerde que el As se encuentra debajo del P en la misma columna del Sistema Periódico. No obstante, un paradigma habitual de la Química de la vida, dice que cualquier pequeña modificación en la estructura química de las sustancias implicadas en la misma (y el ADN es una de ellas) resulta inviable, al cambiar tanto la estructura como la reactividad de las sustancias modificadas. Por tanto, el anuncio de un hallazgo de esas características tiene implicaciones tan importantes, que el interés del mundo académico-científico por la noticia estaba asegurado de antemano.


Pero además la investigación estaba financiada por la NASA, lo que añadía un aspecto mediático especial. La agencia espacial norteamericana es muy dada a las conferencias de prensa y a los anuncios extraordinarios (¡sobre todo cuando llega la hora de la elaboración de los presupuestos económicos en USA!) y orquestó una campaña publicitaria centrada alrededor de una conferencia de prensa, prevista para el día 2 de diciembre de 2010, en la que se anunciaría lo que la NASA calificó como un 'descubrimiento astrobiológico que tendría un gran impacto en la búsqueda de pruebas de vida extraterrestre'. La campaña incluía además el 'embargo' del correspondiente artículo científico en la revista SCIENCE, una revista muy dada a publicar artículos científicos rompedores y de vanguardia. Todo ello disparó especulaciones salvajes acerca del descubrimiento de vida alienígena fuera de nuestro planeta.



El show no defraudó, como tampoco el artículo en Science con un título ilustrativo "Una bacteria que puede crecer utilizando Arsénico en lugar de Fósforo” (A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus) (1) y un resumen que incluía las siguientes afirmaciones: “Describimos una bacteria, la variedad GFAJ-1 de la Halomonadaceas, aislada en el Lago Mono, California, que cambia arsénico por fósforo para sostener su crecimiento. Nuestros datos muestras evidencias de arseniato en macromoléculas que normalmente contienen fosfato, más notablemente ácidos nucleicos y proteínas. Este cambio en una de los bio-elementos mayoritarios, podría tener profunda importancia evolutiva y geoquímica” (... we describe a bacterium, strain GFAJ-1 of the Halomonadaceae, isolated from Mono Lake, CA, which substitutes arsenic for phosphorus to sustain its growth. Our data show evidence for arsenate in macromolecules that normally contain phosphate, most notably nucleic acids and proteins. Exchange of one of the major bio-elements may have profound evolutionary and geochemical significance).

En el pasado, un anuncio así casi habría pasado desapercibido y las reacciones se habrían producido unos meses más tarde y dentro del entorno científico, pero estamos en pleno auge de la Web 2.0 y las reacciones fueron inmediatas. Así, después de las primeras reacciones en plan laudatorio, no tardaron en comenzar las primeras críticas y se produjo una vorágine en la que entraron en primer lugar los medios de comunicación a través de sus páginas de divulgación, y casi inmediatamente después los blogs de divulgación científica y los que mantenidos por científicos, bioquímicos, químicos, exobiólogos, geoquímicos, etc., relacionados con el presunto descubrimiento.
Haciendo abstracción de las críticas a las interpretaciones iniciales sobre vida alienígena, más propias de la ciencia-ficción, las objeciones científicas al artículo se han centrado en:
(1) Pobre calidad de los resultados experimentales aportados, que van desde la utilización de medios de cultivo contaminados con fosfato, al empleo de métodos no concluyentes o la utilización de técnicas analíticas no adecuadas
(2) La elevada velocidad de hidrólisis de los arseniatos, que haría que un ADN con As se desmoronara en diez minutos. Eso hace esas estructuras inviables en la práctica por su inestabilidad y además hubiera impedido que Wolfe-Simon y sus col. hallaran fragmentos grandes de ADN, como describen en la publicación.
(3) La bacteria estudiada pertenece a un grupo convencional de bacterias basadas en ADN con P. Si el ADN de GFAJ-1 contuviera As, el mayor tamaño iónico de éste y la mayor longitud de los enlace As-O frente a los P-O, haría que las enzimas tipo ADN-polimerasa, no pudieran funcionar correctamente por problemas estéricos.

Todo permite pues pensar por ahora y a falta de otros estudios experimentales por grupos independientes, el que nos encontramos como mucho ante el caso de una bacteria que es capaz de sobrevivir en un ambiente con As, pero que no lo incorpora en su ADN.

¿Y la polvareda levantada es normal? Lo cierto es que la comunicación científica basada en la revisión por pares (peer-review) funciona siempre así, pero a un ritmo mucho más lento. Cada nueva publicación sufre un escrutinio inicial por los revisores (reviewers o referees) de la revista en la que se pretende publicar, que buscan debilidades en la experimentación, en el tratamiento de los resultados o en la lógica que lleva a las conclusiones finales. Pero esto es solo el principio, pues una vez superada esa fase y publicado el trabajo, las ideas expuestas pueden ser rebatidas, ser simplemente olvidadas si no son ciertas o aguantar el paso del tiempo sirviendo de germen a nuevas investigaciones. Cuando se trata de investigaciones o estudios que ponen en cuestión algunos de los paradigmas existentes, este proceso se lleva a cabo con más intensidad (algunos dirían con más saña). Pero lo peculiar en este caso, es que la discusión ha tenido lugar de una forma mucha más pública que lo habitual.

Queda reflexionar ahora acerca de si la inmediatez de la web 2.0 es lo más adecuado para la reflexión serena y la crítica seria de las publicaciones científicas. Lo que sí que resulta obvio, es que los anuncios espectaculares basados en despliegues mediáticos, son más susceptibles de generar situaciones como la que se ha vivido con este asunto. Lo sucedido en diciembre no parece haber gustado ni a los autores ni a la NASA, que hubieran deseado mantener la controversia en los cauces habituales, pero visto con un poco de perspectiva, era lo que cabría esperar.

Para saber más
(1) El paper de la discordia (A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus)

(2) Un resumen día a día y minuto a minuto de las reacciones generadas (Fallout from Nasa's 'arsenic bacteria')

(3) Todos los links del asunto en un único blog ( Arsenic Bacteria link-dump)

Elementos traza en el Monte Everest/Trace elements on Mount Everest

Los científicos han encontrado niveles dañinos de metales pesados contaminantes en lugares remotos del monte Everest, una indicación de las grandes distancias que la contaminación atmosférica industrial puede recorrer.
Según los investigadores de la Universidad de Southern Maine en Gorham, todas las muestras de nieve recogidas entre los 5.334 y 7.772 metros metros de altitud contienen niveles de cadmio y de arsénico superiores a los valores permitidos en los E.E.U.U., mientras que las muestras de suelo contienen niveles perniciosos de cadmio.
De acuerdo al estudio, publicado en la revista Soil Survey Horizons, los niveles de las toxinas son mayores según nos acercamos a la cumbre de la montaña, lo que parece indicar que fueron transportados por vientos de gran altitud desde zonas industriales asiáticas.
Los investigadores señalan que estos resultados son preocupantes porque los escaladores y montañeros utilizan nieve derretida para obtener agua potable y porque los fuertes vientos pueden también levantar las toxinas desde el suelo.
En este caso, la cuestión no radica en la ingestión temporal de agua contaminada con elementos tóxicos. El problema es que uno de los rincones más salvajes e inaccesibles de nuestro planeta ha sido ya contaminado por la mano del hombre.

Scientists have found harmful levels of heavy metal pollutants on remote reaches of Mount Everest, an indication of the great distances industrial air pollution can travel.
Every snow sample collected at altitudes between 5,334 and 7,772 meters (17,500 to 25,498 feet) contained levels of cadmium and arsenic that exceeded U.S. safety standards, according to researchers at the University of Southern Maine in Gorham, while every soil sample contained unsafe levels of cadmium.
According to the study, published in the journal Soil Survey Horizons, toxin levels were highest toward the top of the mountain, which suggests that high-altitude winds had carried the toxins from Asian industrial sites.
Researchers called the results a reason for concern because mountaineers rely on melted snow for drinking water and high winds may also kick up toxins located in the soil.
In this case, the question is not the temporal comsuption of water polluted with toxic elements. The problem is that one of the more inaccessible and wild places of our planet is also polluted by anthropogenic causes!

Tomado de/Taken from Environment360

Abstract of the paper
Trace Element Deposition on Mount Everest
B. Yeo and S. Langley-Turnbaugh
Soil Survey Horizons
The objective of this study of the North Ridge of Everest was to examine trace element concentrations and altitudinal trends in soil and snow. Mount Everest was selected because its remote location and extreme elevation isolates it from localized pollution sources. Soil samples were collected on the Rongbuk glacier of Mount Everest (Qomolangma) from 5334 to 6553 m, and fresh surface snow samples (0–10 cm) were collected along the climbing route of the northeast ridge from 6858 m to 7752 m. The samples were analyzed for Pb, Zn, Cd, Ni, Cr, Co, Cu, As, Mn, Hg, and V using inductively coupled plasma spectroscopy. Results show that As and Cd are both above USEPA drinking water guidelines in all snow samples, and arsenic is above the USEPA soil screening guidelines in all soil samples. There was a clear trend in element variation in the soil samples, with the highest concentrations found at 5944 m. There was no clear trend detected in the snow samples, possibly due to vertical mixing of surface snow. Anthropogenic sources are suspected to have contributed to the elevated concentrations of both cadmium and arsenic.

Arsenic problem at Bangladesh

Tomado de/Taken from SOS Arsenic.net

Bangladesh, uno de los países más pobres y densamente poblados del mundo, sufre habitualmente inundaciones, tormentas marinas, hambre y enfermedades. Actualmente se enfrenta al envenenamiento accidental de al menos 85 de sus 125 millones de habitantes debido a la contaminación del agua de consumo con arsénico.
La magnitud del desastre es superior a la los accidentes de Bhopal o Chernobyl y la epidemia de cáncer, originado por la contaminación por arsénico, no ha hecho más que comenzar. El programa de mitigación de arsénico financiado por el Banco Mundial y otros donantes sufre, por desgracia, de ineficiencia, burocracia, corrupción, incapacidad, falta de profesionalidad, etc... Por el momento, ningún programa de ayuda ha llegado al pueblo.
La llamada "Revolución Verde" (fertilizantes, pesticidas, semillas, agua) introducida desde el norte, ha contaminado probablemente el agua del subsuelo de Bangladesh y la India. Las organizaciones responsables de la instalación de pozos en estos dos países, no prestaron bastante atención a la calidad del agua subterránea. Así, la organización extranjera que comprobó la calidad del agua de pozo, ni siquiera hizo análisis de arsénico aunque, de forma irónica, sí que los hizo al estudiaar el acuífero de Londres en 1992, lo cual apunta ciertamente a que ellos son en parte responsables de la situación actual.



Bangladesh one of the poorest and most densely populated countries in the world, is beset by floods, tidal storms, famine and disease (outbreak of new disases such as malaria and dengu fever). Now it is confronting the accidental poisoning of as many as 85 million of its 125 million people with arsenic-contaminated drinking water.
The scale of disaster in Bangladesh is beyond that of the accidents in Bhopal and Chernobyl and the epidemic of arsenic related cancer has just begun. The arsenic mitigation programme, financed by the World Bank/donors, is hopelessly subject to inefficiency, bureaucracy, corruption, lack of capacity, lack of capabilities, lack of professionalism, etc. So far, no programme aid has reached the people.
"Green Revolution" known as the "Fertiliser, Pesticide, Seed, Water" introduced by the North (Green Revolution) possibly contaminated ground water of Bangladesh and India. The organizations responsible to set up tube wells in these two nations had not paid enough attention towards testing the underground water quality. During the 80 and 90, the foreign organization which tested the quality of tube well water in Bangladesh did not even conduct the tests for arsenic. The organization did not test for arsenic during the 1992 survey either. Ironically, in 1989, the same organization tested for arsenic in a London aquifer. This certainly points at their share of responsibility towards today situation.

Más en /More at SOS Arsenic.net

GROUNDWATER ARSENIC CONTAMINATION IN BANGLADESH: CAUSES, EFFECTS AND REMEDIATION

Fraccionamiento químico/Chemical fractionation

Durante los días 20 a 22 de julio se ha celebrado en San Sebastián la XV Reunión de la Sociedad Española de Química Analítica (S.E.Q.A.). Durante la reunión, nuestro grupo de investigación presentó dos comunicaciones en forma de cartel que versaron sobre fraccionamiento químico de arsénico en suelos de la Comarca de Tierra de Pinares: "OCCURRENCE AND FRACTIONATION OF ARSENIC IN SOILS OF AN ARSENIC AFFECTED AQUIFER AND ITS RELATION WITH SOIL GEOCHEMISTRY" , y sobre el uso de técnicas quimiométricas multivariantes para la interpretación de resultados de fraccionamiento químico de metales pesados "INTERPRETATION OF BCR-SM&T CHEMICAL FRACTIONATION RESULTS by TWO-WAY AND THREE-WAY PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS"
From 20 to 22 of july, the XV Meeting of the Spanish Society of Analytical Chemistry (S.E.Q.A.) was hold in San Sebastián (Spain). During the meeting, our research group preseted two poster presentations about chemical fractionation of Arsenic in soils of Tierra of Pinares shire: "OCCURRENCE AND FRACTIONATION OF ARSENIC IN SOILS OF AN ARSENIC AFFECTED AQUIFER AND ITS RELATION WITH SOIL GEOCHEMISTRY" and about the use of multivariate chemometric techniques for the interparetation of chemical fractionation of heavy metals in soils: "INTERPRETATION OF BCR-SM&T CHEMICAL FRACTIONATION RESULTS BY TWO-WAY AND THREE-WAY PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS "
Más información en/ More information at XV SEQA

El problema del arsénico en Castilla y León/The arsenic problem in Castilla y León (Spain)

Resumen de la Comunicación presentada al "2nd International Congress ARSENIC IN THE ENVIRONMENT" , celebrado en Valencia, España, Mayo 2008.

Hydrochemistry of groundwater from the Tierra de Pinares region (Douro basin, Spain) affected by high levels of arsenic
Marisol Vega, Concepción Carretero, Luis Fernández, Rafael Pardo, Enrique Barrado, Luis Debán
Department of Analytical Chemistry, Faculty of Sciences, University of Valladolid. Ps. Prado de la Magdalena, s/n. 47005-Valladolid, Spain. E-mail: solvega@qa.uva.es

The occurrence of high arsenic levels in groundwater from the Tierra de Pinares region (Castilla y León, Spain) , has prompted an investigation into the hydrogeochemistry of the aquifer in order to understand the sources and mobilization pathways of this element.

A confined area of the Tierra de Pinares region covering the municipalities of Mata de Cuellar, Vallelado and San Cristóbal de Cuellar (Segovia province, Spain) was selected to investigate the groundwater hydrochemistry. More than 80 sampling points, including shallow dug wells, deep drilled wells and springs were located and sampled twice (August 2002 and June 2003). Twenty hydrochemical variables were determined, including pH, conductivity, temperature, dissolved oxygen, arsenic, vanadium, major cations and anions, iron and manganese.

Two shallow aquifers, alluvial (Ca-Mg-SO4-HCO3) and carbonated (Ca-Mg-HCO3), exist in the area hydraulically interconnected, and below them there is a deep detritic aquifer (Na-HCO3). The distribution of As in groundwater varies widely: 16% of the water points sampled contained less than 10 μg/L As, all of them belonging to the carbonated aquifer; 10-50 μg/L As was found in 25% of the sampling points; As levels of 50-200 g/L occurred in 47% of the sampling points; and 12% of the wells analysed contained As levels higher than 200 μg/L (all of them in the alluvial aquifer). The highest arsenic contents were found in the alluvial aquifer (maximum concentration, 385 μg/l), but maximum mean values correspond to the detritic aquifer (90 &mug/l).

The correlations of As with other hydrochemical variables were investigated by principal component analysis and cluster analysis and allowed to elucidate the mechanisms that likely contribute to the mobilization and dispersion of arsenic in the aquifer. Within the distinct mechanisms that can lead to the release of arsenic from the parent rock to the groundwater the one dominating here seems to be the development of high pH (>8.5) conditions as a combination of mineral weathering and high evaporation rates. This pH change leads to the release of adsorbed As species (mainly AsV) and other anion-forming elements from clays and, in less extent, from iron and manganese oxides. The large concentrations of bicarbonate and sulphate found in groundwater can enhance the desorption of As because of competitive effects.

The intense exploitation of both the deep and shallow aquifers and the recirculation of irrigation excess water cause an important mixing of groundwater from different aquifers and hence increase the mobility and dispersion of arsenic in the environment.

Acknowledgements
The authors wish to thank the economical support provided by Consejería de Educación y Cultura, Junta de Castilla y León (Project VA077A05) and the Spanish MEC (Project CTM2006-02249/TECNO).