Clair C. Patterson: La edad real de la Tierra y la problemática del plomo

C.C. Patterson

Tomado del blog divulgativo A hombros de gigantes. Ciencia y Tecnología del Dr. Jose Manuel Varela Senra

El 5 de diciembre de 1995, fallecía el geoquímico estadounidense Clair Cameron Patterson (Mitchellville, Iowa, 2 de junio de 1922 - The Sea Ranch, California, 5 de diciembre de 1995). Patterson se graduó de la Universidad de Grinnell en Grinnell, Iowa, recibió su Ph.D. de la Universidad de Chicago, y pasó toda su carrera profesional en el Instituto de Tecnología de California (Caltech).
La edad de la Tierra
La idea original de determinar la edad de la Tierra contando isótopos del plomo en rocas ígneas pertenecía a Harrison Brown, de la universidad de Chicago, quien, al darse cuenta de que la tarea sería demasiado tediosa, se la asignó al joven Patterson como su proyecto de tesis, quién comenzó a trabajar en el proyecto en 1948 y estuvo trabajando, infatigablemente midiendo las proporciones plomo/uranio en muestras cuidadosamente seleccionadas de rocas ígnea durante siete años.
Para realizar dicha medición y dada la complejidad que suponía encontrar rocas lo suficientemente antiguas como para servir de referencia, se basó en un supuesto (que a la postre sería correcto): las rocas encontradas en los meteoritos serían probablemente de similar longevidad a las que formaron la Tierra.
Patterson aisló y analizó la proporción de isótopos de plomo en muestras de un meteorito —formado al mismo tiempo que el resto del Sistema Solar— que había impactado la Tierra hacía 50.000 años produciendo el cráter Barringer, en Arizona.
Pero las cosas no resultaron tan sencillas como aparentaban pues los meteoritos no son muy abundantes, la técnica de medición inventada por Brown era muy complicada y estaba sin pulir y para colmo las muestras a medir quedaban invariablemente contaminadas con grandes cantidades de plomo al exponerlas al aire, lo que le condujo a crear el primer laboratorio estéril (o sala blanca) del mundo
Así, utilizando un espectrógrafo de masas cedido por el Laboratorio Nacional de Argonne (Illinois), logró hallar la verdadera edad de la Tierra.

Murthy, V. R. & C. C. Patterson. 1962. Primary isochron of zero age for meteorites
 and the earth. Geophys. Res. J. 67: 1161.

La problemática del plomo
En 1965, Clair Patterson publicó el artículo “Entornos contaminados y naturales del hombre”  (Archives of Environmental Health 1965 Vol.11 No.3 pp.344-60)” , que intenta llamar la atención del público en general, sobre el aumento de la concentración de plomo en el medio ambiente y en la cadena alimenticia.
Por otra parte, Patterson fue uno de los más firmes opositores a la utilización de plomo en la elaboración de combustibles, siendo perseguido por ello por las multinacionales que lo trataban y comercializaban. Tras sus críticas a la industria del plomo fue rechazado por muchas organizaciones de investigación, incluyendo el Servicio de Salud Pública de Estados Unidos, supuestamente neutral. En 1971 fue excluido de un panel del Consejo Nacional de Investigación sobre la contaminación atmosférica por plomo, lo cual era extraño teniendo en cuenta que era el principal experto en el tema en ese momento.
Gracias a sus esfuerzos, se aprobó en 1970 la Ley de Aire Limpio estadounidense.
En 1978 redactó un informe de 78 páginas en el que indicaba que la aplicación del control y de las medidas contra la contaminación por plomo y otros contaminantes debía comenzar inmediatamente, incluyendo a la gasolina, los envases de alimentos, pinturas, esmaltes y sistemas de distribución de agua.
La mayoría de sus propuestas son aceptadas, hoy en día, en muchas partes del mundo.
Patterson falleció el 5 de diciembre de 1995 producto de un ataque de asma.


Biomonitoring Lead Levels http://www.ehatlas.ca/lead/public-health/biomonitoring-lead-levels

Tomado del blog divulgativo A hombros de gigantes. Ciencia y Tecnología del Dr. Jose Manuel Varela Senra

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 prohibición de los perdigones de plomo es efectiva/The ban of lead-shot is effective

Radiografía de patos con perdigones en su molleja (ingeridos) y en el resto del cuerpo (disparo)/X-ray of ducks with lead shot in their gizzards (ingested) and in the rest of the body (fired) (IREC)

El perdigón de plomo fue prohibido en 2001 en los humedales españoles incluidos en la lista Ramsar, que enumera estas zonas de importancia internacional. Diez años más tarde, esta prohibición y la consecuente adopción del uso del perdigón de acero por parte de los cazadores ha empezado a dar sus frutos, según un estudio que publica la revista Environment International
“Lo más importante de nuestro trabajo es que se demuestra que el cambio de material –del perdigón de plomo al acero–, aun siendo una prohibición espacial parcial, ha reducido la intoxicación en las aves y la contaminación de la carne de caza”, declara Rafael Mateo Soria, del Instituto de Investigación en Recursos Cinegéticos (IREC), coautor del trabajo.
Los perdigones acumulados en los humedales, en muchas zonas con más de cien de estos proyectiles por metro cuadrado, permanecen en los sedimentos durante décadas. El principal daño que causan afecta a la propia salud de las aves. Al ingerir la munición, esta queda retenida en su molleja y se va deshaciendo de forma abrasiva en el estómago. El plomo liberado se absorbe y llega a los diferentes tejidos del animal.
En especies como el ánade azulón, en que un 30% de las aves cazadas a principios de los años 90 en el delta del Ebro habían ingerido perdigones de plomo, este porcentaje ha bajado hasta el 15%. La misma tendencia se observa en otras especies como el pato cuchara, la cerceta común o el porrón común.
Por el contrario, en el caso de los ánades rabudos cazados sigue siendo alarmante que más del 70% presenten perdigones en su molleja, un valor similar al observado hace tres décadas. El científico señala que para averiguar la razón del alto porcentaje de intoxicación en esta especie van comenzar el marcaje de aves con emisores. “Lo que sí sabemos es que por su tipo de dieta es una especie con alto riesgo de ingerir perdigones. No obstante, en otras que también tienen estos factores de riesgo, como el porrón europeo, su tasa sí ha disminuido al cambiarlos por los de acero”, añade.
Otro problema que origina el perdigón de plomo es la contaminación de la carne. Las trazas en los animales abatidos con este metal, incluso después de retirar los perdigones, superan los valores establecidos para la carne de consumo humano
Los investigadores quieren destacar que el cumplimiento de esta prohibición por parte de los cazadores ha sido muy alto y que han seguido cazando aves acuáticas en la misma cantidad después del cambio del plomo al acero. Sin embargo, la ley solo prohíbe el perdigón de plomo en humedales protegidos. Por este motivo, en los arrozales que los patos usan como zonas de alimentación sí están permitidos, lo que mantiene focos de contaminación para las aves y su carne.
Este estudio ha permitido valorar la efectividad de las medidas adoptadas por los países firmantes del Acuerdo para la Conservación de las Aves Acuáticas Migradoras de África-Eurasia (AEWA), un acuerdo para proteger las aves acuáticas en toda su ruta migratoria entre África y Eurasia y que han firmado una treintena de países europeos.

Ánade real o azulón/Mallard

Lead shot was forbidden in 2001 in Spanish wetlands on the Ramsar List of these areas of international importance. Ten years later, this prohibition -and the consequent use of steel shot by hunters- has started to bear fruit, according to a report in the journal ‘Environment International’.
“The most important part of our work is that it shows that, despite it’s still covering a partial area, the change of material from lead to steel shot has reduced waterfowl poisoning and the contamination of hunted meat,” says Rafael Mateo Soria of the Hunting Resources Research Institute (IREC) and co-author of the study.
Lead shot accumulating in wetlands, with over 100 per square metre in many areas, remains in the sediments for decades.Its main damage is to the health of waterfowl. When the shot is eaten it is retained in the gizzard and is worn down in the stomach, freeing lead that reaches the animal’s tissues.
In species such as the mallard, 30% caught at the start of the 1990s in the Ebro delta had ingested lead shot, a figure which has now dropped to 15%. The same trend has been seen in other species such as the northern shoveller, the Eurasian teal and the common pochard.
On the other hand, the case of the northern pintail caught continues to cause alarm since over 70% have shot in their gizzards, a rate similar to that seen three decades ago. The scientist notes that to discover the reason for the high percentage of poisoning in this species, they will start to fit birds with transmitters. "What we do know is that, because of its type of diet, this is a species with a high risk of ingesting shot. Nevertheless, in others that also have these risk factors, such as the common pochard, the rate has reduced after the change to steel shot," he added.
Another problem caused by lead shot is the contamination of meat. Even after lead shot was banned, the traces in animals caught with this metal exceed the limits set for meat for human consumption.
Researchers stress that the hunters’ compliance with this prohibition has been very high and that they have continued to hunt waterfowl in the same amount after the change from lead to steel. However, the law forbids lead shot in protected wetlands only. For this reason, lead shot is permitted in rice fields that ducks use as feeding areas, thus maintaining focuses of contamination for the birds and their meat.
This study has allowed the assessment of the effectiveness of the measures adopted by countries signing the Agreement on the Conservation of African-Eurasian Migratory Waterbirds (AEWA), an agreement to protect waterfowl along their entire migration route between Africa and Eurasia and signed by some 30 European countries.


Tomado de/Taken from Sinc Noticias (español/inglés)

Resumen de la publicación/Abstract of the paper
Reducing Pb poisoning in birds and Pb exposure in game meat consumers: The dual benefit of effective Pb shot regulation
Mateo, R., Vallverdú-Coll, N., López-Antia, A., Taggart, M.A., Martínez-Haro, M., Guitart, R., Ortiz-Santaliestra, M.E.
Environment International 63: 163–168, 2014.
Abstract
The use of lead (Pb) ammunition in the form of shot pellets has been identified as a Pb exposure risk in wildlife and their human consumers. We explore the hypothesis that Pb shot ban enforcement reduces the risk of avian Pb poisoning as well as Pb exposure in game meat consumers. We assessed compliance with a partial ban on Pb shot commencing in 2003 by examination of 937 waterbirds harvested by hunters between 2007 and 2012 in the Ebro delta (Spain). Prevalence of Pb shot ingestion was determined, as were Pb concentrations in liver and muscle tissue to evaluate the potential for Pb exposure in game meat consumers. Hunted birds with only embedded Pb shot (no steel) declined from 26.9% in 2007–08 to < 2% over the following three hunting seasons after ban reinforcement. Pb shot ingestion in mallards decreased from a pre-ban value of 30.2% to 15.5% in the post-ban period. Liver Pb levels were predominantly defined by the presence of ingested shot, whereas muscle levels were defined by the presence of both ingested and embedded shot. Only 2.5% of mallard muscle tissue had Pb levels above European Union regulations for meat (0.1 μg/g wet weight) in the 2008–09 season, when Pb shot ingestion prevalence was also at a minimum (5.1%). Effective restrictions in Pb ammunition use have a dual benefit since this reduces Pb exposure for game meat consumers due to embedded ammunition as well as reducing Pb poisoning in waterbirds.

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

James Lovelock y la Química Analítica/James Lovelock and the Analytical Chemistry

James Lovelock es conocido universalmente por la Hipótesis Gaia, según la cual la Tierra funciona como un gigantesco organismo vivo. Por ejemplo, de la misma forma en que el cuerpo de un ser vivo regula su balance de stancias químicas, los organismos vivo de la Tierra ayudan a regular ese mismo balance. Otro ejemplo: la Tierra mantiene un equilibrio absorbiendo CO2 y emtitiendo O2, y se podrían dar muchos más ejemplos.
Sin embargo, James Lovelock aparece hoy en este blog porque, desconocido para el gran público e incluso para muchos químicos, Lovelock inventó en 1957 el Detector de Captura Electrónica (ECD). Este artefacto fue fundamental en la detectión de la presencia generalizada de CFC (clorofluocarbonos) en la atmósfera que condujo finalemnte al descubrimiento del mecanismo del agujero de ozono (a través de la formación de cloro procedente de los CFC).
Hoy día, el ECD es uno de los detectores más utilizados en cromatografía de gases y se le encuantra habitualmente en casi todos los laboatorios analíticos a nivel mundial, siendo utilziado fundamentalmente en la detección y medida de pesticidas.

James Lovelock is universally acknowledged by the Gaia Hypothesis. According to this hypotehsis, the Earth functions like a giant living organism. For example, just as a living body can regulate its balance of chemicals, the living organisms on the earth help regulate its balance. Another example: the earth naturally maintains a balance by absorbing CO2 and emitting O2, and there are many others.
However, James Lovelock appears on this blog because, unknown to the non-specialist public and maybe also to the chemists themselves, Lovelock was the inventor in 1957 of the Electron Capture Detector (ECD). This device was fundamental in the detection of the widespread presence of CFCs in the atmosphere that led to the discovery of the ozone depletion mechanics (via the formation of chlorine from CFC's)
Today the ECD is one of the more used detectors in gas chromatography and is usually found in almost all analytical laboratories around the world. Its main use is the detection and measurement of pesticides.

Más información/More information e-inspirations Newsletter

La atmósfera sobre el Mar Muerto contiene grandes concentraciones de mercurio oxidado/Air Above Dead Sea Contains Very High Levels of Oxidized Mercury

Según los investigadores, la atmósfera del Mar Muerto está cargada con mercurio oxidado. En esa zona se encuentran algunos de los mayores niveles de mercurio oxidado, aparte de las regiones polares.
Daniel Obrist y sus colegas del Desert Research Institute de Reno, Nevada (E.E.U.U.) y de la Hebrew University de Israel han encontrado y medido varios periodos con niveles extremadamente elevados de mercurio oxidado. El mercurio atmosférico puede estar en estado elemental u oxidado. Procede de fuentes naturales y antropogénicas y en la atmósfera se convierte de una forma a otra. Las especies oxidadas se depositan rápidamente después de su formación, siendo ésta la manera en que el mercurio, un potente neurotóxico, encuentra su camino en los ecosistemas globales, acumulándose en la cadena alimentaria a través de la pesca oceánica y llegando hasta el hombre.
Hasta ahora, las observaciones de concentraciones elevadas de mercurio oxidado se habían limitado a la atmósfera polar, en la que se forma mercurio oxidado durante los denominados 'eventos de disminución de mercurio atmosférico'. En ellos el mercurio elemental es convertido en mercurio oxidado que rápidamente se deposita sobre la superficie terrestre. Estos eventos pueden aumentar en cientos de toneladas cada año, la cantidad de mercurio en estos entornos árticos sensibles.

(GEM es Mercurio Elemental Gaseoso y RGM es Mercurio (oxidado) Gaseoso Reactivo)

Se pensaba hasta ahora que las temperaturas altas impedían estos procesos, pero se ha encontrado uno similar en el Mar Muerto, a temperaturas de 45ºC. Los mecanismos implicados en la conversión del mercurio en el Mar Muerto son similares a los de las regiones polares y son causados por el bromo.
Los investigadores opinan que los niveles de bromo observados sobre los océanos podrían ser lo bastante grandes como para iniciar la oxidación del mercurio. "Hemos descubierto que el bromo puede oxidar al mercurio en la atmósfera y lejos de los Polos, a latitudes medias. Esto apunta a un papel importante de la oxidación del mercurio inducida por el bromo sobre los océanos de todo el mundo"
Los resultados se publicaron on-line el 28 de noviembre en la revista 'Natural Geoscience'


Researchers have found that the atmosphere over the Dead Sea is laden with oxidized mercury. Some of the highest levels of oxidized mercury ever observed outside the Polar Regions exist there.
Daniel Obrist and colleagues at the Desert Research Institute in Reno, Nevada (USA), and at Hebrew University in Israel, measured several periods of extremely high atmospheric oxidized mercury. Mercury exists in the atmosphere in an elemental and in an oxidized state. It's emitted by various natural and human processes, and can be converted in the atmosphere between these forms. The oxidized form is deposited quickly after its formation, and that is the way in which mercury, a potent neurotoxin, finds its way into ecosystems accumulating through the food chain, via the fish caught in oceans and arriving at last to the man..
Until now, the observations of high naturally-occurring oxidized mercury levels had been limited to the polar atmosphere, where oxidized mercury is formed during 'atmospheric mercury depletion events' in which elemental mercury is converted to oxidized mercury, which is then readily deposited on earth surfaces. These events may increase mercury loads to sensitive arctic environments by hundreds of tons of mercury each year.

(GEM: Gaseous Elemental Mercury; RGM: Reactive (oxidized) Gaseous Mercury)

High temperatures were thought to impede this chemical process, but now a similar process has been found above the Dead Sea, a place where temperatures reach 45 degrees Celsius. The mechanisms involved in the conversion of mercury above the Dead Sea are similar to those in Polar Regions and are driven by bromine.
The researches also think that bromine levels observed above oceans may be high enough to initiate mercury oxidation. "We discovered that bromine can oxidize mercury in the mid-latitude atmosphere, far from the poles. That points to an important role of bromine-induced mercury oxidation in mercury deposition over the world's oceans."
The results were published online November 28th in the journal Nature Geoscience

Tomado de/Taken from Science Daily

Resumen de la publicación/Abstract of the paper
Bromine-induced oxidation of mercury in the mid-latitude atmosphere
Daniel Obrist, Eran Tas, Mordechai Peleg, Valeri Matveev, Xavier Faïn, David Asaf and Menachem Luria
Nature Geoscience 4, 22–26 (2011)
Mercury is a potent neurotoxin, which enters remote ecosystems primarily through atmospheric deposition. In the polar atmosphere, gaseous elemental mercury is oxidized to a highly reactive form of mercury, which is rapidly removed from the atmosphere by deposition. These atmospheric mercury-depletion events are caused by reactive halogens, such as bromine, which are released from sea-ice surfaces. Reactive halogens also exist at temperate and low latitudes, but their influence on mercury in the atmosphere outside polar regions has remained uncertain. Here we show that bromine can oxidize gaseous elemental mercury at mid-latitudes, using measurements of atmospheric mercury, bromine oxide and other trace gases over the Dead Sea, Israel. We observed some of the highest concentrations of reactive mercury measured in the Earth’s atmosphere. Peaks in reactive mercury concentrations coincided with the near-complete depletion of elemental mercury, suggesting that elemental mercury was the source. The production of reactive mercury generally coincided with high concentrations of bromine oxide, but was also apparent at low levels of bromine oxide, and was observed at temperatures of up to 45 °C. Using a chemical box model, we show that bromine species were the primary oxidants of elemental mercury over the Dead Sea. We suggest that bromine-induced mercury oxidation may be an important source of mercury to the world’s oceans

Información adicional/Suplementary information

El nº 10 de ALKAID en la calle

El día 27 de diciembre ha salido a la calle número 10 de ALKAID REVISTA MULTEMÁTICA. La revista, parte de un proyecto en el que participo como editor y como director científico, va dirigida a la divulgación y a la interacción entre las diferentes ramas del saber y de la cultura, manteniendo una estética característica y vanguardista.

En sus 132 páginas siempre hay un artículo interesante para cualquier persona con inquietudes. La parte científica y medio ambiental del número 10, incluye los siguientes artículos:
ANTE EL DESMESURADO AVANCE DE LAS PSEUDOCIENCIAS, escrito por Inés Rodríguez, astrofísica y directora del Museo de la Ciencia de Valladolid y CIENCIA Y PSEUDOCIENCIAS, del cual soy autor, y que examinan las diferencias entre la ciencia de verdad y la superchería.
UNA MIRADA QUÍMICA AL DESASTRE DE HUNGRÍA, escrito por David Simón Garrido, químico, y dedicado al vertido de lodo rojo que afectó las llanuras húngaras en octubre de 2010.
Hay muchas más cosas en las secciones de Ensayo, Poesía, Medio Ambiente, Arte, Viajes, Historia..., que os invito a descubrir consultando el sumario.

La revista ALKAID es trimestral y puede obtenerse por suscripción. Basta con descargar el Boletín de Suscripción en la página web de ALKAID EDICIONES, http://www.alkaidediciones.com/ y enviarlo por correo, o bien contactar conmigo a través de rpardoalmudi@gmail.com

Os invitamos también a visitar nuestros Foros de debate multitemáticos, accesibles a través de la misma página, y a visitar nuestros blogs divulgativos bilingües (español/inglés)

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.