Vertical profiles of cobalt and zinc in marine sediments of the Santa Rosalía mining region, Gulf of California, Mexico

Abstract

Core sediments that were sampled from the coastal zone of the Santa Rosalía mining region and the adjacent deeper area of the Gulf of California were analysed by an instrumental neutron activation analysis (INAA). The levels of Co, Sc and Zn were used to assess the effect of pollution from the solid wastes of a copper smelter on the sediment composition in the study area. The Co/Sc and Zn/Sc ratio vertical distributions were compared to Co/Sc and Zn/Sc ratios of the earth’s crust and to a lower layer of the sediment cores and therefore less affected by pollution. The ratios of Co/Sc and Zn/Sc in cores from a predominant pollution “hot spot” near Santa Rosalía port are very high (40-150 and 150-350, respectively), suggesting that the thickness of the polluted layer exceeded the length of the cores (75-93 cm). The values of Co/Sc and Zn/Sc ratios decrease drastically in the cores collected outside the main “hot spot”. In this case, the values obtained from core depths of 20-34 cm approached the regional coastal surface sediment background (approximately 2 and 5-10 for Co/Sc and Zn/Sc, respectivelly). The Co/Sc ratios for the sediments of the deeper and further from the coast cores are slightly variable, but at sediment depths below 15 cm they are nearly constant and approximately equal to the Co/ Sc ratio of the earth´s crust. In the upper part of these cores (0-15 cm), the Zn/Sc ratios are higher (10-20) than the Zn/Sc ratio of the earth´s crust, which was probably due to the additional input of incompletely mineralised biogenic particulate Zn from the photic layer of the water column. The shape of the vertical profile the Zn/Sc ratio of SR22 sediment core (depth 360 m) in front of the main pollution “hot spot” shows that the maximum levels of pollution occurred in the past, and self-purification/restoration of the natural pollutant levels in the fine deep-water sediments can be observed during recent years

Los sedimentos de los testigos muestreados en la zona costera de la región minera de Santa Rosalía y en el área adyacente más profunda del Golfo de California se analizaron con el análisis instrumental de la activación neutrónica (AIAN). Los niveles de Co, Sc y Zn se usaron para evaluar el efecto de la polución producida por los desechos sólidos de la fundidora de cobre sobre los sedimentos del área de estudio. Las distribuciones verticales de las relaciones Co/Sc y Zn/Sc se compararon con las relaciones Co/Sc y Zn/Sc de la corteza terrestre y con las obtenidas en la capa inferior de los testigos de sedimentos menos afectados por la polución. Las relaciones de Co/Sc and Zn/Sc en los testigos de sedimentos del área con mayor polución cerca del puerto de Santa Rosalía son muy altas, oscilando desde 40 hasta 150 y de 150 hasta 350 respectivamente, sugiriendo que el espesor de la capa altamente contaminada excede la longitud de los testigos (75-93 cm). Los valores de las relaciones Co/Sc y Zn/Sc disminuyen drásticamente en los testigos muestreados fuera de la principal área de polución. En este caso, los valores obtenidos en la profundidad de 20-34 cm del testigo se aproximan a los valores regionales de fondo de las relaciones para los sedimentos superficiales costeros (cerca a 2 para Co/Sc y a 5-10 para Zn/Sc). Las relaciones Co/Sc para los sedimentos de los testigos, muestreados a mayor profundidad y distancia de la costa son ligeramente variables, pero por debajo de 15 cm son casi constantes y aproximadamente iguales a la relación de Co/Sc para la corteza terrestre. En la parte superior (0-15 cm) de estos testigos de sedimentos, las relaciones Zn/Sc son más altas (10-20) que las relaciones Zn/Sc para la corteza terrestre, debido, probablemente, al aporte adicional del Zn biogénico particulado desde la capa fótica de la columna del agua. La forma del perfil vertical de las relaciones Zn/Sc del testigo de sedimentos SR22 (360 m de profundidad) frente al área de mayor polución muestra que los niveles máximos de polución ocurrieron en el pasado, y una autopurificación/restauración de los niveles naturales de los contaminantes en los sedimentos finos profundos se puede observar durante los últimos años