Rock-magnetic properties of topsoils and urban dust from Morelia (>800,000 inhabitants), Mexico: Implications for anthropogenic pollution monitoring in Mexico’s medium size cities

Abstract

En el presente trabajo, investigamos la correlación entre algunos parámetros magnéticos y el nivel de contaminación por metales pesados en suelos urbanos de la ciudad de Morelia, en el occidente de México. El estudio magnético fue llevado a cabo en 98 muestras urbanas provenientes de diferentes tipos de uso de suelo. La mayoría de las muestras contienen minerales ferrimagnéticos como responsables de la magnetización, pertenecientes probablemente a las soluciones sólidas de las titanomagnetitas/ titanomaghemitas. Esto es inferido a partir de las mediciones de susceptibilidad en función de la temperatura y de los experimentos de magnetización remanente isotérmica (MRI). Estas mediciones indican además, que la mayoría de las muestras se saturan casi completamente antes de los 300 mT. Adicionalmente, los valores S-200 (S-200 = IRM-200/SIRM, donde IRM-200= magnetización a campo inverso de 200 mT después de la saturación magnética) se encuentran entre 0.7 y 1.0, característicos de minerales de baja coercitividad magnética. Las curvas promedio de magnetización remanente isotérmica de saturación (SIRM) pueden ser usadas como un indicador del nivel de contaminación, ya que estas curvas muestran diferentes valores de saturación de acuerdo al nivel de contaminación por metales pesados: Cu, Ni, Cr y Sr. Estas asociaciones de (titano)magnetitas con metales pesados fueron observadas bajo el Microscopio Electrónico de Barrido, revelando algunos agregados complejos en lugar de las esférulas detectadas comúnmente.

In this work, we investigate the correlation between some magnetic parameters and the level of contamination by heavy metals in urban soils from Morelia city, western Mexico. The magnetic study was carried out on 98 urban soils samples belonging to distinct land uses. Most of analyzed samples contain ferrimagnetic minerals as the responsible for magnetization, most probably corresponding to the titanomagnetites/titanomaghemites solid solutions. This is inferred from the susceptibility vs. temperature measurements and the isothermal remanent magnetization (IRM) experiments. These measurements also indicate that most of samples are almost completely saturated before 300 mT. Additionally, the S-200 values (S-200 = IRM-200/ SIRM, where IRM-200= Back-field of 200 mT after magnetic saturation) are between 0.7 and 1.0, characteristic of low coercivity magnetic minerals. The averaged saturation isothermal remanent magnetization (SIRM) curves can be used as an indicator of pollution level, as these curves show different saturation values according to the level of contamination by heavy metals: Cu, Ni, Cr and Sr. These associations of (titano)magnetite with heavy metals were observed by Scanning Electron Microscope revealing some complex aggregates rather than commonly detected spherules.