Área de estudio

La ciudad de Mexicali (México) está ubicada en la frontera entre México y EE. UU., en el valle de Mexicali, perteneciente a la llanura deltaica salina del Río Colorado, de clima árido cálido BWh de acuerdo a la clasificación de Köppen (^{INEGI, 2014}), con una precipitación media anual de 74.5 mm y altitud media de 3 m s.n.m. (^{SMN, 2014}). La ciudad está edificada sobre depósitos limo aluviales (Qptholm) semiconsolidados del Pleistoceno-Holoceno que afloran el valle de Mexicali (^{Terán et al., 2003}), en suelos de los grupos Tecnosol, Vertisol y Regosol (^{INEGI, 2014}). La ciudad tiene una población aproximada de 759,537 habitantes, 207.54 km² de área urbanizada, densidad de población de 3,661.3 habitantes por km², con un índice de motorización que varió de 531 a 760 vehículos por cada 1,000 habitantes del año 2005 al 2012 respectivamente (^{IMIP, 2014}). La principal actividad económica de la ciudad es la manufactura industrial seguida del comercio de bienes y la prestación de servicios (^{INEGI, 2012}).

Muestreo y preparación de muestras

Se realizó un muestreo sistemático de PU en 108 sitios con una equidistancia de 1.4 km (Figura 1), durante las dos primeras semanas de abril de 2013. En cada sitio se recogió el PU barrido en una superficie de 1 m² pavimentada o no pavimentada sobre la vialidad o sobre 1 m² de la superficie del suelo si no existía vialidad (^{Bautista et al., 2011}; ^{Aguilar et al., 2013a}; ^{Aguilar et al., 2013b}). Se registró la referencia geográfica con el sistema de coordenadas UTM Zona 11 N con datum WGS84, uso de suelo, tipo de vialidad y la clase de superficie donde se barrió el polvo. La clasificación registrada en el trabajo de campo para el uso de suelo y el tipo de vialidad fue posteriormente ajustada con la clasificación oficial del Ayuntamiento de Mexicali (^{SEDESOL et al., 2011a}). Para definir el uso de suelo se emplearon ocho categorías: Agropecuario; Área de Conservación (hábitat de gran diversidad de flora y fauna con alto valor paisajístico); Comercio y Servicios; Corredor Urbano (áreas de influencia al lado de las vialidades principales con múltiples usos como comercio, vivienda, servicios y oficinas, etc.); Equipamiento (escuelas, centros de recreación y deporte, iglesias, ayuntamiento, etc.); Baldío no Urbanizado (predio urbano sin construcciones e improductivo); Habitacional; Industrial. Las vialidades fueron clasificadas de acuerdo a su tipo en siete clases: Troncal 1 (Boulevard Adolfo López Mateos -incluye al Corredor Industrial Palaco CIP-); Troncal 2 (Boulevard Lázaro Cárdenas); Primaria; Secundaria o Colectora; Terciaria o Local; Rural; Sin Vialidad. Las superficies de barrido del polvo se clasificaron en tres clases: Pavimentada; No Pavimentada; Suelo (en sitios sin vialidad).

Figura 1 Mapa de uso de suelo y sitios de muestreo en la ciudad de Mexicali. Capa "Usos del Suelo Área Urbana" de ^{SEDESOL et al. (2011b)}. 

Las muestras se secaron a la sombra por una semana en el Laboratorio de Suelos y Aguas, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Campus Morelia, en un espacio diseñado para tal propósito. Posteriormente fueron tamizadas con una red plástica de 1 mm de abertura de luz (malla 18) con el fin de remover elementos de tamaño grueso como vidrios, gravas, plásticos, fragmentos de vegetales, etc. De cada muestra tamizada se tomó una submuestra que fue encapsulada en un contenedor cúbico de acrílico de 8 cm³ de volumen interno, adecuado para realizar mediciones magnéticas. Se determinó el peso neto de cada muestra (descartando el peso del contenedor) para calcular la densidad (ρ).

Mediciones magnéticas

La determinación de las propiedades magnéticas de los PU se realizó en el Laboratorio Universitario de Geofísica Ambiental (LUGA), UNAM Campus Morelia, mediante la aplicación de métodos de magnetismo de rocas (^{Thompson y Oldfield, 1986}; ^{Evans y Heller, 2003}; ^{Aguilar et al., 2013b}; ^{Jordanova et al., 2014}; ^{Xia et al., 2014}), con la finalidad de determinar la concentración relativa de minerales magnéticos, tamaño de grano magnético y tipo de mineral magnético dominante. Primero se determinó la susceptibilidad magnética de baja (κ_LF) y alta (κ_HF) frecuencias (470 Hz y 4,700 Hz, respectivamente) empleando un susceptibilímetro Bartington MS2B de frecuencia dual (^{Dearing, 1999}). A partir de los valores de κ_LF y κ_HF, se calcularon la susceptibilidad magnética específica de masa (χ=κ_LF/ρ), que evalúa la concentración magnética, y el porcentaje de la susceptibilidad magnética dependiente de la frecuencia (χ_FD%), que permite detectar la presencia de minerales ferrimagnéticos de grano ultra fino, de tamaño menor a 0.02 μm, debido a su comportamiento superparamagnético (^{Dearing et al., 1996}; ^{Liu et al., 2012}).

En cada muestra se indujo una Magnetización Remanente Isotérmica (MRI) por pasos, mediante la aplicación de pulsos magnéticos unidireccionales de intensidad creciente en cada paso (0.025, 0.050, 0.075, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5 y 0.7 T), por medio de un magnetizador de pulsos ASC IM10-30, hasta alcanzar la magnetización de saturación en la mayoría de los minerales magnéticos presentes (MRI_{0.7 T}: MRI adquirida a 0.7 T). La magnetización remanente inducida luego de cada pulso magnético fue determinada empleando un magnetómetro de giro Molspin LTD. Las curvas de adquisición MRI y el valor de MRI_{0.7 T} indican la concentración relativa y el tipo de minerales magnéticos portadores de la remanencia magnética (^{Evans y Heller, 2003}; ^{Liu et al., 2012}). Una vez adquirida la MRI_{0.7 T}, se indujo una magnetización en dirección opuesta mediante la aplicación de un pulso magnético de 0.2 T en dirección opuesta a la original (MRI_{-0.2 T}) para determinar el cociente S_-200 (S_-200=MRI_{-0.2 T}/MRI_{0.7 T}), que usualmente varía desde 0 a 1, útil para el análisis de la abundancia relativa de minerales antiferromagnéticos de alta coercitividad (p.ej. hematita, goetita) mezclados con minerales ferrimagnéticos (p.ej. magnetita, titanomagnetita, titanomaghemita) (Liu et al., 2012), y del que se han obtenido resultados satisfactorios en otros estudios de suelo urbano superficial y PU para detectar pequeñas diferencias en coercitividad (^{Aguilar et al., 2011}; ^{Aguilar et al., 2013a}; ^{Aguilar et al., 2013b}). Se utilizó el diagrama de dispersión MRI_{0.7 T} versus χ para encontrar la relación de las partículas magnéticas con el uso de suelo y tipo de vialidad (^{Lecoanet et al., 2003}).

En muestras seleccionadas de diferente uso de suelo y tipo de vialidad (de concentración relativa de minerales magnéticos alta, intermedia y baja, según los valores obtenidos para los parámetros χ y MRI_{0.7 T}) se obtuvieron curvas de variación de la susceptibilidad magnética en función de la temperatura (curvas κ-T), calentando progresivamente cada muestra desde temperatura ambiente hasta alcanzar los 700 °C, a una tasa de 10 °C min^-1, para luego ser enfriada usando la misma tasa. Se utilizó un susceptibilímetro Bartington MS2 equipado con horno. La finalidad del procedimiento fue estimar la estabilidad termomagnética y el tipo de portador magnético dominante mediante la temperatura de Curie (T_C). La T_C se determinó mediante el método diferencial de ^{Tauxe (1998)} en la región de rápido decrecimiento de la susceptibilidad magnética de la curva de calentamiento.

Análisis de datos y evaluación del aumento magnético

Se realizó un análisis exploratorio de los datos para cada parámetro magnético evaluado con el fin de identificar coordenadas geográficas erróneas y valores atípicos. Se realizó un análisis estadístico descriptivo y se contrastó la normalidad de los datos para cada parámetro magnético mediante la prueba de chi-cuadrado con un nivel de significancia (o nivel alfa, α) del 5%, la asimetría y la curtosis estandarizadas. Debido a que la mayoría de los datos no provenían de una distribución normal se aplicó un análisis de varianza no paramétrico tipo Kruskal-Wallis (^{Kruskal y Wallis, 1952}), que evalúa la hipótesis de que las medianas de las diferentes categorías de uso de suelo o tipos de vialidad (factores) son iguales para cada parámetro magnético analizado (variable dependiente). Se emplearon diagramas de cajas y bigotes para diferenciar estadísticamente los usos de suelo y tipos de vialidades que presentan los mayores y menores valores de concentración magnética, y establecer las semejanzas y diferencias entre las diversas categorías o clases a través de la comparación de sus medianas.

Se calculó el AM empleando χ (AM-χ) y MRI_{0.7 T} (AM-MRI_{0.7 T}), una adaptación del factor de contaminación (FC) utilizado por ^{Tomlinson et al. (1980)}, mediante el uso de la relación AM_i=C_i/C_vf, donde C_i es el valor del parámetro magnético para el i-ésimo sitio y C_vf es el valor de fondo de la concentración magnética. Como valores de fondo se seleccionaron los resultados obtenidos para el sitio 077 (χ=0.34 μm³∙kg^-1; MRI_{0.7 T}=3.37 mAm²∙kg^-1), sitio que reúne características ideales para tal consideración: Área de Conservación, Sin Vialidad, Suelo como superficie de barrido del polvo, situado en la periferia de la ciudad, con baja intervención humana. Para evaluar los valores de AM-χ y AMMRI_{0.7 T} obtenidos en cada sitio, se emplearon los intervalos propuestos por ^{Mmolawa et al. (2011)} para los criterios de clasificación del FC, adecuándolos para interpretar el AM de la siguiente manera: a) AM ≤ 1, sin aumento magnético; b) 1 < AM ≤ 3, aumento bajo; c) 3 < AM ≤ 6, aumento intermedio; d) AM > 6, aumento alto.

Con las matrices de datos georreferenciados depuradas se procedió a determinar el patrón de distribución espacial de los valores de AM-χ y AM-MRI_{0.7 T} a través del análisis geoestadístico. Antes del análisis, los datos fueron transformados logarítmicamente (log10) para garantizar normalidad en su distribución. Se realizó el análisis de la estructura de la semivarianza calculando el semivariograma experimental, que fue comparado con diferentes semivariogramas teóricos a fin de seleccionar el modelo de mejor ajuste (^{Delgado et al., 2010}), empleando el programa GS+ versión 9 (^{Gamma Design Software, 2013}). El semivariograma teórico seleccionado es el modelo más adecuado para la interpolación de los datos (^{Isaaks y Srivastava, 1990}; ^{Webster y Oliver, 1990}) y es una técnica superior que la interpolación simple puesto que explica la correlación espacial existente entre los 108 sitios muestreados para el AM (AM-χ o AM-MRI_{0.7 T}), proporcionándole solidez a la estimación de los valores del AM obtenida mediante interpolación en puntos sin información disponible. Se empleó la técnica Kriging ordinario para la interpolación. La representación cartográfica se realizó a escala 1:50,000, bajo proyección UTM Zona 11N, elipsoide y datum horizontal del World Geodetic System 84 (WGS84), editando mapas de contornos de cuatro clases para el AM (AM-χ y AM-MRI_{0.7 T}) utilizando el ArcGis 9.1 (^{ESRI, 2005}).

Estadística descriptiva

El resumen estadístico general de los diferentes parámetros magnéticos se presenta en la Tabla 1; en la Tabla 2 se presenta un resumen estadístico de los parámetros magnéticos en el que se discrimina por factores categóricos (uso de suelo, tipo de vialidad, superficie de recolección del PU). Los valores más bajos de los parámetros χ y MRI_{0.7 T} corresponden al sitio 056 (uso de suelo Habitacional, vialidad Terciaria), ubicado en la zona periurbana de la ciudad (Figura 1). En contraste, los valores más altos para ambos parámetros corresponden al sitio 042 (uso de suelo Industrial; vialidad Boulevard Adolfo López Mateos), los cuales son 20.1 y 22.8 veces más altos que los valores de fondo de χ y MRI_{0.7 T} del sitio 077 respectivamente.

Tabla 1 Estadística descriptiva para los parámetros magnéticos de las 108 muestras recolectadas. 

^aprueba chi-cuadrado; nivel alfa = 0.05

Tabla 2 Resumen estadístico de los parámetros magnéticos discriminando por categorías de uso de suelo, tipo de vialidad y superficie de recolección de polvos urbanos. 

^aBlvd. ALM, Boulevard Adolfo López Mateos; Blvd. LC, Boulevard Lázaro Cárdenas. bN, número de muestras; ME, media; MD, mediana; DE, desviación estándar.

La prueba de chi-cuadrado al igual que los valores de asimetría y curtosis rechazan la hipótesis de que todos los parámetros magnéticos tienen una distribución normal de sus datos, exceptuando el cociente MRI0.7 T ⁄χ (Tabla 1).

Usos de suelo, tipo de vialidad y clase de superficie muestreada

La prueba de Kruskal-Wallis es concluyente en afirmar que existe una diferencia significativa de las medianas de las diferentes categorías de uso de suelo y clases de vialidad para χ y MRI_{0.7 T} (Tabla 3). En la Tabla 2 se observa con mayor detalle los valores de las medianas según las diferentes categorías.

Tabla 3 Prueba de Kruskal-Wallis para los parámetros magnéticos χ y MRI_{0.7 T} discriminando según las categorías de uso de suelo y tipo de vialidad. 

^aDiferencia estadísticamente significativa.

En los diagramas de cajas y bigotes de las Figuras 2a y 2c se observa que para ambos parámetros magnéticos existe un primer grupo de categorías de uso de suelo (Agropecuario Baldío no Urbanizado Área de Conservación) cuyas medianas estadísticamente son iguales, con un nivel de confianza del 95%, debido a la superposición de los intervalos de confianza de sus medianas, representados de manera gráfica por una muesca o estrechamiento en la caja (Figura 2). También se puede identificar un segundo grupo de categorías de uso de suelo (Industrial Comercio y Servicios Corredor Urbano), con medianas estadísticamente iguales entre sí, que se diferencia claramente del primer grupo. Con respecto de los tipos de vialidad, los diagramas de las Figuras 2b y 2d revelan tres grupos de clases viales diferentes: a) Rural Sin Vialidad; b) Boulevard Adolfo López Mateos; y c) Boulevard Lázaro Cárdenas Primaria. Las relaciones entre otras categorías de uso de suelo y clases de vialidad con los grupos detectados son de mayor complejidad.

Figura 2 Diagramas de cajas y bigotes de χ para a) uso de suelo, b) tipo de vialidad; y de MRI_{0.7 T} para c) uso de suelo, d) tipo de vialidad. La caja representa el rango intercuartílico (RQ=Q₃-Q₁) del 50% de los datos, y sus límites definen el primer (Q₁) y tercer cuartil (Q₃). El límite superior del bigote está definido por Q₃+1.5RQ y el límite inferior por Q₁-1.5RQ. La muesca o estrechamiento de la caja corresponde a la mediana con un intervalo de confianza del 95%. El cuadro blanco al interior de la caja representa la media y los círculos los valores atípicos. Ind (Industrial); C+S (Comercio y Servicios); CU (Corredor Urbano); Hab (Habitacional); Eq (Equipamiento); Agr (Agropecuario); BnU (Baldío no Urbanizado); AC (Área de Conservación). ALM (Boulevard Adolfo López Mateos); Pri (Primaria); LC (Boulevard Lázaro Cárdenas); Sec (Secundaria); Ter (Terciaria); Rur (Rural); SV (Sin Vialidad). 

Las curvas MRI presentan un comportamiento asintótico alrededor del pulso de 0.3 T en todos los sitios analizados. Consecuentemente, podemos afirmar que se trata de la misma fuente magnética para todas las muestras y que las comparaciones entre los parámetros son válidas. En este paso del tratamiento la inducción magnética (B) ha logrado que la mayoría de los minerales magnéticos presentes en las muestras alcancen su magnetización de saturación, comportamiento observable en las curvas MRI seleccionadas de la Figura 3. Para la magnetita un campo B≈0.3 T se considera como un campo crítico donde la magnetización no responde más (saturación) a incrementos en el campo aplicado (^{Liu et al., 2012}). En la Figura 3 también se aprecia diferenciación según la categoría de uso de suelo o clase de vialidad en los valores obtenidos de MRI_{0.7 T} de los sitios seleccionados, cuestión antes observada en el análisis de los diagramas de cajas y bigotes, verificable al observar la variación de los valores de media y mediana del parámetro magnético MRI_{0.7 T} según los factores categóricos de la Tabla 2, y que refleja una mayor o menor concentración relativa de minerales magnéticos, condición atribuible al aumento de minerales de tipo ferrimagnético originados en las diversas actividades humanas desarrolladas en el sitio de muestreo y su entorno más próximo, actividades que tienen una relación intrínseca con el uso de suelo y el tipo de vialidad del punto de recolección de la muestra.

Figura 3 Curvas MRI de algunos sitios representativos de diferentes categorías de uso de suelo y tipos de vialidad. La línea punteada en el pulso de 0.3 T marca el punto a partir del cual inicia (o ya ha iniciado en algunas muestras) el comportamiento asintótico de las curvas MRI. 

El diagrama bivariado de dispersión MRI_{0.7 T} versus χ se representa gráficamente en la Figura 4a. Se observa una baja dispersión de los valores, con una tendencia casi lineal, que indica la presencia de portadores magnéticos similares y ferrimagnéticos (^{Thompson y Oldfield, 1986}) en la mayoría de los sitios muestreados. También se observan patrones de agrupamiento de sitios según su uso de suelo y tipo de vialidad, y relaciones entre grupos semejantes a las que ya fueron descritas en el análisis de la Figura 2. Los valores más alejados del origen revelan sitios con mayor concentración magnética, concentración que se determina de manera relativa a través de las magnitudes de los parámetros magnéticos MRI_{0.7 T} y χ, que como ya se discutió en las curvas MRI pueden ser consecuencia de una mayor presencia de minerales ferrimagnéticos de origen antrópico relacionados con usos de suelo específicos (Industrial Comercio y Servicios Corredor Urbano; Figura 4a1), clases de vialidad (Boulevard Adolfo López Mateos Primaria; Figura 4a2) y superficies de barrido (Pavimentada; Figura 4a3). Los valores cercanos al origen, de baja concentración magnética, pertenecen a un grupo de muestras que se asocian con: a) categorías de uso de suelo de Área de Conservación Baldío no Urbanizado Agropecuario (Figura 4a1); b) clase de vialidad Rural Terciaria Sin Vialidad (Figura 4a2); y c) muestras sobre superficie No Pavimentada Suelo (Figura 4a3).

Figura 4 Diagramas de dispersión para a) MRI_{0.7 T} versus χ, b) χ_FD% versus χ, y c) S_-200 versus χ con discriminación de puntos según: a1-b1-c1) uso de suelo; a2-b2-c2) tipo de vialidad; a3-b3-c3) superficie de barrido del polvo. 

La Figura 4b muestra el diagrama bivariado de dispersión de χ_FD% versus χ. Los valores obtenidos para el parámetro χ_FD% van desde 0 hasta 5.69% (Tabla 1), valores que pueden ser interpretados según ^{Dearing (1999)} como concentraciones bajas (0-2%) a intermedias (2-10%) de granos superparamagnéticos (SP) de tamaño ultrafino (< 0.02 μm). Nótese como la mayoría de valores obtenidos están en el intervalo de 0-2%, circunstancia que se define como una ausencia virtual de granos SP (^{Dearing, 1999}), por lo que se puede inferir que las muestras poseen una gran cantidad de granos magnéticos de tamaño grueso con débil o nula dependencia de la frecuencia, de dominio de estado magnético sencillo estable y/o granos gruesos multidominio (MD), probablemente originados en actividades humanas, con nula o insignificante presencia de granos SP. El comportamiento MD se presenta a partir tamaños de cristal magnético superiores a 1 μm (^{Maher y Thompson, 1999}). El intervalo de 2-6% se interpreta como una mezcla de granos SP con granos gruesos de dominio magnético sencillo estable y/o granos gruesos multidominio (MD); en las muestras con valores dentro de este intervalo se comprueba presencia de minerales ferrimagnéticos SP de tamaño de grano ultrafino (< 0.02 μm), minerales que se presentan como cristales originados por procesos bioquímicos en el suelo -pedogénesis- (^{Dearing, 1999}), de lo que se infiere que el origen de los granos SP de estas muestras podría ser de carácter natural (partículas de polvo aerotransportadas por la acción del viento pertenecientes a suelos cercanos a los sitios donde se levantó la muestra de PU).

Discriminando los valores de la Figura 4b según su uso de suelo (Figura 4b1), tipo de vialidad (Figura 4b2) y superficie de barrido del polvo (Figura 4b3), se observan dos grupos: a) el grupo 1, con sitios dentro de la región χ_FD% < 2% y χ > 1 μm³ kg^-1 ; y b) el grupo 2, con valores dentro de la región χ_FD% > 2% y χ < 1 μm³ kg^-1. En el grupo 1 se encuentran la mayoría de los valores obtenidos para muestras recolectadas en las categorías de uso de suelo Industrial Comercio y Servicios Corredor Urbano, las clases viales Boulevard Adolfo López Mateos Primaria Boulevard Lázaro Cárdenas, y superficie de barrido Pavimentada; son los sitios con mayor concentración magnética relativa y con menores valores de χ_FD%. Muestras de sitios con valores altos de χ y de χ_FD% iguales o cercanos a cero están dominadas por la abundancia de granos ferrimagnéticos de tamaño de grano magnético grueso MD, de poca o nula dependencia de la frecuencia provenientes de rocas ígneas o productos de combustión (^{Dearing, 1999}), y que para el caso de Mexicali es poco probable tener como fuente las rocas ígneas debido a que se encuentra edificada sobre depósitos limo aluviales semiconsolidados. Al grupo 2 pertenecen la mayoría de muestras recolectadas en las categorías de uso de suelo Agropecuario Baldío no Urbanizado Área de Conservación, de las clases viales Rural Sin Vialidad, caracterizadas por proceder de sitios con bajo tráfico vehicular y menor actividad humana, circunstancias que conducen a una exigua presencia de minerales ferrimagnéticos de grano grueso con débil o nula dependencia de la frecuencia en los polvos, y que se ratifica por los valores bajos de concentración magnética relativa y los valores más altos de χ_FD%.

Los resultados del cociente S_-200 permiten identificar de manera relativa el tipo de portador magnético presente en las muestras a través de la estimación de la coercitividad. A pesar que los valores de S_-200 van desde 0.39 hasta 1.00 (Tabla 1), en la Figura 4c se aprecia que la mayoría de valores del cociente se ubican en el intervalo de 0.8-1.0 y se distribuyen en torno a su media (0.91) y mediana (0.92), lo que señala abundancia de minerales magnéticos de relativamente baja coercitividad de tipo ferrimagnético (magnetita, maghemita y/o titanomagnetita) que dominan el comportamiento general de la mezcla heterogénea de minerales magnéticos presentes en las muestras de polvo. Dos cocientes obtenidos de los sitios 017 y 019, tienen los valores más bajos del cociente S_-200 (0.39 y 0.66, respectivamente), señalan muestras con una mayor presencia de minerales magnéticos de alta coercitividad de tipo antiferrimagnéticos (hematita y/o goetita). Muestras con valores dentro de la región S_-200 > 0.9 y χ > 1 μm³∙kg^-1 indican una proporción más alta de minerales ferromagnéticos de baja coercitividad o "blandos" de origen antrópico; discriminando por factores categóricos (Tabla 2 y Figuras 4c-1,2,3), claramente se observa la siguiente asociación de características de los sitios de muestreo dentro de la región mencionada: a) uso de suelo Industrial Comercio y Servicios Corredor Urbano Habitacional (Figura 4c1); b) clase de vialidad Boulevard Adolfo López Mateos Primaria Boulevard Lázaro Cárdenas Secundaria (Figura 4c2); superficie de barrido Pavimentada (Figura 4c3). Muestras con valores dentro de la región S_-200 < 0.9 y χ < 1 μm³kg^-1 indican menor presencia de minerales ferrimagnéticos de origen antrópico, dictamen que es respaldado por las características de los sitios de muestreo (Tabla 2 y Figura 4c-1,2,3), que a pesar de las leves variaciones parámetro tras parámetro se reafirman, y que son señaladas a continuación: a) uso de suelo Agropecuario Área de Conservación Baldío no Urbanizado Equipamiento (Figura 4c1); b) clase de vialidad Rural Terciaria Sin Vialidad (Figura 4c2); c) superficie de barrido No Pavimentada Suelo (Figura 4c3).

Las curvas κ-T de sitios seleccionados y representativos de algunas categorías de uso de suelo y clases de vialidad se presentan en la Figura 5. Los valores más altos de susceptibilidad en las curvas de enfriamiento de las muestras tomadas de sitios con AM alto e intermedio para los parámetros χ y MRI_{0.7 T} (Figuras 5a, 5b, 5c), revelan un comportamiento irreversible de sus fases magnéticas; por el contrario, la curva del sitio sin aumento magnético (Figura 5d) exhibe un comportamiento relativamente reversible. En las curvas de comportamiento irreversible, se observa un aumento de la susceptibilidad magnética formando un máximo local que es seguido de un vertiginoso descenso (efecto conocido como pico de Hopkinson) antes de alcanzar la T_C. El máximo local se interpreta como el pico de Hopkinson, el cual ha sido empleado como marcador para la contaminación en suelos en estudios previos similares (^{Jeleńska et al., 2004}; ^{Aguilar et al., 2011}). El pico de Hopkinson no se presenta en la muestra recolectada en el Área de Conservación (Figura 5d). La T_C para las curvas irreversibles se sitúa alrededor de los 590 °C y confirma la presencia de magnetita no estequiométrica como la fase magnética dominante en los sitios de mayor AM. La T_C para la muestra del Área de Conservación es de 622 °C, temperatura que podría marcar la presencia de maghemita como fase magnética dominante y que se encuentra dentro del intervalo de T_C reportado de 590-675 °C para la maghemita (^{Dunlop y Özdemir, 1997}; ^{Evans y Heller, 2003}); además, se observa un decaimiento en la curva de calentamiento en el intervalo de 330-400 °C que ha sido identificado e interpretado en estudios de paleosuelos como la conversión de maghemita a hematita (^{Deng et al., 2005}; ^{Liu et al., 2005}), lo que corroboraría la presencia de maghemita.

Figura 5 Curvas κ-T de muestras seleccionadas de diferente aumento magnético, según los cálculos de los valores de AM-χ y AM-MRI_{0.7 T}, pertenecientes a diversas categorías de uso de suelo, clases de vialidad y superficies de barrido del polvo. a) Aumento magnético alto, b) y c) aumento magnético intermedio y d) sin aumento magnético. Las líneas rojas y azules indican las curvas de calentamiento y de enfriamiento, respectivamente. 

Se puede deducir, a partir del análisis de los diferentes parámetros magnéticos, que el origen de los minerales ferromagnéticos en los polvos urbanos recolectados en zonas con una esperada menor influencia antrópica guardan una mayor relación con procesos pedogénicos, mientras que para zonas con una fuerte influencia humana se observa una mayor señal magnética con minerales ferrimagnéticos originados en actividades antrópica. Entonces, el análisis de los diferentes parámetros magnéticos justifica el uso de la concentración relativa de minerales magnéticos en Mexicali como un indicador indirecto de la contaminación, técnica que ya ha sido empleada en otros estudios similares (^{Hoffmann et al., 1999}; ^{Kim et al., 2009}; ^{Qiao et al., 2011}).

Análisis espacial

Los mejores modelos teóricos de ajuste para los semivariogramas experimentales y los valores de los diferentes parámetros (nugget, sill, rango, proporción) que definen la varianza estructural se presentan en la Tabla 4. La varianza estructural explica la variación espacial del aumento magnético para cada parámetro evaluado. El modelo teórico Exponencial para AM-χ (Proporción=0.747; r²=0.874) explica el 74.7% de la variabilidad espacial del AM-χ para la región circunscrita por los sitios de muestreo con un ajuste del 87.4% de la varianza estructural. El 25.3% de la variabilidad que no explica el modelo se denomina nugget o varianza no estructural, corresponde a la variabilidad espacial al azar en distancias menores a la mínima separación entre sitios de muestreo y da una idea si la separación entre puntos de muestreo fue adecuada para el estudio (^{Delgado et al., 2011}). El rango (8700 m en el modelo para AM-χ) es la separación entre sitios a partir de la cual el modelo no puede explicar la variabilidad espacial. El coeficiente de correlación de la validación cruzada evalúa los valores observados del AM y los valores estimados por la interpolación en cada sitio de muestreo. Los resultados obtenidos para los modelos son aceptables puesto que: a) la proporción de la varianza estructural/sill es mayor a 0.7; b) el coeficiente de determinación de los modelos es superior a 0.8; c) los valores de la suma de cuadrados residuales (RSS) son muy bajos. En síntesis, se exploró y comprendió mejor la relación espacial del AM (AM-χ, AM-MRI_{0.7 T}) a partir de los sitios con información conocida, y se obtuvo la mejor estimación del AM en sitios donde no se tiene información empleando la técnica de interpolación Kriging ordinario, para finalmente generar mapas del AM para la ciudad de Mexicali. La información que contiene cada mapa cubre una superficie aproximada de 170 km² del área urbana y periurbana de la ciudad.

Tabla 4 Modelos teóricos seleccionados de mejor ajuste a los semivariogramas experimentales. 

^aSemivariograma Isotrópico. ^bProporción= Varianza Estructural/Sill. ^cCoeficiente de determinación para el modelo. ^dSuma de Cuadrados del Error. ^eCoeficiente de correlación para la validación cruzada.

El mapa de AM-χ (Figura 6) muestra una zonificación general del AM para la ciudad de Mexicali. Se observa una gran zona de la ciudad (de aproximadamente 31 km²⁾ junto con una de tamaño intermedio (de unos 3.5 km²⁾ y tres pequeñas (que suman unos 0.75 km²⁾ categorizadas como de AM alto (AM > 6, color rojo en Figura 6), resultado de la detección de una mayor concentración magnética relativa evaluada a través del parámetro χ. Las zonas con AM-χ alto de mayor tamaño, engloban áreas de la ciudad caracterizadas por una presencia alta de vías de alto tráfico vehicular (vialidades Troncales, Primarias y Secundarias) y una gran variedad de usos de suelo (principalmente Habitacional, Industrial, Comercio y Servicios, Equipamiento, Corredor Urbano). También se observa que las Troncales Boulevard Adolfo López Mateos y Boulevard Benito Juárez, que incluye la sección inicial de la carretera a San Felipe, se constituyen en los ejes principales que definen la forma y orientación de dichas zonas de color rojo en la Figura 6, señalando que quizás los valores mayores de AM se deban a una mayor intensidad del tráfico vehicular sumado a la presencia de vehículos de carga tipo diésel con un mayor número de ejes. Se infiere que las tres zonas pequeñas con AM-χ alto corresponden a sitios con contaminación de carácter puntual, dado que el análisis de la estructura de la semivarianza y la posterior interpolación tipo Kriging ordinario del mejor modelo de ajuste obtenido han demostrado que el valor del AM-χ obtenido en las muestras de esos sitios no se relaciona, espacialmente hablando, con los valores encontrados en los sitios de muestreo más próximos. El mapa no presenta zonas categorizadas como "sin aumento magnético" (AM ≤ 1), pero si muestra que la zonas con AM bajo (1 < AM ≤ 3) corresponden a áreas de la ciudad con vialidades Terciarias Rurales de bajo tráfico y con los siguientes usos de suelo: a) áreas Habitacionales de la periferia de la ciudad del Nororiente y Noroccidente; b) áreas Agropecuarias del Suroriente; c) Baldíos no Urbanizados del Sur y Nororiente; y d) Área de Conservación del Nororiente.

Figura 6 Mapa de distribución espacial del AM-χ para la ciudad de Mexicali. 

El mapa de AM-MRI_{0.7 T} (Figura 7) delimita las zonas de AM alto (AM > 6, color rojo) en tres zonas de tamaño intermedio (de mayor a menor: 5.4 km², 1.6 km² y 1 km²⁾ y una puntual (menor a 0.02 km²⁾. Comparando esta categoría con su par del mapa de AM-χ, interpretamos las zonas de tamaño intermedio como un ajuste en la resolución espacial de las zonas de mayor tamaño observadas en el mapa de AM-χ, circunstancia que nos permite focalizar las áreas de la ciudad con un nivel crítico de contaminación. Las tres zonas de mayor tamaño con AM-MRI_{0.7 T} alto se asocian a las Troncales Boulevard Adolfo López Mateos Boulevard Benito Juárez, y la miscelánea de usos de suelo Industrial Comercio y Servicios Corredores Urbanos, predominantes en las áreas, Habitacional Equipamiento que ocupan un área menor (Figura 7). En éstas tres zonas de AM-MRI_{0.7 T} alto especulamos que la mayor la concentración relativa de minerales ferromagnéticos (magnetita impura) se deba a una combinación de partículas magnéticas originadas por la mayor intensidad del tráfico vehicular (como ya se discutió en la Figura 6), con partículas magnéticas de mayor densidad generadas por la actividad industrial y que debido a su peso se depositan cerca de sus fuentes de emisión. Al igual que en el mapa de la Figura 6 la zona pequeña con alto AMMRI_{0.7 T} corresponde a un sitio con contaminación de carácter puntual; tampoco se presentan zonas de la categoría "sin aumento magnético", y la zonas con AM bajo se encuentran en la periferia de la ciudad al nororiente, occidente y suroccidente.

Figura 7 Mapa de distribución espacial del AM-MRI_{0.7 T} para la ciudad de Mexicali.