10. APÉNDICE 1. Conceptos Generales de Equilibrio Químico

162

Equilibrio Químico El estudio de las reacciones químicas basado tan solo en la estequiometría de la reacción es insuficiente, ya que muchas de ellas son reversibles y no se llevan a cabo completamente (Snoeyink y Jenkins (1996). Examínese la reacción, hipotética, elemental, reversible que se lleva a cabo a temperatura constante: A + B ↔ C + D (1)

Cuando se mezclan los reactivos A y B para producir C y D, la concentración de éstos disminuye a medida que la de los productos aumenta hasta un máximo, después del cual al formarse más productos, éstos se descomponen formando los reactivos originales. La velocidad con que se lleva a cabo la reacción de izquierda a derecha es proporcional al producto de las concentraciones de los reactivos elevados a una potencia igual a su coeficiente de la ecuación balanceada en la reacción:

aA + bB ↔ cC + dD (2)

De la misma forma, la velocidad de descomposición de los productos en los reactivos originales también es proporcional al producto de las concentraciones de los mismos elevadas a una potencia igual a los coeficientes de la reacción (Watty, 1982; Snoeyink y Jenkins, 1996): :

v1 α [ ] ; v[ ]ba BA 2 α [ ] [ ]dc DC (3) Donde v1 es la velocidad de reacción de izquierda a derecha, v2 la velocidad de derecha a izquierda y los corchetes expresan concentraciones molares. Sustituyendo el signo de proporcionalidad por una constante se tiene:

k1 [ ] = k[ ]ba BA 2 [ ] [ ]dc DC (4)

Despejando las constantes: [ ] [ ][ ] [ ]ba

dc

BADC

kk

=2

1 (5)

Como el cociente de dos constantes es otra constante, se tiene:

[ ] [ ][ ] [ ]ba

dc

e BADCK = (6)

163

164 Siendo ésta la forma general de la constante de equilibrio, y es por consiguiente la relación de las constantes de la velocidad de las reacciones directa e inversa, un hecho que subraya la naturaleza dinámica del equilibrio. La mayoría de las reacciones con las que se trabaja en la química del agua tienen lugar en un sistema cerrado o se pueden analizar como si se llevaran a cabo en un sistema cerrado (Snoeyink y Jenkins, 1996). Para propósitos termodinámicos, un sistema cerrado es aquel en el cual no se puede adicionar ni eliminar materia, sin embargo, la energía puede fluir a través de sus límites. Como además de trabajar con sistemas cerrados, normalmente interesan los sistemas donde la presión y la temperatura son constantes, puede hacerse uso de la expresión termodinámica para la energía libre:

G = H – TS (7)

Donde:

G = Energía libre de Gibbs, kcal.

T = Temperatura absoluta, °K.

S = Entropia, kcal/°k

H = Entalpia, kcal

La entalpía es el contenido total de energía de un elemento o compuesto.

La energía libre es aquella parte de la energía total que está disponible para realizar un “trabajo útil”, o sea, trabajo distinto al que relaciona la presión y el volumen. La entropía describe el grado de orden u organización de un sistema (Snoeyink y Jenkins, 1996).

Para sistemas cerrados a presión y temperatura constante, el criterio del equilibrio es que la energía libre total del sistema (Gt) es mínima. Por ejemplo considérese la reacción reversible que previamente se examinó en la ecuación (2). La energía libre total, Gt, es la suma de las energías libres de cada componente de la reacción. Por ejemplo, si nA, nB, nC y nD representan el número de moles de A, B, C y D que están presentes y GA, GB, GC y GD representan la energía libre/mol de cada sustancia, entonces:

Gt = DDCCBBAA GGGG nnnn +++ (8)

Puede demostrarse que a medida que cualquier reacción se verifica dentro de un intervalo, el cambio en Gt es proporcional a ∆G donde:

∆G = tesreaci

iproductosi

i GviGvitan

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ ∑∑ (9)

165 donde vi es el coeficiente estequiométrico (por ejemplo a, b, c y d en la ecuación (2) y Gi es la energía libre por mol). Por tanto puede establecerse que si, 1. ∆G es < 0, la reacción se verifica espontáneamente tal como está escrita 2. ∆G es > 0, la reacción no se puede verificar espontáneamente tal como está escrita 3. ∆G es = 0, la reacción se encuentra en el equilibrio y no se verifica

espontáneamente en ninguna dirección.

Los valores de ∆G para una reacción representan una valiosa herramienta para predecir si las reacciones son o no posibles. Para calcular ∆G para la reacción general de la ecuación (2), se utiliza la relación:

∆G = ∆G° + RTln [ ] [ ][ ] [ ]ba

dc

BADC

(10)

Donde ∆G° = tesreaci

if

productosiif GviGvi

tan

00 ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ ∑∑ (11)

La primera etapa para determinar ∆G es encontrar 0Gi , la energía libre por mol de cada reactante y de cada producto en la condición de estado estándar de 25°C y 1 atm. de presión. El término 0Gi se conoce como energía libre estándar por mol de la especie i. En el estado estándar se asigna por convención, una energía libre de cero por mol a cada uno de los elementos. Esta convención es necesaria porque no es posible medir los valores absolutos de la energía libre. Sin embargo, si se puede medir los cambios en esta propiedad. Por tanto, asignando un valor de cero a los elementos en condiciones estándar, es posible medir los cambios de energía libre que intervienen en la formación de compuestos en el estado estándar a partir de los elementos que lo componen consideradas en las mismas condiciones. Este cambio de energía libre se llama energía libre estándar de formación, G∆ f

0. La ecuación (7) tiene un uso limitado porque sólo se refiere a la situación en que los reactantes y productos se encuentran en el estado estándar. Casi siempre interesan sistemas donde los componentes están en otras condiciones. La energía libre de una sustancia en un estado distinto al estándar se puede relacionar con su energía libre de formación en condiciones estándar mediante la siguiente expresión (Snoeyink y Jenkins, 1996).

iG = G∆ i0 + RTln { i } (12)

Donde:

iG = Energía libre por mol de sustancia i en un estado distinto al estándar, medido en relación con los datos establecidos.

{ i } = Concentración activa o actividad, de la especie i.

11. APÉNDICE 2. Resultados de Campo y de Laboratorio de los Parámetros Analizados en el Río San Pedro.

166

Tabla 2a.- Distribución de los parámetros climatológicos de las estaciones climatológicas más cercanas y dentro de la cuenca del Río San Pedro, Sonora, México.

Estación Altitud Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Anual Período Naco 1390 15.76 17.62 20.42 24.65 29.12 33.99 33.68 32.43 30.81 26.01 20.49 16.53 25.13 1962-2006 Agua Prieta 1220 16.63 18.39 21.77 26.05 30.52 35.51 35.04 33.38 31.72 27.17 21.21 16.78 26.18 1961-2006 Nogales 1217 16.91 17.59 20.35 24.44 28.98 33.69 33.46 31.86 30.27 26.44 20.95 16.83 25.15 1963-2006 Cananea 1600 22 23.5 25.2 29.2 33.1 37.7 35.9 33.9 32.6 30.1 25.7 21.7 29.22 1961-1995

Altitud Enero Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic. Anual PeríodoNaco 1390 8.49 10.08 12.59 16.17 20.58 25.25 26.19 25.21 23.21 18.17 12.58 8.98 17.29 1962-2006Agua Prieta 1220 7.82 9.63 12.71 16.53 20.91 25.76 27.13 25.92 23.61 18.08 12 8.03 17.34 1961-2006Nogales 1217 9.33 10.11 12.55 16.19 20.48 25.22 26.33 25.1 23.13 18.81 13.28 9.58 17.51 1963-2006Cananea 1600 8.9 10.25 11.7 15.3 18.7 24.2 24.8 23.9 22.15 16.55 12.35 8.95 16.48 1961-1995

Estación Altitud Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Anual Período Naco 1390 1.21 2.55 4.76 7.7 12.04 16.51 18.7 18 15.6 10.34 4.66 1.38 9.45 1962-2006 Agua Prieta 1220 -0.86 0.89 3.63 6.98 11.29 16.01 19.22 18.43 15.5 8.99 2.8 -0.72 8.51 1961-2006 Nogales 1217 1.74 2.63 4.78 7.73 11.99 16.74 19.21 18.33 15.99 11.17 5.62 2.46 9.87 1963-2006 Cananea 1600 -4.2 -3 -1.8 1.4 4.3 10.7 13.7 13.9 11.7 3 -1 -3.8 3.74 1961-1995

Estación Altitud Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Anual Período Naco 1390 17.8 16.56 10.3 6.76 5.41 12.31 84.26 77.37 38.73 28.67 14.75 26.08 339 1962-2006 Agua Prieta 1220 19.47 16.48 10.37 6.72 5.74 12.32 88.05 80.58 43.63 24.52 20.16 30.77 358.81 1961-2006 Nogales 1217 20.93 29.77 19.29 8.14 5.4 9.8 113.7 131.28 55.32 39.01 21.97 32.1 486.71 1963-2006 Cananea 1600 39.41 35.38 24.5 10.97 6.29 18.32 131.2 120.2 56.64 29.42 25.37 48.27 545.97 1918-1998

Estación Altitud Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Anual Período Naco 1390 81.46 105.61 161.07 200.74 262.95 297.61 238.13 211.14 183.86 156.31 104.21 79.77 2082.86 1962-1995 Agua Prieta 1220 70.89 83.94 156.47 224.08 277.22 309.13 244 202.39 178.36 146.32 91.97 61.16 2045.93 1961-2006 Nogales 1217 95.13 108.9 162.99 205.04 253.51 278.17 222 167.8 165.18 158.79 116.95 84.3 2018.76 1964-2006 Cananea 1600 89.3 102.2 169 233.7 303.7 321.9 224.4 183.1 174.3 162.5 111.8 83.8 2159.7 1961-1995

Estación Altitud Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Anual Período Naco 1390 18.76 17.45 10.86 7.13 5.7 12.98 88.46 81.27 40.79 30.21 15.54 27.45 356.6 1962-1995 Agua Prieta 1220 20.52 17.37 10.93 7.08 6.05 13 92.39 84.64 45.94 25.84 21.24 32.37 377.37 1961-2006 Nogales 1217 22.05 31.34 20.33 8.58 5.69 10.33 118.93 136.96 58.17 41.06 23.15 33.75 510.34 1964-2006 Cananea 1600 41.44 37.21 25.82 11.56 6.32 19.31 136.87 125.54 59.56 31 26.72 50.65 572 1961-1995(*) = Método de TurcFuente: De Aguinaga (2002); CONAGUA (2007).

Evapotranspiración promedio Mensual (mm) (*)

Temperatura Máxima Promedio Mensual (°C)

Temperatura Mínima Promedio Mensual (°C)

Precipitación Promedio Mensual (mm)

Evaporación Promedio Mensual (mm)

Temperatura Media Mensual (°C)

Tabla 2b.- Criterios Ecológicos de Calidad de Agua para Diferentes Usos (S.E.D.U.E., 1989) (*).

Parámetro (**)

Fuente de

Abastecimiento de Agua Potable

Riego

Agrícola

Pecuario

Protección de la Vida Acuática de Agua Dulce

Temperatura (°C)

Potencial de Hidrógeno (pH)

Conductividad Eléctrica (µS/cm)

Oxígeno Disuelto

Alcalinidad (como CaCO3)

Cloruros

Sulfatos

Sulfuros

Sólidos Disueltos Totales

Nitratos (como N)

Cadmio

Cobre

Hierro

Manganeso

Plomo

Zinc

CN+2.5

5.0 – 9.0

-

-

4

400

250

500

0.2

500

5

0.01

1

0.3

0.1

0.05

5

-

4.5 – 9.0

-

-

-

-

147.5

130

-

-

-

0.01

0.2

5

-

5

2

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1000

90

0.02

0.5

-

-

0.1

50

CN+1.5

-

-

-

5

-

250

0.005

0.002

-

-

-

1.0

-

-

-

(*) = Criterios Ecológicos de Calidad de Agua CE-CCA-001/89, publicados en el Diario Oficial de la Federación del 2 de Diciembre de 1989. (**) = La concentración se expresa en mg/L, a menos de que se especifique otra unidad. CN = Condiciones Normales.

12. APENDICE 3. Resultados del Control de Calidad durante el Análisis del

Agua Superficial, en los Muestreos realizados en Agosto 2005 y Mayo 2006.

169

Tabla 3a.- Valores de concentración de los parámetros analizados en el Blanco de Viaje y Blanco de Campo en el

agua superficial del Río San Pedro, durante los muestreos realizados en Agosto (2005) y Mayo (2006) (*). I Muestreo (Agosto de 2005) II Muestreo (Mayo de 2006) Parámetro Blanco de Blanco de Blanco de Blanco de Límite de Viaje Campo Viaje Campo Detección (LD). Sólidos Disueltos Totales <LD 2 2 4 10 Bicarbonatos <1.0 <1.0 <1.0 <1.0 - Cloruros <LD <LD <LD <LD 2 Sulfatos <LD <LD <LD <LD 5 Sulfuros <LD <LD ND ND - Nitratos (como N) <LD <LD <LD <LD 0.10 Cadmio <LD <LD <LD <LD 0.01 Calcio <LD <LD <LD <LD 0.01 Cobre <LD <LD <LD <LD 0.02 Hierro <LD <LD 0.04 <LD 0.04 Magnesio 0.02 <LD 0.20 0.20 0.005 Manganeso <LD <LD <LD <LD 0.02 Plomo <LD <LD <LD <LD 0.07 Potasio <LD <LD <LD <LD 0.01 Sodio <LD <LD <LD <LD 0.06 Zinc <LD <LD 0.01 0.02 0.01 (*) = La concentración se expresa en mg/L, a menos de que se especifique otra unidad.

Tabla 3b.- Indicadores de calidad de los datos. Parámetros analíticos correspondientes al muestreo

realizado en Agosto de 2005.

Recuperación

(%)

Parámetro Método (*)

Curva de Calibración

(r)

Concentración Añadida (**)

(mg/L)

−

X + DE (***)

itratos (como N)

SDT (+)

lcalinidad total como HCO3

-)

ulfuros

0.527N

Sulfatos

A( S Cloruros

352.1

375.3

160.3 160.2

310.1

376.1

325.3

0.9990

0.9993

- - - -

0.5

20

1000

72.61

100

100

+

105.4

104.3

97.04

96.58

87.05

99.02

0.012

28.86+0.37

+970.4 12.36

70.13

+0.78

87.05 +0.18

99.02 +0.80

vironmental Protection Agency) (1999). (**) = Se prepararon 5 réplicas de concentración conocida de cada uno de los parámetros, a partir de reactivos de alta pureza analítica. (+) = Sólidos Disueltos Tot les.

(*) = EPA (En

(***) = Media y Desviación Estándar. a

Tabla 3c.- Indicadores de calidad de los datos. Parámetros analíticos correspondientes al muestreo realizado en Mayo de 2006.

Parámetro

Método (*)

Curva de

Calibración (r)

Concentración

añadida (**) (mg/L)

−

X + DE (***)

Recuperación

(%)

SDT (+) Alc

3

Sulfuros

loruros

160.3

0.9990

20

Nitratos (como N) 352.1 0.9991

0.5

0.49

Sulfatos

375.3

alinidad total (como HCO -)

C

160.2

310.1

376.1

325.3

- - - -

1000

72.61

100

100

+0.017

19.28+0.14

997.2+12.05

72.67+

0.09

100.2 +

4 0.90

98.98 +0.10

96.59

100.08

97.56

99.72

100.24

98.98

(*) = EPA (Environmental Protection Agency) (1999). (**) = Se prepararon 5 réplicas de conce ocida de cada uno de los parámetros, a part reactivos de alta pureza analítica. ***) = Media y Desviación Estándar. (+) = Sólidos Disueltos Totales.

ntración con ir de

(

Tabla 3 .- Indicadores de Calidad e los Datos. orcentaje de rec peración de metales, correspondiente al l Río San Pedro, en Agosto de 2005.

d d P umuestreo realizado en e

Fortificadas (*)

Estándar Certificado (**) Muestras

Metal

Limite de Detección,

Cantidad Adicionada

(mg/L) (mg/L)

(−

X + DE) (***)

Recuperación

(%)

Valor Certificado

(mg/L)

Recuperación

(%)

Cd Cu Fe Pb Mn Zn

0.01 0.02 0.04 0.07 0.02 0.01

2 2 2 2 2 2

1.967+0.052

2.0+0.0 1.967+0.052

1.90+0.0 2.0+0.0

1.967+0.052

98.35 100

98.35 95

100 98.35

0.25

1 1 1 1 1

100 101 100 97

100 100

(*) = Se prepararon 5 replicas con una concentración de 2 mg/L de cada uno de los metales, a partir de estándares de 1000 mg/L de alta pureza analítica. (**) = Estándar Certificado de Agua CWWW-TMD (HPS Certified Wastewater, HIGH-PURITY STANDARDS).

Los valores corresponden a una sola rep (***) = Media y Desviación Estándar.

lica.

Tabla 3e . Indicadore de Calidad de os Datos. Por ntaje de re de metales orrespondiente a muestreo realizado e ío San Ped en May

uestras (*)

Estánd ertificado (**

- s l ce cuperación , c l n el R ro, o de 2006.

M Fortificadas ar C )

Metal

LimiteDetección

(mg/

Cantidad

Adicionada (mg/L)

de

L)

(−

X +DE

Recuperac

(%)

Valor

Certificado(mg/L)

Recuperaci

(%) ) (***) ión

ón

CCFM

0.01

2

d 0.01 2 2+u 0.02 2 e 0.04 2 n 0.02 2

Pb 0.07 2 Zn

0.0 2+0.0 2+0.0 2+0.0 2+0.0 2+0.0

100

100 100 100

1

1 1 1

101

100 97

100

100 0.25 100

100 1 100

(*) = Se prepararon 5 replicas con una concentración de 2 mg/L de cada uno de los metales, a partir de estándares de 1000 mg/L de alta pureza analítica. (**) = Estándar Certificado de Agua CWWW-TMD (HPS Certified Wastewater, HIGH-PURITY STANDARDS). Los valores corresponden a una sola replica. (***) = Media y Desviación Estándar.

Tabla 3f.-Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) obtenidos en el agua superficial de la estación E1 (Camino a Libra- miento) y estación E4 ( Barrilito) del ío San Pedro, n el muestreo re izado en Agosto de 2005 *).

(*) = La concentración se expresa en mg/L, a menos que se especifique otra unidad. (**) = Duplicado de campo. (***) = Los valores obtenidos en las muestras fueron idénticos. <LD = Menor al Limite de Detección. ND = No Detectable.

Parámet

ación

E1 (**) DPR (%)

ción

E4 (**)

Precisión DPR (%)

El R e al (

ro Est E1

Precisión Esta

E4 Temperatura ambiente (°C) Temper a del agu pH Eh (volts) C.E (µS Oxigeno uelto S.D.T. Bicarbo s ClorurosSulfatos

Pb Zn

6

5

<LD 2.42

10.1 <LD 2.42

***

4

1.44

*** 6.02 *** ***

29

70.326 745.526

136.64 14.23

237.65

1.11

0.06 0.21 <LD 0.12

29 29

7.40.375 745.4522

136.13.8

240.14

1.14

0.06 0.21 <LD 0.11

*** *** ***

8.52 *** ***

0.76 ***

2.56 1.04 ***

2.67 *** *** *** ***

8.69

atur a (°C)

/cm) Dis

nato

Sulfuros 0.48 0.58 18.87 ND ND Nitratos (como N) 2.07 2.1 Cd 0.03 0.03 *** <LD <LD Cu 6.6 6.6 Fe 9.51

29 28

3.94 0.527 1016

.1 850 <1

0 460.39

29 28

3.94 0.527 1017 6.1 842 <1 48

480.26

*** *** *** 0.1 ***

0.94 *** .08

4.22

29 .42

3 4

2

3

64 7

Tabla 3g.-Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) obtenidos en el agua superficial de la estmiento) y estación E4 (El Barrilito) del Río San Pedro, en el muestreo realizado en Mayo de 2006 (*).

ación E1 (Camino a Libra-

especifiqu unidad. tra de campo duplicada. valores obtenidos en las muestras fueron idénticos. or al Limite de Detección. etectable.

P

E

(*) = La concentración se expresa en mg/L, a menos que se e otra (**) = Mues (***) = Los <LD = Men ND = No D

arámetro stación E1 E1 (**)

Precisión DPR (%)

Estación

E4 E4 (**)

Precisión DPR (%)

Temperatura ambiente (°C) TpE

m) O no Disuelto

BiCl

SNi ) Cd CFe

PZn

23.182.

0.673

17

4.5.

13

017

23.5 182.7

0.6773.

172801.66

4.5.30.21 133

0.18.

*****

0*

*

04

1

1

*

emperatura del agua (°C) H h (volts)

C.E (µS/cxige

S.D.T. carbonatos oruros

Sulfatos ulfuros tratos (como N

u

Mn b

5

.5 74 13

680 .7

5144 <1 .44

2822.05 40 58

0.21 .0

345 52 .48

.8

.5 4

13 10 7

5132 <1 .44

36 5

.0 40

52 48

0

*

** ** ** .39 **

0.23 *** **

0.73 .91 .21 *** *** .46 *** *** .12

31 23

7.65 0.229 650 6.0 374

280.06 18.42 54.44 5.92

0.040 <LD 0.02 0.22 0.12 <LD 0.05

31 23

7.65 0.229 657 6.0 376

283.04 18.42 57.41 5.52

0.039 <LD 0.02 0.23 0.12 <LD 0.05

***** *** ***

1.07***

0.53 1.06***

5.31 7.0

2.53*** ***

4.44*** *** ***

tos. Resultado de Balance de Cationes y Aniones pondiente al muestreo realizado en Agosto de 2005.

(*) =Duplicado de campo.

Estación

Nombre

∑ Cationes

∑ Aniones

Diferencia

(%)

Tabla 3h.- Indicadores de Calidad de los Dadel Río San Pedro, corres del agua superficial

E1

E3 E4

E4 (*) E-5

Camino a Libramiento

Arroyo Can nea Vieja El Barrilito El Bar

9.12

8.88 7.8 .45

3.69

11.15

8.26 7.67

10

0.78 3.62 0.84 1.72

25

E1 (*)

E2 Camino a Libramiento Cananea Vieja

9.45 8.43

11.5 8.3

9.26

a

rilito San Pedro Palominas

7 7.71 3.86 2.

Tabla 3i.- Indic s de Calid los Datos. Resultado de Balance de Ca

del agua supe 2006

= Duplicado de campo.

Estación

No

ationes

ones

rencia %)

adore ad de tiones y Aniones rficial del Río San Pedro, correspondiente al muestreo realizado en Mayo de

mbre ∑ C ∑ Ani Dife

(

E1

E1 (*) E2

no a Libra no a Libra o

Cananea Vieja

41.16 41.09 9.21

5.27 4.98

68

.24 10.80 14.54 6.23 6.35 5.48

8.36 8.09

7.95 8.67 8.43 9.29 4.78

E3 Arroyo Cananea Vieja El Barrilito

12.22 5.27 E4

E4 (*) El Barrilito an Pedro Palominas E5 S

CamiCami

mientomient

59.59

11

(*)

13. APENDICE 4.- Resultados del Control de Calidad durante el AnálisisSedimento Superficial, en los Muestreos realizados en Agosto 2005 y Mayo 2006.

179

del

T osto del 200

P rámetr

Método

Concentración +

abla 4a.- In realizado en Ag

dicadores de calidad de los datos. 5.

Parámetros analíticos correspondientes al muestreo

a o Añadida (*)

X DE (**)

ecuperación (%)

R

áni

Sulfatos Su Azufre Nitratos (Como N)

. (1974)

9)

Furman (1985)

Furman (1985)

Furman (1985

EPA (1999) (***)

22.576

0.5 µg/g

+Materia Org ca

Gaudete et al

Carbonatos

lfuros

AOAC (199

39.904

56.52

67.63

50 µg/g

39.917 0.038

+55.35 0.598 +

70.218 0.586

3+51.9 1.49

21.71+0.52

70.13+0.78

103.03

97.77

103.87

103.86

96.16

97.04

(*) = La concentración se expresa en porcentaje (%), a menos de que se especifique otra unidad. (**) = Media y Desviación Estándar. Se prepararon 6 réplicas de concentración conocida de cada uno de los parámetros a partir de reactivos de alta pureza analítica.

(***) = EPA (Environmental Protection Agency).

Tabla 4b.- Indicadores de calidad de los datos. Parámetros analíticos correspondientes al muestreo realizado en Mayo de 2006.

Parámetro

Método

ración ida

−

ConcentAñad

(*) X + DE (**)

Recuperación

(%) Materia Orgánica Carbonatos Sulfatos Sulfuros Azufre Nitratos (Como N)

Gaudete et al. (1974)

AOAC (1999) Furman (1985) Furman (1985) Furman (1985)

EPA (1999) (***)

04 52 63 g/g 76 g/g

38.84±0.27 55.03±0.09 68.26±2.67 47.79±1.38 22.78+0.89 0.48±0.017

97.33 97.19

100.93 95.59

100.90 97.56

39.956.67.

50 µ22.5

0.5 µ (*) = La concentración se expresa en porcentaje (%), a de que se especifique otra unidad.

(**) = Media y Desviación Estándar. Se prepararon 5 rép concentración conocida de cada uno de los parámetros a partir de reactivos de alta pureza ana

(***) = EPA (Environmental Protection Agency).

menos licas delítica.

Tabla 4c.-Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) obtenidos en el sedimento superficial de la estación E1 (Camino a Libramiento) y estación E4 (El Barrilito) del Rí o en Agosto de 2005 (*).

(*) = La concentra presa en porcent que se e otra uni (**) = Duplicado de campo. (***) = Los valores de DPR obtenidos en las muestras duplicadas fueron idénticos. ND = No Detectab

E1 E1 (**) Precisión Estación

4 E4 (**)

Precisión DPR (%)

o San Pedro, en el muestreo realizad

Parámetro Estación

DPR (%) E

Potencial de Hidrógeno (pH)

Potencial Redox (Eh) (volts)

CaCO3 (%)

Materia Orgánica (%).

Azufre (%).

Sulfatos (%).

Sulfuros ( µg/g)

Nitratos (com )

3.26

0.543

ND

0.87

2.07

5.63

0.022

8.32

3.26

543

.87

.52

.74

***

***

**

***

8.0

1.97

20.

4.92

7.05

0.381

N

0.23

0.2

0.31

0.0

1.05

7.05

0.381

ND

0.23

0.25

0.30

035

0.90

***

***

***

***

***

3.28

2.12

15.38

ción se ex aje (%), a menos specifique dad.

le.

o N) (µg/g

0.

ND

0

1.91

5

0.018

8

*

4

0

D

5

31 0.

1

Tabla 4d.-Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) obtenidos en el sedimento superficial de la estación E1 (Camino

a Libramiento) y estación E4 (El Barrilito) del Río San Pedro, en el muestreo realizado en Mayo de 2006 (*).

(*) = La concentración se expresa en porcentaje (%), a menos que se especifique otra unid

(***) = Lo ND = No

ción

E1 E1 (**) Precisión D

Estación E4 E4 (**)

Precisión DPR (%)

ad. (**) = Duplicado de campo.

s valores de DPR obtenidos en las muestras duplicadas fueron idénticos. Detectable.

Parámetro EstaPR (%)

Potencial de Hidrógeno (pH)

Potencial Redox (Eh) (volts)

CaCO3 (%)

Materia Orgánic

Azufre (%).

Sulfatos (%).

Sulfuros (µg/g)

Nitratos (como N

2.95

0.577

ND

1.54

1.63

4.51

83.44

111.68

0.577

***

***

***

***

0.62

4.7

***

1.2

6.84

0.056

0.78

0.40

0.24

0.50

167.2

2.15

84

0.056

0.76

.36

.24

.45

.10

.29

***

.60

0.53

**

.53

.26

.31

a (%).

) ( µg/g)

2.95

ND

1.54

1.62

4.73

83.44

110.30

6

4

5 142

6.

0

0

0

2

***

2

1

*

10

16

6

Tabla 4e.- Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) de los parámetros sedimentológicos analizados en la

campo.

Parámetro E1 E1 (*)

Precisión DPR (%

Mayo E1 E1 (*)

Precisión DPR (%

estación E1 (Camino a Libramiento), correspondiente a los muestreos realizados en Agosto (2005 ) y Mayo (2006).

(*) = Duplicado de

Agosto (2005) )

(2006) )

Mediana (Md) Media (Mz) Desviación Estándar

Arcilla

2.95 -00.

5539

2.75 -0.20.7

-52.042.5.79

-

8

7.02 56.5213.12

- 6.44 7.0

10.93 -

3.1 0.000.96

- 60.433.26.35

-

3.60 0.001.0

- 74.120.55.38

-

3

14.92 13.339.91

- 20.3346.8916.54

-

Sesgo (Sk) Kurtósis (Kg) % Grava % Arena% Limo % Arcilla % Limo +

3.60 3.28

3.9 3.53

.132 902 - .47 .34

5.19 -

36 91 1

2

.0

7.34

3.0 3.1

2.10 2.13

7 9

5 0

8 7

3 9

5.29

37.10

Tabla 4f.- Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) de Cd, Cu, Fe, Mn, Pb y Zn, en las fracciones geoquímicas del

sedimento superficial de los duplicados (a, b) de las estaciones E1 (Camino a Libramiento) y E4 (El Barrilito) del Río San Pedro, correspondiente al muestreo realizado en Agosto de 2005.

Fracción

Cd

E1 E4

Cu

E1 E4

Fe

E1 E4

Mn

E1 E4

Pb

E1 E4

Zn

E1 E4 )

(a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b

Fracción I ** ** 6.33 ** 6.46 13.15 2.90 4.88 ** ** Fracción II FraccióFracción IVFracción V

Total (µg/g)

** ** **

** ** ** ** ** **

4.86 ** 13.13 2.35 06.14 10.9

22.57 2.29

** 5.85 * 1.82

8.69 13.20 * .23

** ** 29.12

** 14.52 ** 10.53 4.

2.1 9 3

n III

**7.46 **

1.81 ** 4.38

10.52 6.13 5.35 2.4

2.60

.001 7

*

.53

*0

1.38 0.29

1.64 8.26 1.55 2.75

* ** ** * 08 3.93

2.82 4.76

0 3.31.67 0.1

(*) = El valor de DPR se expresa en porcentaje (%). enidos fue dénticos.

(**) = Los valores de DPR obt en las muestras duplicadas ron i

Tabla 4g.- Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) de Cd, Cu, Fe, Mn, Pb y Zn, en las fracciones geoquímicas del sedimento superficial de los duplicados (a, b) de las estaciones E1 (Camino a Libramiento) y E4 (El Barrilito) del Río San Pedro, correspondiente al muestreo realizado en Mayo de 2006.

Fracción

Cd

E1 E4 (a, b) (a, b)

Cu

E1 E4 (a, b) (a, b)

Fe

E1 E4 (a, b) (a, b)

Mn

E1 E4 (a, b) (a, b)

Pb

E1 E4 (a, b) (a, b)

Zn

E1 E4 (a, b) (a, b)

Fracción I Fracción II Fracción III Fracción IV F

22.2 ** ** ** ** ** ** **

4.73 9.10 25.58 11.11 3.08 ** 12.78 2.98

0.73 ** ** 0.54 3.81 2.90 18.0 17.39

6.87 15.0

** 17.91 10.53 7.38 ** 8.22

** ** ** ** 29.16 ** 34.72 **

6.58 22.20 18.18 2.71 8.26 ** 12.31 1.18

60 2.07

racción V 16.67 ** 1.92 4.60 5.16 <0.01 8.04 ** 4.70 3.65 2.48 3.Total (µg/g) 2.67 ** 0.95 4.43 4.23 0.31 7.54 1.52 10.0 3.33 0.56

(*) = El valor de DPR se expresa en porcentaje (%). (**) = Los valo s de DPR obtenidos en la muestras duplicadas ron idénticos.

re s fue

4h.- en dar C do de In s in Marnt (NIST 2702), a tra la técnic ada en las estras de s to del Río edro, eno realizado en 005.

Metales

Tabla sedime

Recuperación de Metales (µg/g) analizados vés de

un Están mu

ertificaedimen

organic San P

ine el a utiliz

muestre Agosto de 2

Fracción

Cd

Cu

Fe

Mn

Pb

Zn

Fracción I Fracción II Fracción III Fracción IV Fracción V

Total (µg/g) NIST(2702) (**)

ND (*)

ND ND ND ND < 1

0.817±0.011

0.99 8.96

12.80 63.59 30.0

116.34 117.7±5.6

13.30 62.40

18873.15 4799.41

47999.92 71748.18 7.91±0.24

367.95 185.40 421.64 265.97 399.96

1640.92 1757±58

ND ND ND 35 ND 135

132.8±1.1

31.25 57.80 210 36

112.67 447.72

485.3±4.2 (*) ND = No Detectable.

(**) = National Institute of Standards and Technology.

- Recu Meta tán de Mt (NIS avés st del ro, reali o de

Fracción

ta

Tabla 4i. peración de les (µg/g) analizados en un Es dar Certificado Inorganics in arine sedimen muestreo

T 2702), a trzado en May

de la técnica utiliza2006.

da en las mue ras de sedimento Río San Ped en el

Me les

Cd

Zn

Cu

Fe

Mn

Pb

Fracción I ND (*) ND

10.0

457.0

Fracción II Fracción III Fracción IV Fracción V

Total (µg/g) NIST(2702) (**)

ND ND ND ND < 1

0.817±0.011

6.67 12.33 62.0

33.33 114.33

117.7±5.6

336.97 18496.30 4675.00

46330.00 69848.27 7.91±0.24

137.0 379.5 220.0 392.0

1585.50 1757±58

ND ND

36.49 ND

94.59 131.08

132.8±1.1

61.66 48.0

156.66 26.25

131.32 423.89

485.3±4.2 (*) ND = No Detectable.

(**) = National Institute of Standards and Technology.

Tabla 4j.- E el Límite de Detección g r cción obtenido en el análisis de sedimento superfica lo recomendado por Miller y Miller (1993) (*).

smetales pesados en el

timación d (µ /g) po fraial del Río San Pedro, en base

Metales

Fracción

Cd

Mn

Pb

Zn Cu

Fe

Fracción I

Fracción II

Fracción III

Fracción IV

Fracción V

0.01

0.02

0.04

0.05

0.04

0.08

0.01

0.01

0.03

0.01

0.08

0.03

0.03

0.04

0

0.04

.03

.05

0.05

0.08

0

0.04

0.07

.04

0.01

0.03

0

0

0.08

.03

0.08

0.08

0.11

0.08

(*) = En e trabajo el c a cantidad de co n de an pro a señal del blanco

(YB), la ión

l presnc más

ente entr

se utilizalito des

ó que viac

riterporci

está

io delon

nda

Límite a unar de

de ñal i

nco

Detección, como lgual(S

aciótres veces

sel bla

la B).

Tabla 4k.- Concentració luminio total (%, base seca) en el sedimento superficial del Río San Pedro, co e a los muestreos realizados en Agosto (20 y

Mayo de 2006

(*) = Duplicado de campo

Estación

Agosto (2005) M )

n drrespondient

e A

Nombre

05)

006

o (2ay

E1

E1 (*) E2 E3 E4

E4 (*) E5

Camino a Libramiento Camino a Libramiento Cananea Vieja Arroyo CanEl Barrilito El Barrilito San Pedro Palominas

5.08

6.88 6.23 6.16 5.60

4.36

6.886.92 6.52 5.28

anea Vieja

5.47.0

8 3

4.327.08

14. APÉNDICE 5.- Fotografías de Cam staciones de Muestreo (E1

a E5), localizadas en el Río San Pedro.

po de las E

191

Figura 5a. Actividad Minera de la región de Cananea, S

La Fundidora en 1908.

.

La Fundidora en los 80´s La Fundidora en 2006.

onora, México.

igura 5b. Fuente de contaminación debido a la actguas ácidas ferro-cupríferas provenientes del Dep

Fa

Depósito centra ieja” (2005).porada uvia)

“Con(Tem

dora V de Ll

Depósito “Concentradora Vieja” (2006).(Temporada de Sequía)

ja” (1994). Depósito “Concentradora Vie

ividad minera. Descarga de ósito Concentradora Vieja.

Descarga No. 1 de aguas negras provenientes de la Ciudad de Cananea, Sonora.

Descarga No. 2 de aguas negras provenie de la Ci de Cananea, Sonora.

Presencia de aguas negras en la estación E2 (Cananea Vieja).

igura 5c. Fuente de contaminación debido a la actividad urbana. Descarga de guas residuales (aguas negras) en el cauce del Río San Pedro, provenientes e la ciudad de Cananea, Sonora, México.

ntes udad

Fad

Figura 5d. Infiltraciones ácidas ferro-cupríferas provenientes del Depósito Concentradora Vieja.

Figura 5e. Estaciones de muestreo localizadas en el Río San Pedro.

Estación E1 (Camino a Libramiento) (Agosto 2005).

Estación E1 (Camino a Libramiento) (Mayo 2006).

2 (Cananea Vieja) Estación E

Estación E4. El Barrilito

Estación E5. San Pedro Palominas

Figura 5f. Estaciones de muestreo localizadas en el Río San Pedro.

E nea Vieja.

stación E3. Arroyo Cana

Figura 5g. Formación de sales sulfatadas de cobre y hierro en el sedimento del Río San Pedro, producto de una alta evaporación debido a las temperaturas elevadas que se presentan en el área de estudio.

a) Depósito Concentradora Vieja

c) Dique de Contención

Figura 5h.- Fotografía del Dique de Contención entre las estaciones E1 y E2, construido a principios del año 2000, con la finalidad de recuperar y reciclar los desechos ácidos, provenientes del Depósito Concentradora Vieja.