GUIA 1 (baja)[1]

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Fitoestabilizacin de Depsitos de Relaves en ChileGua N 1: Metodologa General

Rosanna Ginocchio cea centro de investigacin Minera y Metalrgica PedRo Len-Lobos instituto de investigaciones agropecuarias

INIA

Ministerio de Agricultura

Centro de Investigacin Minera y Metalrgica, CIMM Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA Fitoestabilizacin de Depsitos de Relaves en Chile Gua N 1: Metodologa General N de Inscripcin: 171.924 ISBN Obra Completa: 978-956-7226-09-2 ISBN Volumen 1: 978-956-7226-10-8 Enero de 2011 Diseo e impresin: Andros Impresores www.androsimpresores.cl

Porque despus de todo he comprendido Que lo que el rbol tiene de florido Vive de lo que tiene sepultado Francisco Luis Bernndez

Equipo profEsional

CIMM Elena Bustamante Isabel Camus Luz Mara de la Fuente Claudia Santibez Yasna Silva Paola Urrestarazu

INIA-Intihuasi Jaime Cuevas Ismael Jimnez Sergio Silva

EntidadEs asociadas

SERNAGEOMINMinisterio de Minera

Prefacio|

E

stos documentos tcnicos fueron generados a partir del proyecto Innova Chile de CORFO 04CR9IXD-01, titulado Uso de recursos fitogenticos nativos para la fitoestabilizacin de depsitos de relaves en la Regin de Coquimbo. El proyecto fue generado y liderado por la Unidad de Fitotoxicidad y Fitorremediacin del Centro de Investigacin Minera y Metalrgica (CIMM) y coejecutado por el Centro Regional Intihuasi del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA). Los documentos constituyen un aporte pionero y nico para el pas, entregando directrices prcticas para la aplicacin de una tecnologa sistematizada y validada para la adecuada y efectiva estabilizacin fsica, qumica y biolgica de depsitos de relaves postoperativos y abandonados presentes en la zona norte-centro del pas, como es la fitoestabilizacin. Cada una de las guas contenidas en esta obra es una entidad nica que puede ser consultada en forma independiente, pero todas ellas se complementan para entregar la informacin fundamental y necesaria para la aplicacin de la tecnologa de fitoestabilizacin en depsitos de relaves postoperativos y abandonados del pas. Es importante destacar que los principios generales de esta tecnologa tambin pueden ser aplicados a otros desechos mineros masivos, como botaderos de estriles y pilas de lixiviacin, y a suelos contaminados con metales y metaloides, como los impactados por operaciones histricas de fundicin de minerales. Sin embargo, sta debe ser adaptada a las particularidades de estos sustratos. La adecuada implementacin de esta tecnologa contribuir a proteger la salud humana y el medio ambiente, al reducir las vas de exposicin a los metales y metaloides contenidos en los desechos mineros masivos, adems de permitir a las empresas mineras dar cabal cumplimiento a las nuevas regulaciones relacionadas con el cierre de faenas mineras. A su vez, esta tecnologa permitir la rehabilitacin de las reas perturbadas, revitalizndolas y permitiendo usos posteriores. Finalmente, los editores de esta obra quieren destacar y agradecer en forma especial el importante apoyo de Anglo American y de sus profesionales, tanto en el proceso de desarrollo y de validacin de la tecnologa de estabilizacin a la realidad nacional como en la impresin de estos documentos. El inters de Anglo American por colaborar y apoyar este tipo de iniciativas ratifican el compromiso de esta compaa por desarrollar sus operaciones y la totalidad de las etapas de gestin siguiendo los ms altos estndares ambientales, tanto internacionales como nacionales.

Tabla de Contenidos

1. INtroduCCIN 2. depsItos de relAves eN ChIle Norte-CeNtrAl 2.1. Minera metlica y depsitos de relaves 2.2. Caractersticas generales de los depsitos de relaves 2.3. Depsitos de relaves y medio ambiente 3. teCNologA de fItoestAbIlIzACIN: ANteCedeNtes geNerAles 3.1. Caractersticas generales de la fitoestabilizacin 3.2. Fitoestabilizacin versus forestacin y revegetacin 3.3. Especies vegetales para la fitoestabilizacin 3.3.1. Restricciones qumicas por exceso de metales 3.3.2. Restricciones climticas sitio-especficas 3.3.3. Uso posterior o alternativas de rehabilitacin 3.4. Acondicionadores para la fitoestabilizacin 4. teCNologA de fItoestAbIlIzACIN: depsItos de relAves Etapa 1: Caracterizacin sitio-especfica y recursos financieros 1.1. Caracterizacin general del rea 1.2. Caracterizacin del depsito de relaves 1.3. Recursos financieros disponibles 1.4. Otros aspectos relevantes Etapa 2: Materiales locales disponibles 2.1. Especies vegetales 2.2. Acondicionadores de relaves

9 11 11 11 15 17 18 19 23 23 26 27 27 31 32 32 33 41 41 42 42 46

Etapa 3: Ensayo piloto de fitoestabilizacin 3.1. Seleccin del sitio 3.2. Seleccin del diseo experimental 3.3. Establecimiento del ensayo 3.4. Monitoreo Etapa 4: Fitoestabilizacin a gran escala 4.1. Preparacin del terreno y establecimiento de la vegetacin A) Nivelacin del terreno B) Descompactacin del sustrato e incorporacin de acondicionadores C) Obtencin y preparacin del material vegetal D) Riego 4.2. Monitoreo y manejo posterior A) Monitoreo B) Manejo posterior BIBLIOGRAFA

52 53 53 54 54 58 58 58 59 62 67 70 70 71 75

ciMM - inia-intihuasi

1| Introduccin

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a disposicin de grandes volmenes de residuos mineros slidos en los suelos, tales como los depsitos de relaves, puede resultar en la generacin de diversos impactos ambientales, particularmente cuando su disposicin, manejo y abandono son inadecuados. Estos impactos varan entre la disminucin en la calidad esttica del paisaje, la prdida de hbitats naturales y de terrenos con otros usos potenciales, la contaminacin de los suelos y de las aguas con metales/metaloides y los efectos negativos potenciales para la salud humana, los ecosistemas y los sistemas silvoagropecuarios. La intensidad y diversidad de los impactos ambientales posibles de ocurrir a partir de un desecho minero masivo cualquiera dependern, sin embargo, de las caractersticas sitio-especficas del rea de emplazamiento (ej. clima, topografa, cercana a centros poblados, ecosistemas naturales y zonas silvoagropecuarias), de las caractersticas fisicoqumicas del desecho en cuestin y de las medidas de manejo utilizadas por parte del propietario del desecho minero. En el caso de los relaves generados a partir de los procesos de concentracin de minerales por flotacin, su disposicin, manejo y abandono inadecuados pueden resultar en impactos ambientales negativos de largo plazo y de gran escala espacial. Por ejemplo, cuando las superficies de los depsitos de relaves no son estabilizadas en forma adecuada pueden generarse impactos ambientales directos relacionados con

la dispersin del material particulado fino rico en metales (ej., cobre, Cu, cinc, Zn, cadmio, Cd) y metaloides (ej., arsnico, As) hacia los suelos y cursos de agua cercanos, con los consecuentes riesgos para la salud humana, la agricultura y los ecosistemas naturales. En las zonas norte y centro de Chile, los agentes ms importantes de dispersin de los relaves han sido el colapso de los muros ante fuertes sismos, el viento (erosin elica), las precipitaciones intensas (erosin hdrica) y el arrastre del material por los aluviones y las crecidas de los cursos de agua en los aos extremadamente lluviosos (ej., aos influenciados por el fenmeno El Nio-Oscilacin del Sur o ENOS). Adicionalmente, los relaves pueden sufrir transformaciones qumicas secundarias al quedar expuestos a ciertas condiciones climticas (ej., zona altoandina de los Andes de Chile central), particularmente cuando poseen altos contenidos de sulfuros de metal como la pirita (FeS2). En estos casos, se podra producir drenaje cido como consecuencia de la generacin de cido sulfrico (H2SO4) a partir de la oxidacin de la pirita en contacto con el oxgeno atmosfrico y el agua de lluvia o de deshielo. El drenaje cido produce, a su vez, la lixiviacin o lavado de algunos metales contenidos en los relaves a los cursos de agua, los suelos cercanos y las napas freticas. La acidificacin y enriquecimiento con metales de las aguas y los suelos afectados imponen importantes riesgos para la salud 9

1| Fitoestabilizacin de depsitos de Relaves en chile Gua n 1: Metodologa General

humana, los agrosistemas y los ecosistemas naturales. Los efectos ambientales negativos generados por los depsitos de relaves a partir de los impactos primarios (dispersin fsica) y secundarios (transformacin qumica) son muy difciles y costosos de remediar a posteriori. Sin embargo, estos impactos pueden ser evitados a travs del establecimiento de un marco normativo adecuado por parte de los reguladores y del uso de medidas de manejo adecuadas por parte de los propietarios de los desechos mineros. Actualmente, la legislacin minera chilena relacionada con los depsitos de relaves establece que estos residuos deben ser depositados en tranques artificiales y considera la aplicacin de medidas de rehabilitacin en la etapa de cierre, las que permitan proteger la salud humana y la seguridad de las personas, adems de restituir el terreno en condiciones aceptables (Decreto Supremo, D.S., N 132 de 2002 del Ministerio de Minera y su Reglamento asociado sobre la Aprobacin de Proyectos de Diseo, Construccin, Operacin y Cierre de los Depsitos de Relaves materializado en el D.S. 248 de 2007 del Ministerio de Minera). Sin embargo, es an limitada la disponibilidad de tecnologas de rehabilitacin costo-efectivas, validadas para el pas, las que permitan lograr la estabilizacin adecuada y en el largo plazo de los depsitos de relaves presentes en la zona con clima Mediterrneo rido y semirido y, por ende, dar cumplimiento a las actuales normativas de cierre de depsitos de relaves.

El objetivo de esta gua metodolgica es aportar con una tecnologa sistematizada y validada para la adecuada estabilizacin fsica, qumica y biolgica de los depsitos de relaves abandonados y postoperativos presentes en la zona norte-central de Chile. Especficamente, esta gua tcnica proporciona las directrices prcticas para desarrollar programas de fitoestabilizacin costo-efectivos y de largo plazo sobre los depsitos de relaves mineros ubicados en la zona del pas con clima Mediterrneo rido y semirido. La implementacin adecuada de estos programas contribuir a proteger la salud humana y el medio ambiente, al reducir las vas de exposicin a los metales y metaloides contenidos en estos desechos mineros masivos. A su vez, esta tecnologa permitir la rehabilitacin de las reas perturbadas asociadas a la actividad minera, revitalizndolas y permitiendo usos posteriores. Es importante destacar que los principios generales de esta tecnologa tambin pueden ser aplicados a otros desechos mineros masivos (ej., botaderos de estriles, pilas de lixiviacin, etc.) y a suelos contaminados con metales y metaloides. Sin embargo, sta debe ser adaptada a las particularidades de esos sustratos. Se recomienda que los programas de fitoestabilizacin sean preparados e implementados por especialistas que tengan experiencia probada en el tema, de forma de adaptar este mtodo a las condiciones locales o sitio-especficas del lugar donde ser aplicado.

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2| Depsitos de Relaves en Chile norte-central

2.1. MineRa MetLica y dePsitos de ReLaves

L

a gran y pequea/mediana minera han sido histricamente importantes para la economa de la zona norte-centro de Chile y, en especial, para las comunidades cercanas a las minas y a las plantas de procesamiento de minerales. Es as como El Salvador, Andacollo, Punitaqui e Illapel, entre otras localidades, surgieron como campamentos mineros debido a la explotacin de minerales y han mantenido hasta el da de hoy su condicin de localidades mineras. Producto de la explotacin intensiva de minerales dentro de la zona norte-centro del pas, se han generado grandes volmenes de desechos mineros masivos en los ltimos 150 aos. Esto se debe a que por cada tonelada del mineral extrado de la mina, aproximadamente un 98-99% es descartado como desecho a lo largo del proceso de beneficio. Uno de los desechos mineros ms voluminosos lo constituyen los relaves. Por ejemplo, para 1990 el SERNAGEOMIN haba identificado unos 655 depsitos de relaves entre la II y la VII Regin del pas, tanto abandonados como operativos, los que cubran unas 8.028 hectreas. De este total, un 25% y un 60% de los depsitos de relaves identificados se encuentran en la III y IV Regin, respectivamente (Figura 2.1). Esta

alta concentracin de depsitos de relaves en la IV Regin se explica por la mayor presencia de depsitos minerales que slo han podido ser explotados mediante el trabajo selectivo de pequea escala (pequea y mediana minera) en comparacin al resto del pas, donde predomina la gran minera. A pesar que la IV Regin de Coquimbo concentra el mayor nmero de depsitos de relaves del pas, el volumen de relaves depositados corresponde slo al 3% del volumen total (22.060.646 m3; Figura 2.1). Esto se traduce en que existe un gran nmero de depsitos distribuidos por toda la Regin, pero de tamao ms bien pequeo. Por ejemplo, el tamao promedio de los depsitos de relaves de la Regin de Coquimbo es de 2,1 hectreas, con un rango entre 0,02 y 35,3 hectreas, mientras que en la VI Regin del Libertador Bernardo OHiggins un solo depsito puede cubrir 400 hectreas y ms. 2.2. caRacteRsticas GeneRaLes de Los dePsitos de ReLaves Los relaves, segn lo define la legislacin nacional vigente (ej., Decreto Supremo, D.S. N 248 de 2007 del Ministerio de Minera), corresponden a una suspensin de slidos en lquidos (pulpa), los que se generan y desechan en las plantas de concentracin 11


III IV V RM VI VII 0 50 100 150 200 250 300 350 400

III IV V RM VI VII 450 0 100 200 300 400 500 600

Nmero de depsitos

Volumen de relaves

(Mm3)

Figura 2.1. Nmero de depsitos de relaves y volumen de relaves depositados por Regin (Fuente: SERNAGEOMIN 1989 - 1990).

hmeda de especies minerales que han experimentado una o varias etapas en circuito de molienda fina. El vocablo se aplica tambin a la fraccin slida de la pulpa. En otras palabras, los relaves corresponden a mineral finamente molido ( 5:1 para ovejas).

Alto contenido de sulfato Acidez o pH bajo (< 5,5) Alcalinidad o alto pH (> 8,0) Alta salinidad o CE

Fitotoxicidad. Fitotoxicidad y toxicidad para la microbiota. Problemas nutricionales para las plantas. Fitotoxicidad, estrs hdrico, desbalance en la absorcin de nutrientes. Fitotoxicidad. Problemas de enraizamiento y de retencin de agua. Problemas de enraizamiento y de infiltracin. Problemas de retencin de agua y de compactacin. Deficiencia de Mg en las plantas. Limita la disponibilidad de nitrato para las plantas y por ende el crecimiento.

Alto contenido de sodio Alta agregacin Alta densidad

Textura inadecuada

Alta proporcin Ca:Mg (rango adecuado 20:1) Alta proporcin C:N (rango adecuado 15-40:1)

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Continuacin tabla 4.1

limitacinBaja proporcin C:N Bajo contenido de MO

efectoLixiviacin de N. Carencia de macronutrientes y de un agente agregante e hidratante en el sustrato. Lixiviacin de P; reduce la fitodisponibilidad de Cu, Cd, Zn, Pb. Limita el crecimiento. Limita el crecimiento. Limita el crecimiento. Limita la degradacin de la MO y el ciclado de nutrientes.

solucinAgregar carbono de celulosa (aserrn, chips de madera). Agregar un acondicionador rico en MO hasta niveles cercanos al 5% (peso seco), cuidando la proporcin C:N de ste. Agregar Al o Fe para acidificar el sustrato o Ca para que los sustratos alcalinos quelen el P Agregar N (inorgnico u orgnico) o acondicionadores ricos en MO y alto N. Agregar P o acondicionadores orgnicos ricos en P. Agregar Mn o disminuir el pH bajo 6,0. Agregar una fuente natural de MO (guanos, compost, bioslidos) o suelo de escarpe.

Alto contenido de P Bajo contenido de N Bajo contenido de P Deficiencia de Mn Microbiota escasa

Tipos de problemas microclimticos y las soluciones posibles limitacin Excesiva temperatura del sustrato efecto Limitacin del establecimiento y crecimiento. solucin Agregar MO, colocar mallas para reducir la radiacin solar directa o establecer plantas pioneras nodrizas. Agregar MO, implementar un sistema de riego para las etapas iniciales, seleccionar especies arbustivas/arbreas con sistemas radicales profundos. Establecimiento de cortavientos (naturales o mecnicos), generar microtopografa, usar geles estabilizadores de superficie al momento de la siembra.

tabla 4.2

Excesiva sequedad

Limitacin del establecimiento y crecimiento.

Vientos intensos

Eliminacin de las semillas y desecacin excesiva de las plantas.

pudiendo encontrarse tambin As y Mo. De esta forma, la solucin ms adecuada para todos ellos debe ser determinada y aplicada. Algunas veces, las soluciones pueden ser antagnicas o contradictorias. En estos casos, se debe proceder con el objetivo bsico de 48

lograr un equilibrio global adecuado. Por ejemplo, un relave donde coocurren el Cu y As puede ser acondicionado con fosfato (P), lo que reduce la biodisponibilidad del Cu; sin embargo, esto aumenta la solubilidad del As. En un caso como ste, si los


niveles de Cu son los ms relevantes y los de As son relativamente bajos, entonces la solucin preferida sera la adicin de P. Cuando las concentraciones de ambos elementos son altas y por ende riesgosas, se debe optar por otra solucin, tal como agregar xidos de hierro en forma de polvo fino, como ferridrita o compost de bioslidos con contenidos altos de hierro, los que son efectivos para ambos elementos. La Tabla 4.3 enumera distintos acondicionadores que pueden encontrarse dentro de la zona norte-centro del pas, junto con su disponibilidad, usos, aceptacin pblica, costos, ventajas y desventajas. El tipo, mezcla y cantidad de acondicionadores requeridos variar de sitio en sitio, en respuesta a los factores limitantes especficos del relave de inters de fitoestabilizar y el tipo de vegetacin deseada. Por ello, el primer y ms esencial paso de cualquier estrategia de acondicionamiento es la realizacin de una evaluacin detallada de las condiciones sitio-especficas del relave y conocer el rango de condiciones apropiadas que se desea alcanzar para la introduccin de las especies vegetales elegidas. Tambin es importante considerar el uso posterior que se desea lograr con la fitoestabilizacin, para la eleccin de los acondicionadores y las estrategias de remediacin ms adecuadas. Adicionalmente, es esencial que los potenciales acondicionadores sean cuidadosamente caracterizados en cuanto a sus propiedades fsicas, qumicas y microbiolgicas, antes de ser usados. Los acondicionadores apropiados pueden ser orgnicos (ej., compost), inorgnicos (ej., neutralizantes) o mezclas (ej. bioslidos estabilizados con cal). Cuando se aplican en forma adecuada, los acondicionadores son benficos para eliminar las vas de exposicin al reducir la fitotoxicidad. Adicionalmente, permiten el restablecimiento

de formaciones vegetales funcionales y autosustentables al restaurar la actividad microbiana del sustrato, balancear el pH, incorporar MO, aumentar la retencin de agua y reducir la compactacin, entre otros beneficios. Estos sistemas rehabilitados permiten la reduccin de la erosin de los contaminantes por el viento y la lluvia. Sin embargo, el uso adecuado de los acondicionadores se basa en la caracterizacin apropiada de ellos y del sustrato en el que sern aplicados. A) Dosis de aplicacin

Las dosis apropiadas de aplicacin dependen de las limitaciones especficas que deben ser abordadas y de las caractersticas propias de los acondicionadores que sern utilizados. Sin embargo, existen distintas aproximaciones para determinar la dosis de aplicacin ms adecuada para los acondicionadores. Una aproximacin es tomar como referencia un suelo local, saludable, y usar sus parmetros fisicoqumicos como objetivos-meta. Por ejemplo, se puede usar el contenido de materia orgnica del suelo local como referencia para el sitio bajo manejo. Si se sigue esta aproximacin, es importante tener presente que una fraccin importante de la MO aplicada se descompondr en dixido de carbono (CO2) y agua en un perodo de tiempo relativamente corto (ej. durante el primer ao de aplicacin). Por ello, si el suelo natural posee un 2% de MO, entonces se sugiere duplicar la adicin a un 4% como una forma de compensar la descomposicin inicial rpida. La velocidad de descomposicin depende, sin embargo, del tipo de MO aplicada. Especficamente, depende de la proporcin C:N y del tipo de compuesto que debe ser degradado. Por ejemplo, un alto contenido de carbono como lignina o lignocelulosa (ej., madera) determina una descomposicin muy lenta mientras que 49


un alto contenido de fuentes carbonadas como azcares y almidones determina una degradacin muy rpida (ej., desechos de pulpas de frutas). Por otra parte, si se incorpora una dosis de materia orgnica muy superior a la de los suelos aledaos, es probable que el sistema presente problemas de invasin de malezas y especies oportunistas, en desmedro de las especies nativas y endmicas. Otra dificultad que podra presentarse al aplicar dosis elevadas de la enmienda orgnica es la lixiviacin de contaminantes hacia las aguas subterrneas tales como: nitratos, metales pesados, etc. Es por ello que las tasas de aplicacin de enmienda orgnica deben determinarse mediante evaluaciones previas de los materiales y de ensayos piloto. Otra aproximacin es revisar las dosis de aplicacin que han sido usadas en sitios similares. Por ejemplo, en sitios donde se ha realizado minera de carbn se ha podido realizar una rehabilitacin exitosa con una aplicacin de bioslidos en dosis de 22 a 100 toneladas por hectrea (base seca). Suelos contaminados con metales han sido rehabilitados con la aplicacin de mezclas de bioslidos y cal, a una dosis de bioslidos de 25 a 100 toneladas por hectrea y ms. En ambos casos, los principales impedimentos para el establecimiento de la vegetacin han sido las propiedades fsicas inadecuadas y la pobreza nutricional de los sustratos. Una tercera aproximacin consiste en usar protocolos de laboratorio. Por ejemplo, la aplicacin de cal a un sustrato cido se determina a travs de protocolos de laboratorio que permiten calcular la relacin cido-base del sustrato; esta informacin junto con el pH final deseado, permiten estimar la dosis adecuada de adicin de cal. En otros casos, la cantidad de acondicionadores a agregar a un sustrato de inters puede ser 50

decidida en forma cualitativa ms bien que cuantitativa. Este es el caso, por ejemplo, de los acondicionadores que se usan para aumentar la cantidad de MO del sustrato de forma de mejorar las propiedades fsicas de ste. Finalmente, existen en algunos casos normativas que regulan las dosis mximas de aplicacin de algunos materiales, tales como los bioslidos, las que aseguran la proteccin del suelo o sustrato a tratar; por ejemplo, la normativa para la aplicacin de bioslidos en Chile controla la ocurrencia de lavado excesivo de N en los suelos y la incorporacin excesiva de metales, entre otras variables. Es importante destacar que se requieren dosis de aplicacin mayores cuando se desea reconstruir un suelo a partir de materiales minerales, como los desechos mineros, en lugar de mejorar un suelo que ha sido degradado. En el caso de la reconstruccin de un suelo, es importante incorporar una mezcla de materiales ricos en N y materiales ricos en C para reducir el potencial de lavado de N, pero aportar la cantidad adecuada de MO. En general, se recomienda una relacin C:N entre 20:1 y 40:1 en el acondicionador, pero contenidos mayores de C pueden ser viables en algunos escenarios. Consideraciones operacionales y de presupuesto pueden ser a menudo factores limitantes en la determinacin de las dosis apropiadas. B) Consideraciones pblicas

Se deben considerar al momento de la planificacin e implementacin de los programas de fitoestabilizacin aquellos temas relacionados con las comunidades locales o que estn cerca del sitio de inters y donde los acondicionadores de sustrato sern aplicados.

Tipos de acondicionadores de relaves que pueden encontrarse en la zona norte-centro del pasusos Fuente de nutrientes y de MO; quelante de cationes metlicos; mejora la capacidad de retencin de agua. Fuente de nutrientes y de Alta MO. Aceptacin Costo ventajas desventajas

tabla 4.3

Acondicionador

disponibilidad

ORGNICOS Depende de la generacin Generalmente gratuitos; el Multipropsito; altamente cos- Percepcin y preocupacin pblica; de olores, de la presencia de costo se relaciona con su to-efectivo; bien caracterizado; controlar dosificacin por altos contepatgenos y de la percepcin transporte y aplicacin. se favorece el reciclaje. nidos de N y alta CE; cumplimiento de local. regulaciones ambientales nacionales. Bajo; costo adicional de trans- Disponible en toda la Regin Calidad variable y no caracterizados; porte y aplicacin. y adecuada percepcin pueden contener patgenos; uso no pblica. regulados. Alto; costo adicional de trans- Alta percepcin pblica; pro- Usuarios mltiples y disponibilidad porte y aplicacin. ducto estable. restringida a algunos sectores; alto costo; bajo contenido de N. Bajo; costo adicional de trans- Alta percepcin pblica; se Disponibilidad limitada y usuarios porte y aplicacin. favorece el reciclaje. mltiples; alperujos pueden producir efectos nocivos en la germinacin y el crecimiento; orujos poseen bajo contenido de N. Bajo; costo adicional de Alta percepcin pblica; se Disponibilidad limitada; poseen bajo contenido de N (cuando el componente chipeado, transporte y favorece el reciclaje. aplicacin. leoso es alto); deben ser chipeados. Gratuito; costo adicional de Se favorece la mejor gestin de Percepcin pblica negativa; material transporte y aplicacin. desechos mineros masivos. heterogneo con muchos fragmentos gruesos e infiltracin del agua demasiado rpida. Gratuito; costo adicional de Se favorece la mejor gestin de Percepcin pblica negativa; debe transporte y aplicacin. desechos mineros masivos. verificarse su contenido de metales y el nivel de acidez; debe neutralizarse bien antes de ser usado. Gratuito; costo adicional de Se favorece la gestin de desetransporte y aplicacin. chos inorgnicos. Gratuito; costo adicional de Puede contener alto conteni- Si se extrae en forma masiva de ecosistetransporte y aplicacin. do de propgalos vegetales mas naturales produce alta degradacin (semillas). ambiental. Bajo; costo adicional de trans- Alta percepcin pblica; bajo porte y aplicacin. costo. Bajo; costo adicional de trans- Producto natural; altamente porte y aplicacin. disponible.

Bioslidos

Media a baja; mayor disponibilidad en reas con plantas de tratamiento de aguas servidas domiciliarias.

Guanos

Alta y constante.

Compost

Disponibilidad local; volme- Fuente de nutrientes y de Alta nes limitados. MO. Alta

Disponibilidad local; vo- Fuente de MO. Desechos agrcolas orgnicos lmenes estacionalmente (orujos y alperujos) limitados.

Podas y desechos Disponibilidad local; volme- Fuente de MO. nes limitados. de madera

Alta

INORGNICOS

Marinas o estriles

Disponibilidad alta cuando la Mejoramiento de texturas Alta mina est cerca de la planta finas (mejora compactacin y drenaje). concentradora.

Ripios de lixiviacin

Disponibilidad alta cuando co- Mejoramiento de texturas Alta existen en una planta minera finas (mejora compactacin las lneas procesadoras de y drenaje). xidos y slfuros de cobre.

Sedimentos de Canales de regado

Disponibilidad local; volme- Mejoramiento de textura y Alta nes limitados. aporte bajo de semillas y nutrientes.

Suelos de escarpe

Disponibilidad local; volme- Mejoramiento de textu- Alta nes limitados. ra y aporte de semillas y nutrientes. Fuente de calcio soluble para Alta neutralizar sustratos cidos. Fuente de calcio soluble para Alta neutralizar sustratos cidos.

Cal

Disponibilidad alta.


Conchuela

Disponibilidad alta.

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Consideracin pblica. Se debe considerar una comunicacin bidireccional; o sea, se debe comunicar e informar a los profesionales de la empresa en cuestin sobre los planes del proyecto y se debe solicitar y escuchar los comentarios y opiniones por parte de la comunidad sobre los planes del proyecto. Este punto es muy importante cuando el proyecto de fitoestabilizacin se llevar a cabo en terrenos privados, cuando el proyecto tiene un gran impacto en la comunidad, cuando la preocupacin por la salud y el medio ambiente es alta, cuando los costos y la complejidad del proyecto son altos y cuando el uso final del sitio es un tema de preocupacin de la comunidad. Olor. Las emisiones de olor pueden ser la principal causa de insatisfaccin pblica para un proyecto de fitoestabilizacin con algunos tipos de acondicionadores orgnicos, tales como los bioslidos y guanos. La seleccin de los acondicionadores debera considerar el potencial de generacin de olores de los materiales. El manejo de los olores, incluyendo el uso de materiales bien estabilizados, el evitar la aplicacin en condiciones de vientos que favorezcan el transporte de malos olores hacia las comunidades, el evitar el almacenaje de los acondicionadores por perodos largos de tiempo, el reducir su visibilidad, el maximizar la distancia entre el rea de almacenamiento y las comunidades y el entrenamiento del equipo humano para identificar y manejar los olores, deberan ser aspectos de alta consideracin a lo largo del proyecto cuando se usan acondicionadores que generan olor. C) Costos

el transporte y los aspectos de almacenaje in situ. Aunque los costos pueden variar grandemente, el costo de transporte del material es el que generalmente ms abulta el presupuesto para un proyecto cualquiera. An si el material en s est libre de costo, los otros costos asociados, como el transporte, el esparcimiento y la incorporacin, se mantienen. etaPa 3: ensayo PiLoto de FitoestabiLizacin Debido a que los proyectos de fitoestabilizacin frecuentemente se visualizan para sitios de alta preocupacin para las comunidades y los reguladores, y a que el manejo del proyecto debera realizarse segn los estndares de prueba ms altos al seleccionar las especies vegetales y los acondicionadores ms apropiados para el tratamiento in situ, las instancias demostrativas deberan ser garantizadas. Los ensayos pilotos o demostrativos, en los cuales se utilizan distintos tipos de acondicionadores y de especies vegetales, son muy tiles para identificar cul es el o los tratamientos ms adecuados de ser usados en un sitio similar y/o a mayor escala. El ensayo piloto permite demostrar la factibilidad prctica, tcnica, logstica y social para implementar un programa de fitoestabilizacin en un depsito de relaves especfico y, adems, permite detectar las principales deficiencias, sus posibles soluciones y las estrategias ms adecuadas, en funcin de las condiciones especficas del sitio. El monitoreo temporal del ensayo piloto permite verificar los tratamientos en los que se ha logrado una cobertura y riqueza vegetal adecuada, en que el sistema construido es qumicamente seguro para el medio ambiente (sin lavado de N o metales y sin transferencia de metales a travs de las cadenas trficas) y que es autosustentable

Entre los factores ms relevantes en la determinacin de los costos de usar un acondicionador cualquiera en la fitoestabilizacin de un depsito de relaves de inters estn el volumen requerido, su disponibilidad, 52


(parmetros microbiolgicos). De esta forma, la realizacin de ensayos piloto permite evitar problemas no previstos antes de la ejecucin del programa de fitoestabilizacin a gran escala, optimizando as el uso de los recursos financieros a futuro. Los ensayos preliminares para evaluar el establecimiento y el crecimiento de las especies vegetales seleccionadas bajo distintas formas de acondicionamiento de los relaves, constituyen una herramienta simple y til para detectar posibles toxicidades y deficiencias. Estos ensayos permiten evaluar la idoneidad de un determinado sustrato para sustentar el crecimiento vegetal y pueden ser llevados a cabo en parcelas experimentales. Los experimentos de invernadero son adecuados para ensayos de corto plazo, cuando se requieren resultados en forma rpida y bajo condiciones controladas; mientras que los ensayos en terreno reflejan las influencias climticas reales y las relaciones sustrato/planta que se presentaran en el sitio que se va a rehabilitar. 3.1. seleccin del sitio: Para efectos de determinar los lugares de instalacin de l o los ensayos piloto se deben considerar aspectos ecolgicos, logsticos y de representatividad. Por otro lado, el o los lugares seleccionados deben ser de fcil acceso, tanto para facilitar las faenas de instalacin como de mantencin y monitoreo de las experiencias. Si el depsito de relaves es muy heterogneo, se debe considerar el establecimiento de varios ensayos piloto de pequea escala, de forma de integrar esa variabilidad para tomar decisiones adecuadas para el programa de fitoestabilizacin de gran escala. 3.2. seleccin del diseo experimental: Las especies vegetales escogidas deben corresponder a aquellas que se utilizarn

posteriormente en el lugar, o bien, especies indicadoras (de prueba) de algn parmetro ambiental, las cuales deben ser de rpido crecimiento (ej. Lolium perenne o ballica). La informacin reunida a partir de la evaluacin del sitio, particularmente de la caracterizacin de los relaves, se utiliza para escoger los tratamientos (acondicionadores solos o en mezclas) que se evaluarn. Debe prestarse especial atencin a las propiedades fsicas, qumicas y microbiolgicas del sustrato que se pretende mejorar. Adicionalmente, debe evaluarse la dinmica de los metales en el sistema relave-planta generado, de forma de verificar el traspaso de metales a las partes areas de la vegetacin. Es necesario replicar cada tratamiento al menos tres veces y estos deben ser dispuestos aleatoriamente dentro del rea seleccionada, para minimizar los efectos de otras variables, como por ejemplo variaciones en la temperatura o los gradientes de luz y el viento o los anegamientos. La aleatorizacin y replicacin de los tratamientos son siempre esenciales para evitar el sesgo en los resultados. Para obtener resultados confiables es esencial escoger un diseo experimental adecuado. En la Figura 4.6 se presentan diversos diseos, de los cuales, el diseo en bloques al azar es generalmente el ms utilizado. Cada parcela experimental debe tener dimensiones de 5 m x 5 m o ms en las pruebas de terreno. Dependiendo de la presencia de ganado en el sector y de otros animales silvestres herbvoros, el sitio escogido para el ensayo piloto debera ser cercado, de manera de evitar el ingreso de animales y de personas ajenas a la instalacin. 53


Al azar, adecuado slo para ensayos en invernadero. 0 2 1 0 2 3 2 3 0 1 0 1 3 3 1 2

Cuadrado latino, cada fila contiene todos los tratamientos. Las variaciones en la fertilidad o en la toxicidad en cualquier direccin del relave no reduce la precisin experimental. 2 1 3 0 3 2 0 1 1 0 2 3 0 3 1 2

2 1

0 3

0 1

2 3

2 0

3 1

En bloques al azar, los bloques pueden estar juntos o espaciados. Los bloques se deben disponer a lo largo de gradientes ambientales. Con este diseo, los resultados son ms representativos del sitio completo, que si se utilizara un solo bloque. En bloques al azar con arreglo de parcelas divididas. til cuando se tienen muchos tratamientos. Por ejemplo, cada cuadrante es subdividido, para aplicar distintos tratamientos.

2 1

0 3

0 1

2 3

2 0

3 1

Figura 4.6. Diseos experimentales comnmente utilizados para ensayos piloto de fitoestabilizacin de desechos mineros masivos o suelos contaminados con metales.

3.3. establecimiento del ensayo: Una vez diseado el ensayo piloto y decididas las especies vegetales y los acondicionadores que sern evaluados, debe planificarse la ejecucin del ensayo piloto, de forma de lograr un establecimiento adecuado y lo ms realista posible. El establecimiento debe ser bien planificado y ejecutado, de forma que los resultados sean confiables y representativos para un trabajo posterior a gran escala espacial (Figura 4.7). 54

3.4. Monitoreo: Es fundamental verificar si las especies vegetales establecidas y los acondicionadores de sustrato aplicados se comportan de la forma esperada (Figura 4.8), en relacin a sus beneficios (acondicionadores) y a su capacidad de establecimiento y crecimiento (especies vegetales). Por ejemplo, es importante verificar si los acondicionadores aplicados reducen la biodisponibilidad de los metales presentes y/o aportan los nutrientes y la microbiota adecuada al sustrato


Figura 4.7. Establecimiento de un ensayo piloto de fitoestabilizacin sobre un depsito de relaves postoperativo con distintos acondicionadores y especies vegetales (herbceas y leosas), para escoger el o los tratamientos ms adecuados para abatir las limitaciones fsicas, qumicas y microbiolgicas detectadas y posibilitar el buen establecimiento y crecimiento de la vegetacin seleccionada para el programa de fitoestabilizacin.

y a las especies vegetales. Aunque esto incrementa los costos del proyecto, es de suma importancia verificar la evolucin del sitio en el corto y mediano plazo (3-5 aos), de forma de asegurar la consecucin de los objetivos planteados. Esta es la nica forma de establecer la metodologa de trabajo que

ser ms adecuada de aplicar a gran escala y que generar sistemas seguros para la salud humana y el medio ambiente. Los criterios ms adecuados y mnimos de monitoreo cuantitativo de los programas de fitoestabilizacin dependern de cada 55


sitio y del programa propuesto, pero es importante el uso de protocolos y mtodos estndares que cumplan con los criterios internacionales de aseguramiento y control de calidad; esta es la nica forma en que los resultados obtenidos sean consistentes y permitan la comparacin entre sitios y/o entre tratamientos. Existen diferentes protocolos tcnicos estandarizados que deben ser usados para el monitoreo de distintas variables, tanto vegetales como microbiolgicas y de la fisicoqumica del sustrato, descritos y disponibles en variadas agencias reguladoras del mundo (ej. U.S. EPA, USDA) y organizaciones dedicadas a la generacin de estndares (International Organization for Stardardization, ISO). En la Tabla 4.4 se indican distintas variables y parmetros que deberan ser monitoreadas en un ensayo piloto. Es importante realizar una evaluacin temporal objetiva de los diferentes componentes, de forma de conocer la evolucin temporal de los distintos tratamientos ensayados y de determinar sus grados de funcionalidad y autosustentabilidad. Los parmetros ms relevantes se enumeran en la Tabla 4.4 y las metodologas especficas asociadas a ellos dependern de las condiciones de sitio y de la tecnologa disponible. Sin embargo, es importante enfatizar que las metodologas usadas cumplan con los criterios internacionales de aseguramiento y control de calidad. Adicionalmente, es importante enfatizar que los valores objetivo esperados para cada parmetro evaluado pueden variar de un sitio rehabilitado a otro o de un tratamiento experimental a otro, dependiendo del tipo de vegetacin que se ha introducido, de la incorporacin de los acondicionadores y del manejo del sitio, entre otras. La duracin del plan de monitoreo del programa de fitoestabilizacin ejecutado depende de las caractersticas especficas del sitio de

Figura 4.8. Monitoreo de un ensayo piloto de fitoestabilizacin sobre un depsito de relaves postoperativo con distintos acondicionadores y especies vegetales (herbceas y leosas), para contar con informacin sistematizada y vlida que permita escoger el o los tratamientos ms adecuados para abatir las limitaciones fsicas, qumicas y microbiolgicas detectadas y posibilitar el buen establecimiento y crecimiento de la vegetacin seleccionada para el programa de fitoestabilizacin.

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trabajo, tales como su ubicacin, uso final y recursos econmicos disponibles, entre otros; sin embargo, para asegurar el xito del programa de fitoestabilizacin, es fundamental la programacin y la ejecucin de un plan de monitoreo en el corto y mediano plazo (3 a 5 aos). Adicionalmente, la frecuencia de monitoreo depender de si se est ejecutando un ensayo piloto inicial, que permita afinar el programa de fitoestabilizacin que se ejecutar a mayor escala, o si se desea

monitorear un ensayo de fitoestabilizacin realizado a una escala espacial ms amplia o en sectores distintos de un tranque (cubeta versus muros o taludes). En el caso de las parcelas de experimentacin, es adecuado realizar monitoreos quincenales durante los tres primeros meses despus de la incorporacin de los acondicionadores de sustrato y del establecimiento inicial de la vegetacin, seguidos por monitoreos estacionales, realizados en las pocas o estaciones apropiadas del ao.

Componentes con sus variables y parmetros que deberan ser monitoreados en un ensayo piloto de fitoestabilizacin temporalidad de la medicin Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Anual Anual Anual Anual Anual Anual Anual Anual Anual Anual Anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Cada 6 meses o anual

tabla 4.4.

Componente Sustratos

variable Geotcnicas & hidrolgicas

parmetro Textura Compactacin Tasa de infiltracin Capacidad de retencin de agua Estabilidad de los agregados Flujo estacional del agua pH Conductividad elctrica (CE) o salinidad Contenido de materia orgnica (MO) Capacidad de intercambio catinico (CIC) Fertilidad (N, P y K disponibles) Contenidos totales de C y N Relacin C:N Metales totales Metales solubles (en agua de poro) Cobertura area Cobertura y profundidad de las races Nmero de especies Contenido de N foliar Contenido de metales foliar Sobrevivencia Dimetro a los 5 cm de altura Altura del vstago Profundidad de las races Contenido de N foliar Contenido de metales foliar Tasa de respiracin Carbono de la biomasa microbiana Tasa de mineralizacin de carbono Degradacin de hojarasca

Qumicas

Herbceas & pastos

Abundancia Riqueza Estado nutricional

Leosas

Establecimiento Crecimiento Estado nutricional

Microbiota

Presencia Actividad

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A partir de la informacin obtenida de l o los ensayos piloto de fitoestabilizacin se podr decidir y definir el plan de trabajo ms adecuado para los distintos sectores del depsito de relaves de inters. O sea, los resultados del ensayo piloto permitirn definir el programa de fitoestabilizacin a gran escala con su ingeniera de detalle y costos asociados. etaPa 4: FitoestabiLizacin a GRan escaLa La logstica y los requerimientos de un programa de fitoestabilizacin a gran escala son, sin duda, mayores y distintos a los involucrados en la ejecucin de un ensayo piloto de pequea o mediana escala. En esta seccin se abordan los aspectos relacionados con la ejecucin de un programa de fitoestabilizacin

a gran escala, que permita la estabilizacin de toda la superficie de un depsito de relaves (cubeta y muros o taludes). 4.1. Preparacin del terreno y establecimiento de la vegetacin: Antes de realizar la siembra o plantacin sobre un depsito de relaves es muchas veces necesario realizar distintos preparativos para crear un ambiente o superficie favorable para la germinacin y el establecimiento de las plantas y para construir el paisaje que se desea rehabilitar. Por ejemplo, algunas veces es necesario nivelar o reperfilar la superficie, para luego incorporar los acondicionadores adecuados a las distintas reas del depsito de relaves (Figura 4.9). Debe tenerse claro que cada sitio posee caractersticas sitio-especficas nicas que determinarn los manejos ms adecuados al lugar y a los objetivos de rehabilitacin (uso posterior) definidos para el programa de fitoestabilizacin. A continuacin se describen las etapas generales para la preparacin del terreno. A) Nivelacin del terreno

Un aspecto importante durante la preparacin del terreno es la integracin de la morfologa o la topografa del depsito de relaves con en el paisaje circundante y con el objetivo final de fitoestabilizacin definido. Es importante que esta actividad se enmarque dentro de las regulaciones vigentes y de la ingeniera de diseo que aseguren la estabilidad estructural del depsito de relaves en el largo plazo.Figura 4.9. Superficies inadecuadas deben ser niveladas o perfiladas en etapas tempranas y segn el paisaje que se desea rehabilitar a partir de la ejecucin del programa de fitoestabilizacin a gran escala.

En zonas con superficies suaves y moderadas, es decir con pendientes menores a 20, las labores de preparacin del terreno consistirn en la eliminacin de grietas profundas, la remocin de desechos y en la generacin

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de la microtopografa y de los componentes paisajsticos deseados (ej., incorporacin de rocas y generacin de una topografa ondulada para enriquecer el paisaje). El acceso de la maquinaria pesada a estas superficies no presenta dificultad. Sin embargo, pueden existir pocas del ao ms adecuadas que otras para la ejecucin de estas actividades, ya sea porque los relaves estn saturados de agua o porque estn demasiado secos y el movimiento del material generar mucho polvo hacia la atmsfera. En zonas con taludes escarpados o pendientes mayores a 20, como algunos muros de los depsitos de relaves, se dificultan los trabajos de adecuacin del terreno. En este tipo de superficies puede ser necesario adoptar medidas estructurales de correccin o de proteccin para solucionar los problemas de erosin o de inestabilidad que normalmente se presentan y que algunas veces hacen tcnicamente inviable la implantacin de una cubierta vegetal a partir de los mtodos tradicionales. La remodelacin consiste en el movimiento de sustratos, ya sean relaves u otros materiales como marinas o estriles, para reducir el grado de pendiente y conseguir superficies que favorezcan posibles tratamientos posteriores. Alternativamente, la construccin de terrazas puede permitir un mejor control de la escorrenta superficial y, por ende, de la erosin. Estas son, sin embargo, medidas correctivas costosas y en muchas ocasiones de difcil ejecucin por el necesario empleo de maquinaria pesada y el difcil acceso a las zonas a remodelar. Estas acciones deben ser evaluadas en cuanto a los beneficios obtenidos, la estabilidad estructural lograda y los costos asociados. B) Descompactacin del sustrato e incorporacin de los acondicionadores

siguiente es la descompactacin del sustrato y la incorporacin de los acondicionadores que permitirn abatir las condiciones limitantes identificadas para el sitio en cuestin. Usualmente son varios los factores limitantes que deben superarse, por lo que el uso de mezclas de acondicionadores puede ser ms apropiado que el uso de acondicionadores aislados. Adicionalmente, distintas reas del depsito pueden presentar variadas limitaciones para el establecimiento de la vegetacin, por lo que se deber trabajar cada zona en forma separada y con los acondicionadores adecuados. Existen diversos aspectos de logstica que son muy importantes de considerar y de evaluar cuando se utilizan acondicionadores orgnicos y/o inorgnicos para la rehabilitacin in situ y a gran escala, tales como la disponibilidad, el transporte, el almacenamiento y el mezclado. Estos aspectos deben evaluarse antes de la ejecucin del programa de fitoestabilizacin a gran escala, de forma de tener clara la logstica involucrada con el uso de los acondicionadores de inters para los relaves que sern trabajados. Disponibilidad. La disponibilidad de los acondicionadores tanto orgnicos como inorgnicos puede variar de localidad en localidad, por lo que es muy importante determinar cules de ellos estn disponibles en las cantidades requeridas y cules son sus caractersticas especficas, de forma de definir una buena estrategia de uso. Transporte. La logstica de transporte de los acondicionadores (identificacin de fuentes y costos de despacho) debe ser considerada en las etapas tempranas de planificacin de un programa de fitoestabilizacin a gran escala. El transporte en camiones de los acondicionadores al sitio del proyecto requiere de buenas vas de acceso, las que incluyan caminos despejados durante los 59

Una vez que se ha perfilado el depsito de relaves al objetivo de rehabilitacin, la etapa


periodos de despacho, caminos y puentes dimensionados al peso de los camiones y sitios con reas adecuadas de descarga, convenientemente niveladas y firmes. Otras consideraciones especficas pueden incluir la necesidad de una balanza adecuada para pesar los camiones, para controlar la dosificacin que ser efectivamente aplicada en terreno. Se puede requerir, en algunos casos, de camiones especializados para el transporte de acondicionadores que son altamente higroscpicos (tienen alto contenido de agua), son custicos o tienen otras caractersticas especiales. Esto puede resultar en un mayor costo de transporte. Una distancia adecuada entre la fuente del acondicionador y el sitio del proyecto, para el transporte con camiones, normalmente vara entre los 50 y los 100 kilmetros. Para distancias mayores, el costo de transporte puede ser demasiado alto. Almacenamiento. A menudo es necesario el apilamiento temporal de los acondicionadores antes de su aplicacin al relave. Sin embargo, la estabilidad del acondicionador es fundamental para la planificacin adecuada del almacenamiento in situ. Por ejemplo, la exposicin a la lluvia durante el almacenamiento puede afectar las propiedades del acondicionador antes de ser usado. Otros materiales son biolgicamente activos, y sus propiedades nutricionales o de olor pueden cambiar al ser almacenados. Algunos materiales pueden ser trabajados en el rea de almacenamiento, como por ejemplo, algunos de los materiales pueden ser comportados in situ, de forma de obtener el producto final deseado. Mezclado. Los acondicionadores individuales pueden ser combinados con otros para producir caractersticas ptimas para la rehabilitacin de un sitio particular. Por ejemplo, el objetivo puede ser producir una mezcla con un contenido completo de nutrientes 60

para un sustrato de pH y textura ptimos, o una mezcla adecuada a un sustrato de pH cido y con un balance deseado de C:N de forma de reducir los riesgos de lavado de N. En estos casos, puede ser necesario disponer de equipamiento adecuado para preparar la mezcla. Dos aproximaciones bsicas son el mezclado in situ, sobre la superficie que ser acondicionada, o el mezclado previo ex situ, en un lugar apropiado, para luego ser trasladada al sitio de inters. En ambos casos se requiere, sin embargo, equipamiento de gran escala. Cuando se preparan mezclas, se debe evitar la sobremezcla, ya que se puede alterar algunas de las propiedades fsicas y/o qumicas de los acondicionadores. Adicionalmente, se debe realizar un chequeo permanente de que la calidad de la mezcla se ajusta a lo deseado y que la proporcin de los materiales se ajusta a la definida. Aplicacin. Para algunos acondicionadores pueden existir normativas que restringen su aplicacin in situ, como es el caso de los bioslidos. Otra restriccin deriva de la topografa del lugar; especficamente, la pendiente del lugar es clave para la seleccin de los acondicionadores y su forma de aplicacin, ya que la topografa puede restringir el ingreso de maquinaria pesada. Por ejemplo, la mezcla de bioslidos y cenizas muestra una cementacin parcial al ser aplicada en laderas cercanas a 1:1 (100%) y, por ende, es altamente resistente al movimiento y a la erosin. Adicionalmente, la planificacin del proyecto debe reflejar las variaciones estacionales y sus potenciales impactos adversos para el uso de los acondicionadores. Por ejemplo, la manejabilidad del material y la trabajabilidad del sustrato pueden ser inadecuadas en la poca de lluvias, mientras que la siembra en verano puede ser inadecuada por la escasez de lluvias y las altas temperaturas. El contenido de humedad del acondicionador


(comnmente reportada como porcentaje de slidos en los bioslidos y como porcentaje de humedad en el caso de los guanos) es la caracterstica principal que dicta los procedimientos y el tiempo de aplicacin. Por ejemplo, los rangos tpicos de slidos contenidos en los bioslidos aplicados in situ van desde lodos lquidos con 2-8% de slidos, los que pueden ser fcilmente bombeados, a bioslidos semislidos con 8-18% de slidos, los que tambin pueden ser bombeados (aunque en forma menos eficiente que los bioslidos lquidos), y lodos slidos con 20-40% de slidos, los que pueden ser esparcidos con carros similares a los esparcidores de guano o simplemente depositados sobre el sustrato. Bsicamente, existen dos formas de aplicacin de los acondicionadores: depositando el o los materiales sobre la superficie de los relaves o bien incorporndolos a los relaves. Los resultados de diversas investigaciones sealan que la estrategia ms recomendable es incorporar los acondicionadores, mezclndolo con los primeros 15-20 cm de los relaves. Esto es particularmente posible en las superficies con topografas suaves. Se recomienda aplicar el material de esta forma, particularmente en el caso de los acondicionadores orgnicos, por las siguientes razones: La densidad de los acondicionadores orgnicos es baja (< 0,9 g cm-3); por lo tanto, si se aplican secos sobre la superficie de los depsitos de relaves en lugares ventosos, el material ser transportado fcilmente fuera del sitio. Al aplicar el material orgnico en la superficie, las races de las plantas establecidas tienden a desarrollarse en la capa orgnica sin traspasar hacia la capa de relaves subyacente, existiendo una escasa conexin de los materiales en la interfase enmienda/relave, por lo

que el material puede quedar expuesto a procesos erosivos. Para que se produzcan los procesos de adsorcin y complejacin de los metales solubles, y reducir as la biodisponibilidad de ellos, es necesario maximizar la superficie de contacto entre el acondicionador y los relaves. Por ende, mezclar los relaves con el o los acondicionadores favorecer los procesos de inmovilizacin de los metales. Sin embargo, en algunos casos es ms adecuado aplicar el o los acondicionadores sobre el relave, ya sea por las restricciones topogrficas propias del lugar (ej., muros o taludes) o por requerimientos intrnsecos del acondicionador. Por ejemplo, en el caso de los suelos de escarpe, es fundamental su aplicacin superficial, de forma que el banco de semillas contenido pueda germinar en forma adecuada. En el caso de los taludes con fuertes pendientes es imposible pensar en el mezclado de los acondicionadores con el relave debido a la imposibilidad de introducir maquinaria pesada en el sitio. En estos casos, la aplicacin superficial con los mtodos y equipamientos disponibles para la aplicacin a distancia (ej., hidrosiembra), es la nica alternativa. La aplicacin de la mayora de los acondicionadores requiere de la utilizacin de maquinaria pesada. Esto se debe, por una parte, a los grandes volmenes de acondicionadores que deben ser movilizados y a las grandes superficies de relaves involucradas, pero tambin a las caractersticas propias de algunos acondicionadores. Por ejemplo, la alta densidad de los acondicionadores inorgnicos (ej. 1,2 a 1,9 g mL-1 para los suelos de escarpe y ripios de lixiviacin) y el alto porcentaje de slidos contenidos en algunos acondicionadores orgnicos, son las principales caractersticas que determinan 61


el tipo de maquinaria requerida y los procedimientos de aplicacin. Los materiales orgnicos que contienen 2 - 20% de slidos pueden ser bombeados con un carro esparcidor de guano, mientras que los materiales con un 20% o ms de slidos pueden ser depositados con un camin tolva. Una vez que el o los acondicionadores se encuentran esparcidos sobre la superficie de los relaves, stos deben ser mezclados con los primeros 15 a 20 cm de profundidad de los relaves, para lo cual se puede utilizar un arado de disco. La incorporacin de los acondicionadores orgnicos debe realizarse lo antes posible, para evitar la prdida del material por la erosin elica, la volatilizacin del nitrgeno o el lavado por la escorrenta superficial. C) Obtencin y preparacin del material vegetal

distintas caractersticas de crecimiento que las especies locales. Si existe dificultad para obtener semillas comerciales o por motivos de inters de conservacin de la diversidad gentica del rea, deben entonces obtenerse las semillas desde fuentes naturales locales, a travs de colectas programadas, realizadas en terreno bajo la supervisin de un experto. Debe escogerse el material a partir de plantas que se encuentren en buen estado de salud y en el perodo adecuado, de forma que estn maduras y secas. Las semillas hmedas rpidamente dejan de ser viables durante el almacenaje y estn ms propensas a la infeccin por hongos. Para colectar las semillas se debe tener claro el perodo adecuado de colecta, el cual puede variar considerablemente de un ao a otro, dependiendo de las condiciones climticas. Las semillas deben dejarse en la planta el tiempo suficiente para que alcancen la maduracin, pero debe prevenirse que estas caigan prematuramente de la planta. La recoleccin de semillas inmaduras resulta en una baja viabilidad o perodo de vida latente de la semilla. Para algunas especies, el perodo de coleccin de semillas es muy limitado. Idealmente, la colecta de semillas debe realizarse con el tiempo suficiente para obtener el volumen requerido para cubrir toda la superficie del depsito de relaves. En este sentido, pueden requerirse varias temporadas o aos de coleccin de semillas para obtener el volumen total requerido. Alternativamente, se puede planificar el trabajo de preparacin del sustrato y de siembra en etapas consecutivas, de forma de no agotar o acabar con el banco de semillas disponibles en el rea de emplazamiento del depsito de relaves. Almacenamiento de las semillas. El almacenamiento adecuado de las semillas es un

Existen distintas actividades relacionadas con la obtencin y preparacin del material vegetal que ha sido definido para el programa de fitoestabilizacin de un depsito de relaves de inters de rehabilitar a gran escala. Estas actividades se describen brevemente a continuacin. Informacin ms detallada puede encontrarse en la gua de Propagacin de Plantas complementaria a este documento. Colecta de semillas. Cuando sea posible, es recomendable comprar las semillas disponibles en el comercio local. Las semillas comerciales son rigurosamente testeadas en relacin a la germinacin y la pureza. Los costos, generalmente, se compensan con los resultados obtenidos. Sin embargo, debe tenerse presente que las plantas provenientes de semillas comerciales podran no ser del mismo genotipo representado en el rea de trabajo o podran tener 62


paso fundamental en el proceso de obtencin de los propgalos requeridos, de forma de garantizar la viabilidad de las semillas desde que son colectadas hasta el momento en que sern utilizadas para la siembra (herbceas y pastos) o la propagacin ex situ (leosas). Las semillas viables son aquellas semillas que estn vivas y son capaces de germinar al sacarse del almacenamiento. La duracin del almacenamiento es variable y depende de muchos factores, dentro de los cuales los ms importantes tienen relacin con las caractersticas propias de la semilla y con las condiciones ambientales, tales como la temperatura y la humedad. En general, por cada reduccin en un 1% en la humedad de la semilla se dobla la vida de sta y por cada reduccin de 5 C en la temperatura de almacenamiento, la semilla dobla su vida. Si el contenido de humedad en la semilla es lo suficientemente alto (sobre el 30%), una semilla latente (en dormancia) germinar. Las semillas deben ser secadas lo antes posible a un contenido de humedad por debajo del 10% y deben ser almacenadas a este contenido de humedad todo el tiempo, de manera de evitar la proliferacin de hongos que destruyan las semillas. Es recomendable secar las semillas con aire tibio y seco a una temperatura que no exceda los 30-35 C. Por ningn motivo se deben secar las semillas directamente al sol. Tratamiento de las semillas. Para una germinacin adecuada es muchas veces necesario aplicar un tratamiento pregerminativo a las semillas. El pretratamiento requerido puede variar entre especies vegetales, por lo que es muy importante conocer esta informacin antes de preparar las mezclas de semillas, de forma de aplicar los tratamientos adecuados a cada especie. Las semillas pueden sembrarse sin un pretratamiento, pero esto aumenta el riesgo de dao, depredacin o su traslado a otros sitios por animales

durante el perodo de dormancia, ya que demorarn ms tiempo en germinar. Propagacin por siembra. La siembra consiste en depositar sobre la superficie de los relaves acondicionados las semillas de las especies seleccionadas (Figura 4.10). Las especies que generalmente se propagan por este medio son las herbceas y los pastos, aunque tambin pueden sembrarse semillas de rboles y arbustos. La siembra se realiza sobre superficies ms o menos extensas y tiene como objetivo prioritario implantar una cubierta vegetal de bajo crecimiento, pero densa, capaz de proteger a los relaves de los procesos erosivos y de otros factores limitantes para el establecimiento de otras especies vegetales, tales como las temperaturas extremas y la escorrenta superficial. Un aspecto fundamental en el momento de la siembra es la colocacin de la semilla en el sustrato a la profundidad adecuada para su germinacin y establecimiento. La profundidad ptima de siembra difiere entre especies pero, en general, mientras ms pequea es la semilla ms superficial debe ser la siembra; mientras ms grande es la semilla ms profunda debe ser su siembra. En general, la siembra a una profundidad de un centmetro es la ptima para la mayora de especies nativas y endmicas. Los dos tipos de siembra posibles de usar en un depsito de relaves son la siembra en surcos y al voleo (Tabla 4.5). Siembra en surcos: Este tipo de siembra consiste en la utilizacin de un dispositivo que coloca la semilla a una profundidad especfica en el sustrato. La localizacin de la semilla en los relaves debera optimizar su potencial para el contacto con el agua. Por lo tanto, la profundidad de siembra variar con la capacidad de retencin de agua, la textura de los relaves, la exposicin del sitio y otros aspectos que influyen en la humedad del sustrato. 63


Los surcos deberan colocarse a mayor profundidad en relaves arenosos, ligeros o con exposicin solar directa. En relaves de textura ms fina, en condiciones de humedad alta o menor exposicin solar, los surcos deben realizarse a menores profundidades. Este tipo de siembra se utiliza normalmente para especies leosas (rboles y arbustos). Siembra al voleo: Se considera siembra al voleo a cualquier mtodo de dispersin de las semillas a distancia sobre la superficie de inters, ya sea en forma manual o con la utilizacin de maquinaria como es el caso de la hidrosiembra. Debido a que la semilla queda expuesta

sobre la superficie, es necesario cubrirla posteriormente con una capa del mismo sustrato. La siembra al voleo es el mtodo de siembra ms comnmente utilizado para rehabilitar grandes superficies de residuos mineros. Este tipo de siembra se utiliza normalmente para especies herbceas y pastos. Otros aspectos fundamentales de la propagacin por siembra son la poca de siembra y la dosis de siembra. En el caso de la poca de siembra, esta debe realizarse inmediatamente antes del periodo de mayor precipitacin. La poca especfica de siembra variar segn el lugar geogrfico y el ao (seco o lluvioso), dependiendo de la distribucin de la

Caractersticas ms importantes de la siembra en surcos y al voleo parmetro Pendiente siembra en surcos Menor a 15. siembra al voleo No se puede efectuar en pendientes superiores a 20. Crtica. Es fundamental realizarla en la estacin templada, con suficientes lluvias. Crtica; fisuras y grietas en las piedras permiten que las semillas se introduzcan y puedan encontrar mejores condiciones microclimticas para germinar. Inaceptable. Alta. Aleatoria. Resultados variables. Mtodo manual o mecnico. Muy barato.

tabla 4.5

Pluviometra

Importante, requiere de sustratos bastante hmedos, pero no saturados de agua. Libre de rocas y piedras.

Pedregosidad

Compactacin Dosis de siembra Distribucin de las semillas Establecimiento de las semillas Equipamiento Costo

Ligeramente aceptable. Baja. Uniforme, en hileras. Muy efectiva. Tradicional. En general es de bajo precio.

64


Figura 4.10. Sistemas de siembra adecuados para distintas superficies. En taludes escarpados (superior izquierda), la hidrosiembra es una opcin adecuada, mientras que en las cubetas (superior derecha) la siembra al voleo o en surcos (inferior derecha) son opciones adecuadas.

precipitacin en el rea. En general, para la Regin de Coquimbo y la zona norte-central de Chile, los pastos germinan en invierno mientras que las herbceas y leosas lo hacen a comienzos de la primavera. La poca de verano es demasiado seca y clida como para promover la germinacin. En programas de fitoestabilizacin de residuos mineros, como los depsitos de relaves, las dosis de siembra utilizadas son mucho ms altas que las utilizadas para suelos agrcolas o suelos silvestres normales, de manera de compensar las menores tasas de germinacin debidas a las condiciones limitantes de estos sustratos. La dosis de siembra debe determinarse en funcin de:

El tipo de especie vegetal: si se van a sembrar semillas de rboles o de especies nodrizas, entonces las dosis deben ser mucho menores (< 25 kg ha-1, dependiendo del peso de la semilla). Si se van a sembrar mezclas de pastos, las dosis deben ser de 25-200 kg ha-1. La viabilidad de las semillas: la pureza de las semillas y su habilidad para germinar son siempre inferiores al 100%. Si la pureza es de 90% y la germinacin de 80%, el porcentaje de Semillas Puras Vivas (SPV) equivale a:90 x 80 = 72% = 720 g kg-1 de semillas comerciales 100

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El mtodo de aplicacin: si se incorporan las semillas mediante labranza, se requiere un mnimo de 5.000 SPV m-2, si las semillas se incorporan mediante hidrosiembra se requiere un mnimo de 8.000 SPV m-2 para compensar las prdidas por desecacin o dispersin por el viento. Si la dosis de semillas es demasiado alta, puede producirse una severa competencia de las plntulas, con una consecuente reduccin de la supervivencia de stas. Las condiciones del sitio: en los sitios con condiciones hostiles, txicas, expuestas al sol o ubicadas en fuertes pendientes, se debe aumentar las dosis de siembra para compensar la posible prdida de semillas. Es til considerar que la mayora de las mezclas de pastos contienen 1.000 semillas por gramo, por lo que 50 kg ha-1 de una mezcla de pastos resultar en una cobertura de 5.000 semillas m-2 o bien 1 semilla por cada 2 cm2. Los inconvenientes o desventajas de la propagacin por siembra se resumen en: Se requieren grandes cantidades de semilla para compensar las prdidas causadas por la depredacin de los animales, las condiciones climticas y edficas adversas y el crecimiento de maleza competidora. En la siembra, y concretamente si se efecta al voleo, es difcil predecir a priori cul ser la distribucin final de la vegetacin; las semillas caen sobre la superficie del sustrato de forma aleatoria. Tambin se suelen obtener densidades irregulares. La siembra al voleo y en surcos es ms exigente que la plantacin en cuanto a condiciones climticas y de sustrato. 66

Propagacin vegetativa. Existen muchas especies que no se propagan fcilmente mediante siembra directa, pero pueden hacerse enraizar a partir de esquejes o estacas. La obtencin de estacas comercialmente se considera un mtodo costoso de propagacin. Para la mayora de las especies vegetales nativas y endmicas se desconoce su capacidad de propagacin vegetativa. Sin embargo, diversas especies de cacatceas columnares, como los copaos y quiscos, son normalmente propagados a travs de secciones de columnas. Esta es una costumbre muy extendida dentro de la Regin de Coquimbo, ya que permite construir cercos vivos o corrales para el ganado caprino. Transplante. Todas las plantas leosas pueden ser propagadas ex situ y trasplantadas al lugar definitivo de plantacin. Estas se desarrollan en un rea protegida o cerrada y cuando alcanzan un tamao predeterminado son aclimatadas para su plantacin al lugar definitivo. La poca de plantacin depende de las condiciones climticas de la zona (pluviosidad, vientos dominantes, etc.) y del tipo de vegetacin a trasplantar. Lo fundamental es efectuar el trasplante durante el perodo de reposo vegetativo de las plantas. ste perodo suele coincidir con los meses ms fros de invierno, pero evitando la poca de las heladas. El trasplante slo podr realizarse en invierno, si se protegen las plantas durante los das de heladas intensas. Por el contrario, durante el verano tampoco es conveniente trasplantar, a menos que sea factible efectuar riegos peridicos y seguidos. La densidad y forma de la plantacin depende objetivo de rehabilitacin, del uso propuesto y de las exigencias de la propia especie. Siempre debe considerarse el entorno natural donde se integrar la zona a rehabilitar y tomar como modelo de plantacin las formaciones vegetales prximas. No se recomienda


trasplantar en hilera, salvo que sea para generar un plantacin comercial. D) Riego

El riego es un tratamiento costoso a grandes escalas espaciales, particularmente en los ambientes Mediterrneos de tipo rido y semirido de la zona norte-centro del pas y en las zonas aisladas y sin cursos de agua cercanos (ambientes de secano). El riego no debe considerarse como una prctica de largo plazo, sino ms bien como una medida temporal para mejorar la germinacin y el establecimiento de las plantas nativas y endmicas. Idealmente, el desarrollo y la sustentabilidad de la formacin vegetal rehabilitada deben llevarse a cabo bajo las condiciones climticas naturales del lugar, con apoyo de riego slo al inicio. Diversos factores determinan la necesidad de riego y la cantidad de agua que debe ser aplicada en un programa de riego. En general, el uso del riego para el establecimiento inicial de la vegetacin es imprescindible en

reas que reciben precipitaciones anuales de 250 mm o inferiores. Adicionalmente, el riego debe considerarse en reas que tienen precipitaciones limitadas durante la poca de crecimiento o en aos secos, a fin de ayudar al establecimiento de las plantas. La cantidad de agua de riego aplicada debe ser suficiente para permitir el establecimiento de la vegetacin nativa y endmica. En cuanto a las limitaciones hdricas regionales, es importante considerar que stas son liberadas temporalmente por los aos infrecuentes asociados a la ocurrencia del fenmeno El Nio-Oscilacin del Sur o ENSO en sus siglas en ingls. Estos eventos que ocurren cada 5 a 7 aos permiten la ocurrencia de mayores precipitaciones, las que contribuyen mayoritariamente a la regeneracin de la vegetacin (Figura 4.11). Los eventos ENSO pueden ser actualmente predichos en forma bastante precisa. Por ende, los aos ENSO podran ser aprovechados para las etapas iniciales de establecimiento de la vegetacin en terreno de los programas de fitoestabilizacin. Mayores antecedentes sobre el clima y de la Regin

Figura 4.11. Cambios dramticos en el desarrollo y regeneracin natural de la vegetacin en un rea de secano de la Regin de Coquimbo durante un ao seco (izquierda) y un ao lluvioso (derecha) debido a la ocurrencia del fenmeno El Nio-Oscilacin del Sur o ENSO. El establecimiento de la vegetacin sobre un depsito de relaves manejado a gran escala a travs de un programa de fitoestabilizacin sera ms adecuado y menos costoso realizarlo en un ao con alta ocurrencia de lluvias, como en los aos ENSO. Fotografas gentileza de Alex Cea Villablanca.

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de Coquimbo, como caso ejemplificador, se entregan en la gua complementaria a este documento titulada Marco Ambiental y Relaves Mineros Abandonados. Con respecto a la herbivora y la presin humana, algunos experimentos de exclusin han mostrado una gran recuperacin de los estratos herbceos y arbustivos, demostrando de este modo el efecto negativo de estas presiones sobre la vegetacin nativa. Si se suprime temporalmente la herbivora y adems se aprovecha el efecto beneficioso de las lluvias en los aos con ocurrencia de ENSO, se aumentaran significativamente las posibilidades de xito en un programa de fitoestabilizacin. Esto reducira la dependencia y los costos asociados a mantener riego constante durante la etapa inicial de establecimiento de la vegetacin, especialmente en ambientes de secano. Prcticas de riego. Las dosis especficas de riego y la frecuencia de aplicacin del agua dependern del microclima, la profundidad de las aguas subterrneas, las caractersticas del sustrato, la densidad de vegetacin deseada, los requerimientos de agua por parte de las especies vegetales y el uso de acondicionadores de sustrato que ayuden a retener por ms tiempo la humedad, entre otros. Cuando el riego no se realiza en forma adecuada se pueden presentar efectos negativos en lugar de positivos. Por ejemplo, si se aplica un exceso de agua de riego, la formacin vegetal ser ms productiva que bajo las condiciones normales de pluviometra, por lo que podra producirse una regresin de la vegetacin cuando se elimine el riego, particularmente si coincide con un ao de sequa. Adicionalmente, si se aplica un exceso de agua, se estimular el crecimiento de las plantas de crecimiento rpido, como las malezas, lo cual podra obstaculizar el 68

establecimiento de las especies nativas y endmicas de inters, ya que son menos competitivas. Adicionalmente, el crecimiento demasiado rpido de las plantas leosas puede llevar a la formacin de maderas blandas, lo que redunda en poca resistencia a los vientos naturales, con la consecuente prdida de plantas en las pocas ventosas del ao. Adems, si se aplica el riego frecuentemente y en pequeas cantidades es muy probable que las plantas establecidas desarrollen sistemas radicales de baja densidad y escasa profundidad. Estas plantas no sern capaces de sobrevivir durante periodos extensos de sequa despus de eliminar el riego; este tipo de riego puede, adems, redundar en la salinizacin del sustrato (Figura 4.12), con los consecuentes efectos negativos para la vegetacin que se intenta establecer. El riego se debe efectuar en las primeras horas de la maana o las ltimas horas de la tarde y nunca coincidiendo con das de fuertes vientos, para evitar una evaporacin intensa del agua. Finalmente, si la calidad del agua de riego no es la adecuada (ej., altos contenidos de sales o de metales) el crecimiento de las plantas ser afectado negativamente, ya sea por toxicidad directa o por toxicidad indirecta debida a la salinizacin del sustrato. Cuando el riego se efecta apropiadamente, se mejora y se reduce el tiempo de establecimiento de la vegetacin, se mejora el control de la erosin y se extiende el periodo de plantacin. Adems, las plantas establecidas sern ms vigorosas y menos susceptibles a las presiones ambientales durante las primeras etapas del establecimiento. Sistemas de riego. Bsicamente, existen dos sistemas de riego automatizados disponibles para la rehabilitacin a gran escala de


depsitos de relaves (Tabla 4.6). El primero es el riego por aspersin y el segundo es el riego por goteo (Figura 4.13). El riego por aspersin utiliza cabezales de aspersin por impacto que aplican uniformemente el agua sobre la tierra. Este mtodo es adaptable a una topografa irregular; el agua y algunos fertilizantes pueden ser aplicados simultneamente; se requiere mnima filtracin de agua; el equipo tiene larga vida y el mantenimiento es mnimo, pero el costo de instalacin es alto. El riego por goteo es la aplicacin de agua a travs de un sistema de presin y de bajo volumen. El agua gotea sobre la superficie del terreno a travs de pequeos emisores o aberturas en la tubera plstica. Esta tcnica aplica el agua en reas muy localizadas, especficamente donde se estn estableciendo los arbustos y los rboles. Esta alternativa de riego utiliza menos agua que el riego por aspersin, pero las desventajas son que requiere agua altamente filtrada, el tiempo de vida del equipo es limitado y los

requerimientos de mantencin son mayores. Cuando no es posible instalar un sistema de riego automatizado, una alternativa es realizar el riego en forma manual, mediante camiones cisterna o aljibe equipados con motobomba y manguera (Figura 4.13).

Figura 4.12. Salinizacin superficial de un depsito de relaves por riego inadecuado (alta frecuencia de riego y poco volumen). Fotografa gentileza de Jos Antonio Olaeta

Figura 4.13. Sistemas de riego automatizados por aspersin (superior izquierda) y por goteo (superior derecha) y riego manual con camin aljibe equipado con motobomba y manguera (inferior).

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4.2. Monitoreo y manejo posterior Las prcticas de monitoreo y de manejo de mediano y largo plazo deben considerarse como una parte integral del programa de fitoestabilizacin y deben planificarse desde un comienzo. Una vez que se ha establecido la cobertura vegetal estabilizadora de corto plazo debe comenzar a operar el plan de monitoreo y las prcticas de manejo de mediano y largo plazo. A) Monitoreo

o la transferencia de metales a travs de las tramas trficas o alimenticias. El plan de monitoreo consiste en un programa preestablecido de inspecciones visuales peridicas y de evaluaciones cuantitativas temporales de distintos parmetros del sistema fitoestabilizado. Los parmetros y variables a monitorear son las mismas indicadas en la Tabla 4.5 para los ensayos pilotos de fitoestabilizacin. En el caso de proyectos realizados a gran escala superficial, es recomendable realizar monitoreos quincenales durante los 3 primeros meses despus de la incorporacin de los acondicionadores de sustrato y del establecimiento inicial de la vegetacin, seguidos por monitoreos dos veces al ao, coincidiendo con el inicio y trmino de la estacin de crecimiento de las plantas; o sea, con las estaciones climticas ms influyentes para la vegetacin y la actividad biolgica en

Es necesario monitorear: (1) la adecuada fertilidad del sistema, (2) la evolucin hacia una formacin vegetal autosustentable y (3) la estabilidad qumica del sistema construido, de forma de evitar la ocurrencia de problemas ambientales secundarios tales como la generacin de cido, la liberacin de metales txicos, la acumulacin de sales

Ventajas y desventajas de las tcnicas de riego automatizadas posibles de utilizar en programas de fitoestabilizacin a gran escala de depsitos de relaves sistema de riego Goteo ventajas Se usa 1/3 de agua menos que el riego por aspersin. La evaporacin de agua es mnima. Produce el lavado de sales en las zonas con alto contenido en carbonato de calcio (CaCO3). desventajas La efectividad del sistema est condicionada a la calidad del agua (sedimentos, sales, etc.). Necesidad de mantenimientos peridicos. Sistema poco mvil. Corta vida de los equipos de riego. Uso limitado en zonas de alta densidad de plantacin. Sistema costoso. El agua se evapora ms fcilmente. Se necesitan grandes cantidades de agua. Se debe aplicar con mayor frecuencia, lo que puede resultar en la salinizacin del sustrato.

tabla 4.6

Aspersin

Sistema flexible y mvil: se puede colocar donde se requiera. La vida media del equipo es ms larga que la del sistema por goteo. Requiere menor mantenimiento. Sistema ms econmico. No est limitado por la densidad de plantacin.

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general. Por ejemplo, en ambientes con clima Mediterrneo rido y semirido como la zona norte-centro de Chile, estos dos monitoreos deben realizarse a comienzos de otoo y a fines de la primavera. La inspeccin visual peridica del sitio fitoestabilizado permite la identificacin rpida de posibles alteraciones del sistema construido artificialmente. Por ejemplo, la identificacin de zonas despobladas (sin vegetacin), el decaimiento progresivo de la vegetacin, la ocurrencia de malformaciones foliares y la presencia de especies no deseadas, son sntomas visuales evidentes de alteraciones. En estos casos es necesario realizar un estudio ms detallado de las zonas con problema, el que determine sus causas y permita as tomar medidas correctivas. Las evaluaciones cuantitativas temporales permiten verificar en forma objetiva la evolucin del sistema construido artificialmente hacia los objetivos definidos de manera inicial y detectar temprana y oportunamente cualquier problema que aparezca secundariamente, ya sea por la reaparicin de aquellos factores limitantes identificados inicialmente en el sitio o por la aparicin de efectos no deseados que no fueron considerados originalmente en el programa de fitoestabilizacin, tales como la presencia de animales herbvoros, la aparicin de plagas y la movilizacin de metales desde el sustrato a napas profundas o a los tejidos areos de la vegetacin establecida en el sitio rehabilitado. Las evaluaciones cuantitativas involucran la toma de muestras desde las zonas rehabilitadas, tanto del sustrato como de la vegetacin, y el anlisis de ellas segn los criterios de evaluacin definidos a priori (Tabla 4.4). La duracin del plan de monitoreo del programa de fitoestabilizacin ejecutado depende de las caractersticas especficas

del sitio rehabilitado, tales como ubicacin, uso final del sitio y recursos econmicos disponibles, entre otros; sin embargo, para asegurar el xito del programa de fitoestabilizacin, es fundamental la programacin y ejecucin de un plan de monitoreo en el corto, mediano y largo plazo. Como antecedente general, es recomendable realizar monitoreos quincenales durante los 3 primeros meses despus de la incorporacin de los acondicionadores de sustrato y del establecimiento inicial de la vegetacin, seguidos por monitoreos dos veces al ao, coincidiendo con el inicio y trmino de la estacin de crecimiento de las plantas; o sea, con las estaciones climticas ms influyentes para la vegetacin y la actividad biolgica en general. Por ejemplo, en ambientes con clima Mediterrneo semirido como la zona centro-norte de Chile, estos dos monitoreos deben realizarse a comienzos de otoo y a fines de la primavera (Tabla 4.5). B) Manejo posterior

Los principios bsicos de la rehabilitacin de formaciones vegetales artificiales a travs de programas de fitoestabilizacin son los mismos principios bsicos de las sucesiones ecolgicas o de los procesos naturales que permiten la recuperacin de un ecosistema preexistente en un rea que ha sufrido una perturbacin. Las perturbaciones sobre ecosistemas naturales, tales como el volcanismo o los incendios, pueden degradar en distintos grados los ecosistemas presentes (Figura 4.14). Cuando la degradacin involucra slo a las comunidades biolgicas dejando el suelo inalterado, como en el caso de los incendios, hablamos de procesos sucesionales secundarios. Sin embargo, cuando la alteracin es total, incluyendo las comunidades biolgicas y al suelo o al medio fsico, como en una barrida de lava 71


o despus de la depositacin de estriles mineros, donde el sustrato incorporado es prcticamente equivalente a la roca madre o a un material estril que no constituye un suelo, entonces hablamos de procesos sucesionales primarios (Figura 4.14). La recuperacin natural de reas perturbadas a travs de procesos sucesionales primarios o secundarios es muy lenta y puede tomar entre cientos y miles de aos (Figura 4.14). Este proceso es muy complejo e involucra procesos de formacin de suelo (en el caso de las sucesiones primarias) y de entrada y reemplazo de las especies biolgicas a travs de estrictas reglas de ensamblado de especies y grupos de especies en una escala temporal. A lo largo de la sucesin se van produciendo cambios microclimticos y edficos que determinan cules especies ingresan primero y cules despus al sistema en recuperacin. O sea, existen reglas de ensamblado, las que dependen de los requerimientos ambientales de las distintas especies vegetales y de los cambios microambientales que se van sucediendo en el tiempo. De esta forma, a medida que el tiempo transcurre, el ecosistema se va complejizando y enriquecindose en trminos de la diversidad biolgica representada. En el caso de la rehabilitacin realizada a travs de programas de fitoestabilizacin lo que se pretende es la recuperacin artificial de una formacin vegetal similar a la natural existente en el rea, pero en perodos de tiempo mucho menores (ej., dcadas), de forma de lograr la rpida estabilizacin del sitio, deteniendo los procesos de degradacin ambiental, tales como prdida de la vegetacin, erosin del suelo por el viento o la lluvia, y reduciendo los riesgos ambientales asociados a la dispersin de los metales contenidos en los relaves, entre otros. Por ello, el conocer qu determina el desarrollo de un ecosistema natural determinado, 72

desde un sistema simple a uno estructural y funcionalmente complejo, qu factores restringen o facilitan el proceso de recambio temporal de especies, cules son las reglas de ensamblado y los procesos de formacin de suelo involucrados, constituyen aspectos claves para el xito de los programas de rehabilitacin de depsitos de relaves. Una vez que se ha reconstruido artificialmente una formacin vegetal inicial, en el corto plazo, ser importante introducir nuevas especies leosas en el mediano plazo, adecuadas a las nuevas condiciones microambientales generadas, tales como especies tolerantes a la sombra. En este caso, es importante considerar los efectos y rendimientos a corto, medio, y largo plazo en la valoracin de las especies alternativas que son seleccionadas. Las prcticas de manejo posterior, con la introduccin de especies vegetales secundarias, permite aumentar la biodiversidad vegetal y la complejidad ecolgica del sistema recreado artificialmente. En otras palabras, es importante que el sistema rehabilitado a travs del programa de fitoestabilizacin tienda a la mxima diversidad biolgica, actividad y complejidad de organizacin compatible con los objetivos propuestos. Adicionalmente, se deben aplicar principios de optimizacin amplios que tiendan a lograr: La mayor supervivencia y sustentabilidad de la vegetacin en el tiempo. La ms alta capacidad de amortiguacin de la vegetacin y del sustrato, de forma de asegurar la rehabilitacin de una formacin vegetal robusta (poco frgil) y que permite una disminucin efectiva de los riesgos ambientales de los relaves postoperativos. En el mediano y largo plazo, ser fundamental contar con las herramientas adecuadas para evaluar objetivamente el grado de xito logrado. La apreciacin observacional o a ojo


PERTURBACIN

Acopio de estriles

Volcanismo

SUCESIN PRIMARIA Eliminacin del suelo y de toda la comunidad biolgica SUCESIN SECUNDARIA Eliminacin de parte o toda la comunidad biolgicaVolcanismo

Incendios Construccin de caminos

Colonizacin

100 1000 aos

Especies Pioneras

Vegetacin de Transicin

Vegetacin Madura

Figura 4.14. Las perturbaciones producidas por fenmenos naturales o antrpicos resultan en cambios importantes en los ecosistemas naturales, gatillando fenmenos sucesionales o de recuperacin ya sea primarios o secundarios. Los procesos sucesionales o de recuperacin natural del ecosistema toman normalmente entre siglos y milenios y consisten en la colonizacin inicial por especies pioneras, altamente tolerantes a las condiciones iniciales del sitio. Estas especies generan cambios microambientales, los que permiten la entrada d

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GUIA 1 (baja)[1]