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UNIVERSIDAD DE PINAR DEL RÍO
“HERMANOS SAÍZ MONTES DE OCA”
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
ESTUDIO GEOQUÍMICO AMBIENTAL POR CONTAMINACIÓN
DE ELEMENTOS TÓXICOS, EN LA EXPLOTACIÓN DEL
YACIMIENTO POLIMETÁLICO SAN FERNANDO, DE CUBA
CENTRAL.
Tesis presentada en opción al Título Académico de Máster en Geología
(Mención Geología Ambiental)
Autor: Ing. Emilio Augusto Milián Rodríguez
Tutor: Dr. C. José Francisco Lastra Rivero
Pinar del Río
2012
DECLARACIÓN DE AUTORIDAD
Los resultados que se exponen en la presente tesis se han alcanzado como consecuencia
del trabajo realizado por el autor y asesorado y/o respaldado por la Empresa Geominera
Centro de Villa Clara y la Universidad de Pinar del Río. Por tanto, los resultados en
cuestión son propiedad del autor y de estas instituciones y solo ellas podrán hacer uso
de los mismos de forma conjunta y recibir los beneficios que se deriven de su
utilización.
“VIVIR EN LA TIERRA NO ES MÁS
QUE EL DEBER DE HACERLE BIEN...”
“CONTRA LA VERDAD NADA DURA, NI CONTRA LA
NATURALEZA”
José Martí.
Dedicatoria
“A los que me apoyaron y revisaron el trabajo, tengan todos mis mayores
reconocimientos”
RESUMEN
Es bien conocida la implicación medio ambiental que produce toda explotación minera,
no solo por su impacto visual, sino por la contaminación debido a la acumulación de
desechos tóxicos en lagunas de sedimentación (colas), producto del beneficio de menas
sulfurosas complejas, que además de producir drenaje ácido, contienen elementos
nocivos que pueden pasar a la cadena biótica si no se toman las medidas correctoras
pertinentes. Desde el comienzo de la explotación de la Mina San Fernando en 1868, ésta
y su planta de beneficio estuvieron vertiendo todos sus desechos al medio ambiente
hasta la década del 60 del siglo pasado, es decir, por más de 100 años. En la actualidad,
aún después de ser abandonada, estos residuos continúan drenando sin ninguna
protección medio ambiental.
En la presente tesis se abordan los elementos químicos tóxicos que drenan de la laguna
de sedimentación abandonada de la planta de beneficio de la Mina San Fernando, en
Cuba Central y su área de influencia con los mecanismos naturales de neutralización,
basada en la acidez de las aguas y su paso por los estratos geológicos de la Formación
Los Pasos.
Los datos elaborados en SIG han sido tomados de las bases de información de trabajos
anteriormente realizados y que actualmente se ejecutan. Este estudio se realiza por la
posible reactivación de la explotación del yacimiento, en el marco de los convenios de
la ALBA (Alianza Bolivariana para los pueblos de nuestra América), entre los
gobiernos de las Repúblicas de Cuba y Bolivariana de Venezuela, contemplados en el
Proyecto de colaboración “DIP Prospección-Exploración Cu-Zn San Fernando en Cuba
Central”.
Se evalúa la contaminación por metales pesados y el drenaje ácido de mina en las aguas
y sedimentos que salen de “San Fernando” en Cuba Central, y se alerta sobre su
influencia en la flora, fauna y salud humana de la región.
Como resultado del trabajo se propone la necesidad de interactuar con la población y
tomar las medidas de mitigación del impacto, con la neutralización del drenaje ácido
para que se adopten las medidas correctoras pertinentes, teniendo en cuenta la posible
reactivación de la explotación y beneficio de este yacimiento.
ABSTRACT
It is well known the environmental implication of all mining exploitation, not only
because of its visual impact, but for the contamination due to the accumulation of toxic
wastes in sedimentation dams as a sub product of the benefit process of sulphurous
complex ores, which besides producing acid drainage contain noxious elements that can
go through the biological chain if the pertinent improving measures are not taken. The
exploitation of the San Fernando mine in 1868, it and its benefit plant have been
pouring to the environment until the 60´s in the last century, so saying, for more than
100 years. And at the present, even after has been closed these toxic wastes have keep
draining without any environmental protection.
In the present thesis we give an approach to the toxic chemical elements that are
draining from the abandoned sedimentation dam of San Fernando's ore benefit plant in
Central Cuba and their influence area with the natural mechanism of neutralization,
based on the acid level of the waters and their way through the geological strata of the
formation "Los Pasos".
The data elaborated in SIG have been taken from the databases of works previously
done and some that are presently being executed. This research has been done due to the
possible reactivation of the exploitation of this location thanks to the ALBA (Bolivarian
Alliance for the people of our America) cooperation pacts between the governments of
the Republic of Cuba and the Bolivarian Republic of Venezuela, contained in the
project of Collaboration "DIP Prospecting-exploration CU-Zn San Fernando in Central
Cuba".
The contamination by heavy metals and the acid drainage of mine in the waters and silts
that until now drain from San Fernando mine in Central Cuba, is evaluate and also it is
warned on its influence in the flora, fauna and human health in the region.
Conclusively it is presented the necessity of interaction with the population of the area
and the implementation of impact mitigation measures, with the neutralization of the
acid drainage and taking the pertinent corrective measures keeping in mind the possible
reactivation of the exploitation and benefit of this reservoir.
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 1
Capítulo I. Marco teórico referencial. .......................................................................... 6
I.1. Estado del arte. ....................................................................................................... 6
I.1.1. Causas que provocan el drenaje ácido ............................................................ 8
I.1.2. Contaminación por elementos trazas y metales pesados. ................................ 9
I.2. Trabajos mineros realizados en la región. ............................................................ 17
II.1. Ubicación geográfica y vías de acceso. ............................................................... 20
II.1.1. Geomorfología. ............................................................................................ 21
II.1.2. Hidrología superficial .................................................................................. 21
II.1.3. Clima. ........................................................................................................... 22
II.1.4. Paisaje. ......................................................................................................... 23
II.1.5. Fuentes de empleo y uso de la tierra. ........................................................... 23
II.1.6. Servicio de salud .......................................................................................... 24
II.2. Geología. ............................................................................................................. 26
II.2.1. Características geológicas regionales. ......................................................... 26
II.2.2. Geología del área de estudio. ....................................................................... 27
II.2.3. Mineralización. ............................................................................................ 28
II.2.4. Alteraciones hidrotermales. ......................................................................... 29
III.1. Materiales utilizados en la investigación. .......................................................... 31
III.1.1. Metodología de muestreo. .......................................................................... 32
III.1.2. Procesamiento de los datos. ........................................................................ 33
III.1.3. Cálculo geoestadístico de los elementos. ................................................... 33
Capítulo IV. Análisis y discusión de los resultados. .................................................. 36
IV.1 Evidencias de impacto ambiental producido por la actividad minera. ............... 37
IV.2. Contaminación geoquímica de aguas superficiales. .......................................... 40
IV.2.1. Distribución de contenidos de SO4 en las aguas superficiales. ................. 40
IV.2.2. Distribución de contenidos de Cd en aguas superficiales y
subterráneas. ........................................................................................................... 42
IV.2.3. Distribución de contenidos de As en las aguas superficiales. .................... 43
IV.2.4. Comportamiento del pH en aguas superficiales. ........................................ 45
IV.3. Contaminación geoquímica de sedimentos fluviales. ........................................ 47
IV.3.1. Distribución de los contenidos de Cu en sedimentos. ................................ 47
IV.3.2. Distribución de los contenidos de Zn en sedimentos fluviales. ................. 49
IV.4. Composición química de las colas. .................................................................... 50
IV.4.1. Zn en las Colas. ......................................................................................... 51
IV.5. Muestras de sedimentos de corriente fluviales. ................................................. 53
IV.5.1. Zinc en los sedimentos fluviales. ............................................................... 55
IV.6. Procesamiento de las muestras de suelo. ........................................................... 57
IV.6.1. Distribución del Cu en los suelos. .............................................................. 57
IV.6.2. Distribución del Zn en los suelos. .............................................................. 58
IV.6.3. Distribución compleja de los metales en los suelos. .................................. 59
Capítulo V. Medidas para la mitigación del impacto ambiental. ............................. 60
V.1. Depuración de las aguas superficiales. ............................................................... 60
V.2. Acción bactericida: enfrentando directamente el problema. ............................... 62
CONCLUSIONES ........................................................................................................ 64
RECOMENDACIONES .............................................................................................. 65
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 66
BIBLIOGRAFÍA. ......................................................................................................... 69
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura I.1. Vista aérea de lagunas y escombreras de Mina San Fernando, Cuba
Central.Capítulo II. Características generales del área de estudio. ................................ 19
Figura II.1. Mapa de ubicación geográfica. .................................................................... 21
Figura II.2. Mapa de uso de la tierra (González, 1998 modificado)............................... 24
Figura II.3. Mapa geológico regional de Cuba Central (Pucharovki, 1988). ................. 26
Figura II.4. Mapa geológico sector de estudio (González,I., 1998, modificado). .......... 28
Figura II.5. Esquema alteraciones hidrotermales (Modificado de Vasiliev et al.,
1988).Capítulo III. Materiales y métodos utilizados. ..................................................... 29
Figura III.1. Flujograma de procesamiento e integración a un SIG. .............................. 30
Figura III.2. Ejemplo de Semivariograma empleado para regularización de las
redes. ............................................................................................................................... 34
Figura III.3. Utilización de herramientas ArcGis.9.2. .................................................... 35
Figura III.4. Módulo hidrogeológico para procesamiento ArcGis y modelo 3D
sector de estudio. ............................................................................................................ 35
Figura IV.1. Vista de la laguna de sedimentación San Fernando en Cuba Central. ....... 38
Figura IV.1a. Vista rotura del dique en la laguna de sedimentación San Fernando
en Cuba Central. ............................................................................................................. 38
Figura IV.2. Animales abrevando en aguas de drenaje ácido de la mina (DAM) del
depósito San Fernando (González, 1998). ...................................................................... 39
Figura IV.3. Drenaje ácido de la mina (DAM) del depósito San Fernando. .................. 40
Figura IV.4. Mapa comportamiento SO4 en aguas superficiales. ................................... 41
Figura IV.5. Mapa distribución del Cd en aguas superficiales. ...................................... 43
Figura IV.6. Mapa distribución del As en aguas superficiales. ...................................... 44
Figura IV.7. Comportamiento del pH en aguas superficiales......................................... 46
Figura IV.8. Mapa comportamiento Cu en sedimentos fluviales. .................................. 48
Figura IV.9. Mapa distribución del Zn en sedimentos fluviales. ................................... 49
Figura IV.10. Variaciones estacionales de las aguas a la salida de las colas. ................ 50
Figura IV.11. Mapa del zinc en muestras de sedimentos en la laguna de
sedimentación (cola) (Modificado del mapa topográfico de Gorielov, 1963). .............. 52
Figura IV.12. Mapa del Cd en muestras de sedimentos en la laguna de
sedimentación (cola) (Modificado del mapa topográfico de Gorielov, 1962). .............. 52
Figura IV.13. Mapa del Zn/Cd % en muestras de sedimentos en la laguna de
sedimentación (cola).(Datos tomados de Gorielov, 1963). ............................................ 53
Figura IV.14. Comportamiento de los elementos contaminantes Zn, As, Cd y Pb en
las aguas superficiales del área de estudio..................................................................... 54
Figura IV.15a. Comportamiento del cobre en sedimentos fluviales. ............................. 55
Figura IV.15b. Mapa anomalías de Cu en sedimentos fluviales. ................................... 56
Figura IV.16. Mapa anomalías de Cu en los suelos. ...................................................... 58
Figura IV.17. Mapa anomalías de Zn en los suelos. ...................................................... 59
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla I.1. Principales enfermedades producidas por elementos tóxicos
contaminantes (EPA, EUA). ........................................................................................... 16
Tabla I.2. Reporte de operaciones Planta de beneficio San Fernando (Gorielov,
1963) ............................................................................................................................... 18
Tabla I.3. Productos utilizados en la extracción (Gorielov, 1963) ................................. 18
Tabla II.1. Datos poblacionales del área de estudio (Censo 2002, actualizado
Diciembre 2009). ............................................................................................................ 23
Tabla II.2. Enfermedades no trasmisibles. ..................................................................... 25
Tabla II.3. Mortalidad por enfermedades no transmisibles. ........................................... 25
Tabla III.1. Materiales utilizados durante los trabajos. .................................................. 31
Tabla IV.1. Parámetros estadísticos y mínimos anómalos para muestras de
sedimentos. ..................................................................................................................... 37
Tabla IV.2. Resultados de la prueba de DAM en las estaciones de muestreo................ 40
Tabla IV.3. Caracterización de las aguas de las colas (mg/L) ........................................ 51
Tabla V.1. Agentes empleados para la eliminación de iones metálicos pesados por
precipitación. .................................................................................................................. 61
1
INTRODUCCIÓN
La concentración de elementos químicos nocivos a la salud producto de la explotación
de yacimientos minerales, ha constituido una preocupación durante el desarrollo de la
civilización humana, pero no fue hasta décadas recientes que se pudieron estudiar con
mayor profundidad sus efectos, estableciéndose regulaciones ambientales por los
gobiernos con legislaciones que regulan los vertimientos tóxicos al medio.
Antes del triunfo de la Revolución, aunque se exigían determinados parámetros que en
muchos casos no se aplicaban, los vertimientos de distintas industrias fueron
degradando ecosistemas, en algunas ocasiones por desconocimiento y en otras, por la
acción acumuladora en el tiempo, cuyos efectos nocivos en la salud no se aprecian de
inmediato y sí a largo plazo.
El drenaje ácido de mina (DAM) se genera debido a la oxidación de los sulfuros
metálicos y forma soluciones que se caracterizan por tener valores bajos de pH y altas
concentraciones de elementos pesados tóxicos (EPT) disueltos (Lin, 1997; Johnson et
al., 2000; Moncur et al., 2005) que, al transportarse pueden convertirse en un problema
ambiental severo al contaminar suelos, sedimentos, aguas superficiales y aguas
subterráneas (Bain et al., 2000; Armienta et al., 2001; Jung, 2001) en Martín y
Gutierrez, 2008.
En Cuba Central son pocos los estudios realizados sobre vertimientos de drenaje ácido
al ecosistema, desconociéndose por la población las implicaciones que dichos productos
tóxicos producen en la cadena biótica, sobre todo en el ser humano.
El trabajo más serio acometido corresponde a la tesis de maestría de Isora González
Castro, realizado en el año 1998, estableciendo los principales contaminantes que
drenan de las aguas superficiales y sedimentos con los estudios geoquímicos
correspondientes. Los datos de este informe han sido reelaborados en el presente trabajo
completándolos con los posibles peligros de estos contaminantes, para la población de
riesgo y con la propuesta de medidas de recuperación que permitan mitigar la
contaminación existente.
Dentro de los yacimientos metálicos que tiene la Empresa Geominera del Centro se
encuentra la Mina Cu-Zn, San Fernando cuya explotación en el siglo XX estuvo
asociada a una planta de beneficio, hasta que, en la década de los años 60, fueron
paralizados los trabajos, sin que se realizara el proyecto de recuperación de las áreas
2
degradas, motivo por lo cual, aún en la actualidad, continúa el vertimiento de elementos
tóxicos (Cu, Zn, Cd, Hg y As) hacia la cuenca hidrográfica.
No se puede pensar en el desarrollo de un país sin la utilización de los recursos
mineros, por ello estamos obligados a su aprovechamiento teniendo en cuenta las
implicaciones que genera para el medio ambiente, es por ello que se debe estudiar
causa-efecto para mitigar los daños, con la adopción de medidas correctoras que eviten
o amortigüen dicha contaminación.
El estudio parte de la prioridad que tiene este yacimiento en la actualidad, motivado por
la posible reactivación de su explotación en el marco de la ALBA (Alianza Bolivariana
para los pueblos de nuestra América) entre los gobiernos de las Repúblicas de Cuba y
Bolivariana de Venezuela, contemplados en el Proyecto de colaboración “DIP
Prospección-Exploración Cu-Zn San Fernando en Cuba Central”.
El vertimiento de las aguas del drenaje ácido de las colas de la mina San Fernando
constituye una evidente contaminación al medio con impacto para la cadena biótica,
porque los elementos tóxicos presentes en estas aguas, pueden producir daños a la flora
y la fauna, con riesgo para la aparición de enfermedades endémicas en los seres vivos.
Los estudios relacionados a nivel internacional permiten afirmar las implicaciones que
los efectos del DAM provocan sobre el medio ambiente, aguas contaminadas con
metales tóxicos, desaparición de la flora y la fauna y las afectaciones a la salud en casos
demostrados sobre la bioacumulación en los organismos vivos, provocando
neurotoxicidad, genotoxicidad e incidencia de enfermedades endémicas y
osteomusculares, cáncer y alteraciones del aparato respiratorio, cardiovascular, renal y
neurológico (Valdés et al., 1999 en: Schinitman, 2004).
La contaminación de los metales tóxicos que pasan al medio (suelo, agua y aire) y de
ahí a las plantas, los animales y el ser humano, son resultado de la mala manipulación
de los residuos mineros o accidentes que, como riesgos, pueden ocurrir en las
explotaciones mineras, lo cual ha motivado que las legislaciones gubernamentales
establezcan regulaciones más estrictas sobre los límites tóxicos de elementos como el
Cd, As, Hg, Pb, Ni, Zn, Cu y otros metales. Algunos de ellos en la actualidad se
encuentran en estudio ya que sus efectos vienen a conocerse transcurrido un largo
período de tiempo (Unite States Enviromental Protection Agency, 2011).
Los casos más impactantes de secuelas han sido descritos en Japón, como la enfermedad
de “Itai, Itai” por contaminación con Cd por riego en arrozales de los escurrimientos de
una mina de Zn, provocando en la población desmineralización del sistema
3
osteomuscular y problemas renales, cáncer del pulmón y osteoporosis (Hamilton, 2011).
Otro caso reportado, esta vez en la bahía de Minamata, se produjo por contaminación
con Hg, que al pasar a la cadena alimentaria de peces y moluscos consumidos por las
personas, provocó malformaciones en fetos, problemas neurológicos, temblores y
gingivitis (Minamata Disease Archives, 2001).
Contaminación por Pb en los Andes Americanos (Bolivia y Perú) produjo
neurotoxicidad y geriatotoxicidad en fetos y niños con desarrollo intelectual deficiente,
mientras los derrames de cianuro en el río Ticsa (Rumanía, año 2000) provocaron la
muerte de peces y la inutilización de las aguas del río Danubio, en Hungría, Rumania y
Polonia, (L'Institut Nartional de L'Enviromnnement Industriel et des Risques, 2000).
En el presente trabajo se analizará la problemática ambiental del drenaje ácido de la
mina (DAM) San Fernando en Cuba Central por el análisis geoquímico de dichos
contaminantes vertidos a la red hidrográfica con su área de influencia, que puede afectar
a la cadena biótica presente en el lugar de ser utilizadas estas aguas para riego,
abrevaderos de animales y otros usos que afectarían la salud de las personas pudiendo
provocar enfermedades endémicas en la región. El mismo se hace con el objetivo de
alertar a los organismos implicados para que se adopten las medidas correctoras
pertinentes.
La presente tesis está estructurada en VI capítulos, con una introducción que abarca el
desarrollo histórico y casos de contaminación documentados en la bibliografía
internacional, brindándose conclusiones y recomendaciones a adoptar para mitigar
dichos efectos negativos.
Problema científico
Necesidad de esclarecer el área de influencia de la contaminación por metales pesados y
el drenaje ácido de mina y sus afectaciones al medio ambiente de la región.
Objeto de estudio
Contaminación por metales pesados y drenaje ácido de mina en aguas y sedimentos
fluviales y suelos vinculados al drenaje de la Mina San Fernando hasta el río Arimao,
situado al sur de este yacimiento.
Objetivo general
Evaluar la contaminación por metales pesados y el drenaje ácido de mina en las aguas y
sedimentos que provienen de la mina San Fernando en Cuba Central y pronosticar su
influencia en la flora, fauna y salud humana de la región.
4
Objetivos específicos.
Establecer los niveles de contaminación por metales pesados en aguas y sedimentos
vinculados al drenaje ácido de la mina San Fernando.
Delimitar las áreas contaminadas por metales pesados y su posible zona de
influencia.
Caracterizar el drenaje ácido de mina, analizando la influencia del pH en la
movilidad de los metales pesados.
Proponer un plan de medidas mitigadoras del impacto ambiental producido por el
drenaje ácido de mina y la contaminación por metales pesados.
Alertar sobre las posibles implicaciones que producen estos contaminantes a la
salud humana.
Hipótesis
Si se determinan los niveles de contaminación por metales pesados y la influencia del
DAM en las aguas y sedimentos, podrán adoptarse las medidas mitigadoras de este
impacto y minimizar los efectos perjudiciales y tóxicos a la flora y fauna de la región.
Métodos y técnicas
Para comprobar lo establecido en la hipótesis, el estudio parte del análisis geoquímico
de suelo, agua, zonas de alteración, laguna de oxidación y concentrados minerales de los
sombreros de Fe, que con este fin se realizó:
1.- Compilación bibliográfica y de los estudios anteriormente realizados.
2.- Muestreo y análisis geoquímicos de aguas y sedimentos.
3.- Encuesta a la población sobre riesgos ambientales, vinculados al consumo de
alimentos y aguas contaminadas por metales pesados.
4.- Biomonitoreo a través de la red de salud de la región, resultados de análisis
epidemiológicos y principales causas de muerte en la región.
5.- Estudio geoquímico piloto de la Mina San Fernando y resultados de los
microcomponentes químicos, acompañantes de la mena objeto de investigación.
6.- Procesamiento geoestadístico de análisis geoquímicos de aguas y sedimentos
mediante la aplicación SIG ArcGis 9.2.
Resultados esperados.
La presente tesis contempla el estudio geoquímico de los contaminantes que drenan de
las lagunas de sedimentación de la antigua planta de beneficio ubicada en el yacimiento
de San Fernando, en Cuba Central, con el objetivo de alertar sobre la presencia de
5
elementos pesados que contaminan la red hidrográfica de la cuenca alta del río Arimao,
y la demostración del alcance, radio de influencia y peligro de riesgo de contaminación
para la población con posible afectación a largo plazo de enfermedades endémicas.
Los resultados permitirán alertar a los organismos competentes sobre las medidas que
deben ser adoptadas para mitigar o eliminar en lo posible los riegos que esta
contaminación produce a la cadena biótica del territorio.
6
Capítulo I. Marco teórico referencial.
Asumir el modelo de gestión del riesgo es trabajar por ampliar el potencial de las
sociedades y de sus actores sociales para transformar las condiciones de inseguridad en
escenarios sostenibles, evitando (prevención) o disminuyendo (mitigación) el impacto
de las afectaciones por drenaje ácido en la región, en todas sus fases: preparación,
respuesta y recuperación. Este modelo incluye lo que algunos denominan la gestión del
talento humano, comprendida en la educación que acentúa los procesos participativos,
en los cuales se toma en cuenta el pensar y el sentir de la gente; la información clara y
oportuna dirigida a la comunidad sobre los riesgos y acciones a seguir en caso de la
presencia de posibles amenazas y la capacitación y entrenamiento para el desarrollo de
habilidades en primeros auxilios, salud ambiental, prevención del uso de las aguas
contaminadas, etc.
Evidentemente, un factor primordial para la prevención y mitigación de las posibles
afectaciones de la extracción y procesamiento mineros resulta de la participación activa
de trabajadores y de la población así como de las medidas de contención que deben
desarrollarse en el proyecto de explotación y acumulación de residuos tóxicos, por parte
de los concesionarios en ajuste a la Ley de Minas y de Medio Ambiente, para estos tipos
de yacimientos sulfurosos. La acumulación de residuos tóxicos en el medio ambiente es
un factor de riesgo para la biodiversidad, con posibles implicaciones en la salud de la
población.
I.1. Estado del arte.
Los estudios realizados a nivel internacional sobre afectaciones de los desechos
mineros, se conocen desde la antigüedad por las enfermedades provocadas en los
procesos de fundición y conformación de metales, por el plomo, mercurio y otros
metales (Agrícola, Aristóteles, etc.), pero no es hasta épocas recientes que se ha podido
estudiar estas afectaciones y su implicación en la cadena biótica.
Las declaraciones internacionales sobre el derecho legal al medio ambiente surgen en la
década de los setenta, como consecuencia de los desastres ambientales, Estocolmo (1972),
Declaración de Río (1992), Declaración de Berlín (2000) y Johannesburgo (2002). Todas
ellas hacen énfasis sobre las responsabilidades que se deben adoptar para la conservación
del medio ambiente. No obstante los estudios sobre la afectación que producen los
7
desechos de la minería, a pesar de que se conocían desde épocas remotas, no recibieron la
atención necesaria por intereses económicos y la ausencia de estudios médicos
concluyentes sobre los daños que producen al ser humano, motivo por el cual no se
recogían en las legislaciones de los Estados.
Las enfermedades crónicas producidas por el medio geológico a la salud humana no
alcanzaron la importancia que el asunto reviste, hasta fecha reciente del pasado siglo.
La relación entre las enfermedades crónicas y el medio geológico son complejas y
difíciles de analizar. Una correlación entre un factor ambiental dado y la existencia de
una enfermedad no es una prueba de una relación causa-efecto, más frecuentemente
sucede que la mayoría de las enfermedades crónicas tienen múltiples causas. No
obstante, una gran cantidad de evidencias sugieren que la geoquímica del medio es un
factor significativo en la incidencia de algunos problemas serios de salud crónicos
(Fredman, 1995).
La salud puede ser definida como un estado del organismo en el cual existe un buen
ajuste entre el ambiente interno y externo del mismo (Álvarez, 2008)
Observaciones de muchos años han sugerido que algunas variaciones locales y
regionales, en las enfermedades crónicas, tales como cáncer y padecimientos cardíacos
están relacionadas con el medio geológico. Aunque las evidencias continúan
acumulándose, la naturaleza de estas asociaciones aún está por descubrirse (Calderón,
1995).
Hay dos razones para la carencia de resultados conclusivos. Primero las hipótesis
acerca de la relación entre el medio geológico y las enfermedades no han sido lo
suficientemente específicas como para ser comprobadas adecuadamente.
Investigaciones básicas, con verificaciones en el campo, necesitan ser mejor
coordinadas. Segundo, muchas dificultades metodológicas se mantienen para la
obtención de datos seguros y comparables en los estudios médico-geológicos. Luego,
se conoce mucho menos sobre las influencias geológicas en las enfermedades crónicas
que acerca de la contribución de otros factores ambientales como por ejemplo el clima.
Estudios en Japón, Inglaterra, Escocia, Suecia y los Estados Unidos han mostrado que
las comunidades con agua blanda tienen un promedio más alto de enfermedades
cardíacas que las comunidades con agua dura (Journal of Toxicology & Environmental
Health).
8
I.1.1. Causas que provocan el drenaje ácido
En los desechos de las minas, cuando concluyen las operaciones, permanece una
variedad de constituyentes que incluyen: cianuro residual, productos de su
descomposición, principalmente cianatos y tiocianatos, metales pesados y sulfuros.
El drenaje ácido se forma cuando los minerales que contienen azufre, principalmente la
pirita (FeS2), se ponen en contacto con la atmósfera, produciendo su oxidación y
formando ácido sulfúrico y hierro disuelto (Kleinman et al., 1981)
FeS2 (s) + 7/2 O2 (g) + H2O Fe2+ + 2 SO4 2- + 2 H+ (1)
En presencia de oxígeno el hierro ferroso sufre la reacción:
Fe2+ + 1/4 O2 (aq) + H+ Fe3+ + 1/2 H2O (2)
El hierro férrico que se produce puede oxidar nueva pirita (reacción 3) o precipitar
como hidróxido férrico (reacción 4).
FeS2 (s) + 14 Fe3+ + 8 H2O 15 Fe2+ + 2 SO4 2- + 16 H+ (3)
Fe3+ + 3 H2O Fe (OH)3 (s) + 3 H+ (4)
Estas reacciones generan acidez y liberan grandes cantidades de sulfatos, hierro y otros
metales que contienen los sulfuros (As, Cd, Co, Cu, Pb, Zn, etc.), produciendo un
lixiviado tóxico (Gray, 1996).
Los metales pesados se encuentran en estas aguas como coloides, partículas minerales
(sólidos en suspensión), o fases disueltas (cationes o iones complejos).
Las formas coloidales suelen dar lugar a la formación de hidróxidos, mientras que las
partículas sólidas incluyen una gran variedad de minerales. Las fases disueltas pueden a
su vez ser capturadas por adsorción o absorción en arcillas o hidróxidos.
Adicionalmente, los compuestos orgánicos pueden constituir fases con gran capacidad
de captura de cationes metálicos que en ocasiones dan lugar a fases extremadamente
tóxicas.
La generación de ácido (DAM) puede movilizar metal pesado y arsénico que causan
degradación del suelo y contaminan las aguas. Los casos documentados en la
bibliografía consultada ilustran el daño significativo a la salud humana y al ambiente,
provocado por el residuo de la minería y el procesamiento de los minerales,
particularmente por su disposición en el terreno.
El vertido de las aguas ácidas procedentes del drenaje de minas en activo o
abandonadas (Orlando, 2011) provoca:
Degradación de ecosistemas fluviales, puede extinguirse la vida acuática.
9
No es posible su uso para abasto humano, el agua se hace corrosiva, aumenta la
concentración de Fe, Mn, Al, Mg, As, Cd, Zn, Ni, Hg etc.
Impacto paisajístico negativo.
Destrucción e inhibición de la cubierta vegetal.
Contaminación de acuíferos.
I.1.2. Contaminación por elementos trazas y metales pesados.
A continuación trataremos sobre las propiedades químicas y toxicidad de los productos
y desechos de minería, algunos benéficos y otros tóxicos para la salud humana.
Algunos elementos como Carbono (c), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Magnesio (Mg),
Potasio (K) y Fósforo (P) se encuentran en cantidades relativamente grandes en cada
organismo; estos elementos son denominados oligoelementos. Sin embargo, otros
elementos están presentes en pequeñas cantidades tanto en plantas como en animales, y
son los llamados elementos trazas. Si alguno de estos elementos se encuentra en
concentraciones superiores puede convertirse en tóxico. Por demás, un elemento o
cualquier sustancia que se encuentre en el ambiente en concentraciones por encima de
los niveles de fondo, puede ser considerado como contaminante. Cuando la
concentración de un contaminante alcanza valores potencialmente dañinos a los
organismos, entonces son considerados peligrosos.
En muchas ocasiones la diferencia entre cantidades esenciales y concentración tóxica
puede ser muy pequeña en algunos elementos. Por ejemplo el Selenio (Se) es un
elemento traza, requerido en un nivel de 0.4 ppm en la dieta del ganado, sin embargo, se
considera tóxico a niveles superiores a 4 ppm. Elementos trazas esenciales como Flúor
(Fl), Cobre (Cu), Selenio (Se), Molibdeno (Mo), etc. pueden ser peligrosos a cualquier
forma de vida si se presentan en altos niveles. Los metales pesados no esenciales:
Arsénico (As), Plomo (Pb), Mercurio (Hg), Cadmio (Cd) y Cromo (Cr) son tóxicos a
niveles mucho más bajos que los elementos trazas esenciales.
La presencia de los metales pesados y otras sustancias en el ambiente ya sea en el aire,
suelo y agua son indeseables por el efecto adverso que estos provocan en la salud de los
seres humanos, la naturaleza y todos los seres vivos (Ejaz et al., 2007).
Los metales pesados no pueden metabolizarse naturalmente, persisten en el organismo y
ejercen sus efectos tóxicos combinándose con uno o más grupos reactivos esenciales
para las funciones fisiológicas normales (ligando). Los metales pesados pueden
reaccionar con ligando oxígeno, azufre y nitrógeno.
10
Entre las sustancias tóxicas podemos mencionar: los polvos de sílice, plomo, boro,
cadmio, arsénico, mercurio, azufre, cianuro, etc. que al existir en el ambiente
circundante se acumulan en peces, aves, mamíferos, plantas silvestres o cultivadas, etc.
de esta manera se contaminan los consumidores al ingerir esos alimentos.
La minería está catalogada como una de las actividades industriales más nocivas (EPA,
EUA) y genera el doble de desechos que todas las industrias juntas. El costo público
para limpiar las minas abandonadas es relativamente alto (Instituto Nacional de
Ecología de México, 2009) Metales Pesados en Dirección de Investigación sobre
sustancias químicas y riesgos ecotoxicológicos (Secretaría de Medio Ambiente y
Recursos Naturales, México DF, 2010).
En el procesamiento de las menas de San Fernando para la extracción de Cu, Zn, Ag y
Au se utilizó la “cianuración”; la entrada de este componente orgánico además de tóxico
permite la movilidad de los elementos metálicos que drenan de las lagunas de
sedimentación si no se adoptan las medidas correctoras pertinente. A continuación se
expone de forma breve las características de los mismos:
Cianuro
El cianuro es una combinación de Carbono y Nitrógeno con una carga negativa:
Si esta partícula está neutralizada con un ión positivo como Na (sodio) o K (potasio), es
una sal: NaCN, KCN, soluble en agua, cuyo aspecto es el de un sólido blanco sin olor,
sumamente tóxico.
Los cianuros simples son sales formadas por la reacción del cianuro de hidrógeno con
una base como NaOH o Ca(OH)2. Los cianuros simples se disocian en agua formando
ion cianuro y cationes metálicos solubles:
NaCN <====> Na+ + CN- (1)
El CN- puede entonces hidrolizarse para formar HCN y OH-, de la siguiente manera:
CN- + H2O <===> HCN + OH- (2)
El CNH cianuro de hidrógeno que se forma cuando se combina la sal con agua, es un
gas altamente tóxico y con olor a almendras amargas.
Una de las propiedades químicas del cianuro, que es la clave para entender tanto su
toxicidad como su utilidad en la minería, es la capacidad de combinación con metales:
Fe, Ag, Au, Ni, Zn, Cd, Hg, etc. Por ejemplo con Hg (mercurio) puede formar una sal
simple o compleja:
CN- + Hg ===> Hg (CN)2 sal simple (3)
CN- + Hg ===> [Hg (CN)4 ] 2- sal compleja (soluble en agua) (4)
11
En todas las células procariotas o eucariotas (de bacterias, hongos, plantas, animales,
incluido el hombre) la respiración es una función vital.
Una de las moléculas indispensables para esta función es la Citocromo-C oxidasa, que
posee en el centro de su compleja estructura un átomo de hierro (Fe). Cuando el cianuro
entra en las células "captura" el Fe y la enzima deja de ser funcional. La consecuencia
es que la célula deja de "respirar" y muere.
6 CN- + Fe ===>Fe(CN)6 -4
Por esta razón el cianuro es un veneno para todos los seres vivos hasta en dosis muy
pequeñas.
En minería se usa por su gran poder de combinación con el oro (Au):
2 CN- + Au ===>Au(CN)2-1
El proceso se llama lixiviación con soluciones de cianuro:
Las sales (NaCN y KCN) son muy solubles en agua, el cianuro resultante puede formar
CNH o reaccionar con los metales presentes en el agua o en los minerales formando
cianuros simples o complejos de acuerdo con la concentración de los metales. Por
ejemplo:
Los complejos cianuros + metales son solubles en agua y de esta forma se pueden
"movilizar" metales tóxicos para los seres vivos (Cd, Cr, Pb, Hg) produciendo un nuevo
efecto negativo para la vida. Una vez que estos complejos se forman y se liberan al
ambiente, comienzan a descomponerse a diferentes velocidades dependiendo de la
fuerza de los complejos, los hay débiles, moderadamente fuertes y fuertes. La
descomposición de los complejos metal-cianuro libera cianuro y metales pesados al
suelo y al agua.
Ejemplos de cada categoría son:
Complejos débiles: Zn(CN)4-2, Cd(CN)3
-1.
Complejos moderadamente fuertes: Cu(CN)2-1, Ni(CN)4
-2, Ag(CN)2-1.
Complejos fuertes: Fe(CN)6-4, Co(CN)6
-4, Au(CN)2-1.
Algunos de estos complejos fuertes no se rompen en medio ácido, pero sí lo hacen por
exposición a radiaciones de varias longitudes de onda, liberando cianuro libre.
Además del riesgo directo que significa para los obreros que manipulen el NaCN sólido,
las soluciones de NaCN (líquido) o eventuales emanaciones de HCN. Existe el riesgo
público por el cianuro y sus productos de degradación, liberados al ambiente.
Se han encontrado además varios productos intermedios en la degradación del cianuro,
que no son monitoreados en los controles de rutina (Moran, 1998):
12
Cianatos (permanecen mucho tiempo, se estudió su toxicidad en truchas)
Tiocianatos (tóxico para los peces)
Clorocianógeno (muy tóxico para los peces)
Cloraminas (tóxico para los organismos acuáticos)
Amonio (altamente tóxico, el único regulado en USA)
Vías de ingreso al organismo del cianuro por contaminación medioambiental incluyen
la respiratoria, dérmica, conjuntival y digestiva. La toxicidad puede ser clasificada en
aguda cuando la exposición es única, o crónica cuando la exposición es a bajas dosis, de
forma reiterada.
Toxicidad Aguda (la producida por una única exposición):
Dosis letal: 150-300 mg NaCN
Significativa: 50 mg NaCN
Síntomas de intoxicación aguda:
Irritación de mucosas, ardor de boca y faringe
Dolor de cabeza, mareo, confusión, ansiedad
Náuseas, vómitos, convulsiones
Taquicardia, tensión en el pecho, edema pulmonar
Alternancia de respiración rápida con lenta y jadeante (Polipnéa)
Coloración de la piel roja o rosa brillante.
Efectos crónicos (producidos por exposición a bajas dosis que se prolonga en el
tiempo) según Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional USA (NIOSH,
2010) tenemos que:
Dosis letal: 90-100 mg HCN
Significativa: 20-40 mg HCN
Los efectos que producen en las personas son los siguientes:
Cardiovascular: Palpitaciones.
Respiratorios: Irritación y tensión en el pecho
Neurológicos: Dolor de cabeza, vértigo, fatiga, alteraciones en el apetito y el sueño.
Gastrointestinales: Náuseas y vómitos
Dermatológicos: dermatitis, brotes escarlatiniformes y pápulas
Endocrinos: agrandamiento de la glándula tiroides, disfunción tiroides en el
metabolismo de la vitamina B12.
13
Reproductivos: (en animales): resorción o malformaciones en hámster. Cambios
degenerativos en testículos de ratas.
Arsénico
El arsénico y sus compuestos son venenosos y han sido utilizados como tales
frecuentemente a lo largo de la historia. En los siglos que van del XVI al XIX el
trióxido de diarsénico, conocido antiguamente como anhídrido arsenioso, [As2O3] fue
la sustancia preferida por los envenenadores para sus fines. Entre los que hicieron uso
de él se encuentran los Borgia, la marquesa de Brinvilliers, la Voisin, madame Lafarge
y Jeanne Gilbert. Se cree que Napoleón murió envenenado con arsénico.
El Arsénico es un elemento semimetálico, que se encuentra en el suelo, el agua y el aire
como tóxico ambiental común. La ingesta diaria humana promedio de arsénico es de
unos 900 µ/g provenientes de los alimentos y el agua. El mecanismo de acción que
produce sus efectos tóxicos se debe a que desacopla la fosforilación oxidativa
mitocondrial.
Los síntomas de intoxicación crónica por arsénico son diarrea, pigmentación cutánea,
prurito generalizado, lagrimeo, vitíligo, alopecia, edemas circunscriptos, dermatitis y
queratosis; en las palmas y plantas son comunes. El hígado puede dilatarse y la
obstrucción de los conductos biliares, producir ictericia. El avance de la intoxicación
lleva al desarrollo de una encefalopatía. La médula ósea sufre serios daños por el
arsénico. La anemia aplásica es el trastorno hematopoyético más común. (OSHA,
2009).
Plomo
El plomo es un metal pesado que forma parte de partículas de polvo, no se degrada y al
ser emitido al aire puede permanecer en el medio por 10 días. La concentración máxima
permitida de este metal es de 0.1mg/L
Por contaminación de las aguas ingresa a las cadenas tróficas, o sea a las plantas y
animales, en los cuales se acumula con el tiempo.
Las principales vías de absorción del plomo son:
tracto gastrointestinal
aparato respiratorio
Los niños absorben un 40% del plomo dietético (los adultos sólo un 20%).
14
Los signos y síntomas de envenenamiento crónico por plomo (saturnismo) pueden
dividirse en 6 categorías: gastrointestinales, neuromuscular, del Sistema Nervioso
Central, hematológicos, renales, y otros. Pueden aparecer juntos o separados.
En EEUU la afectación del Sistema Nervioso Central es más común en los niños y el
síndrome gastrointestinal, en los adultos.
• El espasmo intestinal, que produce gran dolor abdominal, se conoce como cólico
saturnino.
• La encefalopatía por plomo resulta común en los niños, el índice de mortalidad es el
25% y alrededor del 40% de los sobrevivientes, tiene secuelas neurológicas, como
retardo mental, parálisis cerebral y otras. (Ocupational Safety & Health Administration
(OSHA) (2009).
Cadmio
El cadmio está presente en el yacimiento San Fernando, asociado a la esfalerita (ZnS)
con contenidos que pueden alcanzar hasta los 400 ppm de la mena. En los estudios de
los efluentes se presenta con contenidos por encima de los valores de fondo para
sedimentos, suelos y aguas superficiales y subterráneas, por lo cual se considera como
uno de los metales que debe ser monitoreado durante la explotación del yacimiento, por
su carácter tóxico para la salud humana.
La exposición al cadmio, por períodos cortos, produce irritación de las vías
respiratorias, toxicidad pulmonar y bronquitis. La concentración permitida es de
0.005mg.
Su principal vía de acceso es la digestiva, debido al consumo de alimentos y agua
contaminada. Otra vía es la respiratoria, por inhalación de aire contaminado.
El resultado de una alta exposición a este metal se refleja en irritación gastrointestinal,
náuseas, vómitos y dolor. Sustituye al Ca en el sistema óseo muscular, produciendo
osteoporosis.
La intoxicación crónica causa severos daños renales, debido a que este elemento se
acumula en los riñones. Además disminuye la actividad pulmonar, produciendo
enfisema y cáncer pulmonar (OSHA, 2009).
15
Mercurio
El mercurio no es un elemento mayoritario en las menas del yacimiento, aparece en
concentraciones pequeñas y como impureza dentro de los sulfuros, no obstante, dada su
toxicidad, se explican sus características.
El mercurio es sumamente tóxico y puede permanecer en el ambiente circundante a las
minas durante cien años. Este metal conocido como un tóxico celular, afecta la acción
enzimática activa, evitando así la catálisis deseada o eliminando la función de la
enzima.
Este metal ingresa al cuerpo por inhalación de vapores, ingestión de metilmercurio, el
consumo de agua, alimentos contaminados y penetración en la piel aunque menos
frecuentemente provoca una acción irritante y a veces cáustica sobre la epidermis y la
mucosa.
Aproximadamente el 80% del metal es absorbido por los pulmones, una importante
cantidad se concentra en los riñón, cerebro, hígado y glóbulos rojos de la sangre. Se
elimina, fundamentalmente, por la orina, heces, sudor, saliva, encontrándose también en
la leche materna.
La concentración ambiental máxima de mercurio permitida por la Organización
Mundial de la Salud es de 0.04mg/m3.
Produce irritaciones cutáneas. Dolor en el pecho y dificultades para respirar, afectando
el Sistema Nervioso Central y en altas dosis, la muerte sobreviene por edema,
destrucción del tejido pulmonar e insuficiencia renal.
Intoxicación crónica por mercurio
Cuando la intoxicación está avanzada se presentan los siguientes síntomas: Temblores
con movimientos toscos, y sacudidas que comienzan en los dedos de las manos,
párpados, labios y lengua, luego brazos, piernas y cabeza. Este temblor provoca falta de
coordinación de los movimientos, imposibilitando la escritura y llevar alimentos a la
boca. Disminución de la visión, inflamación de las conjuntivas, insuficiencia renal.
Además alteraciones genéticas en las células germinativas. (OSHA, 2009).
A continuación presentaremos en la siguiente tabla los efectos que producen los metales
pesados en la salud de los seres vivos (Tabla I.1).
16
Tabla I.1. Principales enfermedades producidas por elementos tóxicos contaminantes
(EPA, EUA).
Elementos Propiedades tóxicas de los elementos
Cd Su ingestión por humanos se acumula por décadas antes de ser
excretado, la exposición prolongada produce disfunción renal,
enfermedades pulmonares, cáncer del pulmón, osteoporosis y
otras.
Cu En dosis elevadas provoca anemia, irritación del estomago e
intestinos, daño renal y hepático.
Hg No se encuentra en los organismos vivos. Provoca temblores,
gingivitis, alteraciones psicológicas, siendo los más tóxicos los
dimetilmercurio presentando biomagnificación en la cadena
alimentaria. Enfermedad de Minamata en Japón.
NaCN y
KCN
Exposición a largo plazo provoca irritación de la piel, problemas
cardiacos y hepáticos.
Pb Los niveles altos de exposición afectan la síntesis de la
hemoglobina, la función renal, el tracto gastrointestinal, las
articulaciones y el sistema nervioso.
Mn Niveles altos provocan el deterioro de funciones psicomotoras, ya
que afecta el Sistema Nervioso Central y produce síntomas
respiratorios, al dañar los pulmones.
Como conclusión debemos señalar que, además de los problemas de contaminación de
los metales y metaloides explicados anteriormente, la presencia de otros en cantidades
significativas como el Cu y el Mn también pueden ser tóxicos de pasar a las aguas
superficiales y subterráneas, con el cambio de la química de su uso como agua potable a
través de la adsorción-desorción.
La química del sistema acuoso regula las tasas de adsorción-desorción en el sistema
agua-sedimento (Lastra, 2009). La adsorción remueve el metal de la columna de agua;
la desorción lo incorpora nuevamente a ésta. Los parámetros que regulan el sistema son:
1.- La salinidad.
2.- El potencial redox (Eh).
3.- El pH:
17
Un incremento de la salinidad conlleva a una competencia entre metales pesados y
metales grupos I y II, por los sitios de ligazón, lo que se traduce en la expulsión de los
metales pesados, y su devolución a la columna de agua.
Un incremento del Eh genera la inestabilidad de los compuestos reducidos (e.j.
sulfuros), poniendo el metal en solución.
Un decrecimiento del pH tiene dos efectos:
1) Induce a la disolución de compuestos metal-carbonato (e.j. cerusita: PbCO3).
2) Aumenta la solubilidad de los metales disueltos.
I.2. Trabajos mineros realizados en la región.
La Mina San Fernando se explotó desde la época colonial. Las labores de explotación
minera de Cu y Zn comenzaron desde su descubrimiento en 1827 y continuaron,
esporádicamente, hasta su cierre definitivo en 1962. La masa minera extraída
históricamente en la principal mina subterránea del pozo Los Mangos, se estima entre
100 000 y 200 000 toneladas con contenidos de 3.4 % de Cu y 6% de Zn.
En el área existen varios pozos de mina nombrados: San Fernando, Los Mangos, Santa
Isabel, Ceiba I y Ceiba II, algunos obstruidos y que fueron explotados en diferentes
períodos.
Toda planta de beneficio mineral se concibe con el objetivo de obtener concentrados
minerales para su utilización en fundiciones o metalurgia, generando residuos de
sedimentos areno-arcillosos, contaminados con productos químicos utilizados para el
procesamiento mineral, los cuales son depositados en presas de sedimentación,
concebidas para que cumplan con varios objetivos entre los cuales se destacan la posible
utilización como mena, por el avance y desarrollo científico de las técnicas de beneficio
así como evitar el vertimiento de dichos residuos a la cuenca hidrográfica, siempre que
en sus características de construcción y mantenimiento se apliquen los métodos de
contención y barreras geoquímicas establecidas.
La planta de beneficio para las menas de San Fernando tenía una capacidad instalada de
300 000 t/año y funcionó desde 1955 hasta 1960, período en el que acumuló un
volumen de residuo aproximado de 560 mil toneladas en la laguna de sedimentación. En
datos que se tienen en la ONRM Habana y que aparecen en el reporte del año 1956
(Gorielov, 1963) se reflejan las operaciones de la planta durante 25 días (tablas I.2 y
I.3).
18
Tabla I.2. Reporte de operaciones Planta de beneficio San Fernando (Gorielov, 1963)
Producto Toneladas % Cu % Zn Au g/t Ag g/t
Cabeza 806 2.82 13.86
Concentrado
de Cu
94 21.29 14.27 8.96 43.0
Concentrado
de Zn
128 0.8 57.50
Cola 570 0.14 2.29
Tabla I.3. Productos utilizados en la extracción (Gorielov, 1963)
Reactivos Consumo por kg/t Punto de vertido
Cianuro de sodio 0.114 Molino de bola
Sodio de flotación 0.022 Molino de bola
Xanthato A350 0.022 Celda de flotación
Aceite de Pino 0 Clasificador celda de
flotación
Espumante 250 0.0205 Cola ciclo del Cobre
Sulfato de cobre 0.659 Cola de cobre
Limalla 2.27 Tanque acondicionador
Xanthato A350 0.032 Tanque acondicionador
En la actualidad, producto del abandono y la no recuperación de las áreas degradadas,
los efectos visuales del deterioro del medio ambiente dan un impacto visual que puede
observarse a través de los mapas satelitales de las escombreras y lagunas de
sedimentación (figura I.1).
19
Figura I.1. Vista aérea de lagunas y escombreras de Mina San Fernando, Cuba Central.
Mina San Fernando
Laguna I
Laguna II
Escombreras
Arroyo La Mina
Sector San Fernando Sur
Norte
20
Capítulo II. Características generales del área de estudio.
Se darán a conocer los principales componentes ambientales que caracterizan el área del
yacimiento San Fernando.
II.1. Ubicación geográfica y vías de acceso.
El depósito San Fernando se localiza en la hoja topográfica 1:50 000 Potrerillo (Figura
II.1) localizado en los límites de las provincias de Villa Clara y Cienfuegos y a 45 km al
sur de la ciudad de Santa Clara.
El puerto de Cienfuegos se encuentra a 45 km al oeste del depósito. El acceso al lugar
se realiza desde la carretera que une a Manicaragua con Cumanayagua, pavimentada,
entrando posteriormente a un terraplén desde el Hoyo de Manicaragua hasta el
yacimiento.
Otro acceso al sector, por el norte, se efectúa por el camino vecinal Mataguá - El Jíbaro
que tiene entronque con el terraplén que accede hasta la mina distante de este a 1 km.
Las coordenadas Lambert Cuba norte, del sector de estudio son las siguientes:
VERTICE NORTE ESTE
1 260200 590200
2 264700 590200
3 264700 596500
4 260200 596500
21
Figura II.1. Mapa de ubicación geográfica.
II.1.1. Geomorfología.
Como base de la geomorfología se utilizó la clasificación de Portela et al. (1989), en el
Mapa Geomorfológico del Nuevo Atlas Nacional de Cuba.
El relieve en el área de San Fernando es del tipo colinoso, con pendientes de 10 – 30°.
La altura máxima es de 160 m sobre el nivel del mar. La dirección predominante de las
elevaciones es este-noroeste.
II.1.2. Hidrología superficial
La cuenca hidrográfica afectada corresponde al curso alto del río Arimao en su parte
norte por la sub-cuenca del arroyo Azul que corre este- oeste y desemboca en el arroyo
La Mina, el cual circula aproximadamente de norte a sur, descargándose en el río
Arimao que lleva su caudal a la presa Avilés, distante 6 km al suroeste del depósito,
siendo su uso en la actualidad para la explotación de ciprinidos (carpas, tencas y otros
peses), riego agrícola y en períodos de seca se concibe para el abasto de agua al canal de
Cruces y los poblados de Palmira y Potrerillo.
22
La zona se caracteriza por presentar una red de drenaje bien definida, estando presentes
los drenajes desde las lagunas de sedimentación (colas) hacia el Arroyo Azul y río la
Mina y de estos al Arimao.
La densidad de la red fluvial en km x km-2 es de 1,00-1,50. La lámina de escurrimiento
está entre 200-400 mm, con un coeficiente de variación del escurrimiento fluvial de
0,40-0,50. La lámina del escurrimiento superficial varía de 200-400 mm, mientras que
el subterráneo es de 50-100 mm. Por su parte la lámina de evapotranspiración varía
entre 1,0-1,2 mm. La humedad total del territorio varía en el rango de 1000-1200 mm.
II.1.3. Clima.
El clima en San Fernando así como el imperante en el archipiélago cubano es calificado
como tropical, estacionalmente húmedo, con un período lluvioso comprendido entre los
meses de mayo y octubre y otro seco que se extiende desde noviembre hasta abril,
En el período lluvioso, las temperaturas son altas y se reciben continuamente por ondas
del este, responsables de la mayor parte de las precipitaciones. En este período la mayor
afectación la provocan los ciclones tropicales, causantes de una parte importante de la
lluvia y de los vientos más notables.
La precipitación media anual está entre 1200 – 1400 mm, la media en el período
lluvioso está entre 1000 – 1200 mm. Las lluvias promedio, en el período seco, están en
el rango de 200 a 400 mm. Respecto a la temperatura, la media anual del aire varía de
22 a 24º C; en el invierno la media oscila entre 20 – 22º C, en el verano de 24 a 28º C.
La media de las temperaturas máximas absolutas anuales del aire varía entre 34 y 36º C
y las mínimas absolutas entre 6 y 8º C.
La humedad relativa media anual a las 7:00 horas en el aire alcanza entre 90-95 % y a
las 13:00 horas entre el 60 y 65 %. El promedio anual de días con ocurrencia de
turbonadas está entre 80 y 100. La evaporación media anual es de 2000-2200 mm. El
territorio central presenta como promedio anual sensaciones débiles de calor sofocante,
que llegan a ser de magnitud fuerte en el verano, durante la tarde y primeras horas de la
noche. Los días con condiciones confortables, abarcan del 40 al 60 % anual, agrupados
en el período de noviembre a abril. La influencia del relieve determina ciertos contrastes
en los índices de bienestar y calor sofocante.
El conjunto de elementos del clima ofrece pocas limitaciones a la actividad al aire libre
del hombre. La temperatura efectiva equivalente a las 13:00 horas en oC en enero varía
de 23,0-24,9 y en julio de 25,0-26,9. Las temperaturas extremas en oC mínima es mayor
23
o igual a 10,1 y la máxima es menor o igual a 31,9. La dirección predominante de los
vientos es del Este.
II.1.4. Paisaje.
Cuba posee una alta complejidad y heterogeneidad de paisajes, que están
condicionados, entre otros factores por: la situación del archipiélago nacional en la zona
tropical, su configuración estrecha, alargada y sub-latitudinal, la constante influencia
marina, la estacionalidad climática, el amplio predominio de rocas volcánicas, la
marcada influencia de los procesos neotectónicos en la diferenciación del relieve y la
preponderancia de las llanuras.
El paisaje en San Fernando está muy fuertemente modificado por la asimilación
antrópica de la explotación del yacimiento, actualmente en ruinas, la planta de
beneficios y áreas socio-administrativas así como las colas de estériles y lagunas de
sedimentación.
Los asentamientos poblacionales cercanos al área de riesgo analizada corresponden a
los municipios de Manicaragua, provincia de Villa Clara, y al Municipio de
Cumanayagua, de la provincia de Cienfuegos (tabla II.1).
Tabla II.1. Datos poblacionales del área de estudio (Censo 2002, actualizado Diciembre
2009).
PROVINCIA MUNICIPIO CONSEJO
POPULAR
POBLACIÓN URBANA RURAL
Villa Clara Manicaragua La Campana
Asentamiento:
El Hoyo
5839
875
4902
819
937
56
Cienfuegos Cumanayagua El Jíbaro 208 198 10
II.1.5. Fuentes de empleo y uso de la tierra.
Las principales fuentes de empleo del área se localizan en la actividad minera
extractiva, que está representada por las plantas de beneficio de la arena aluvial del río
Arimao y la arena eluvio-deluvial de la corteza de intemperismo granodiorítica del
Hoyo de Manicaragua, así como una pequeña unidad extractora de grava feldespática
(La Macagua) para la industria cerámica y del cemento. Otras industrias del territorio
24
corresponden a la Empresa Industrial Militar “Ernesto Ché Guevara”, Cooperativa
Pesquera y centro de Alevinaje de la presa Avilés.
El uso de la tierra está en los cultivos varios, el tabaco y la ganadería (figura II.2).
Figura II.2. Mapa de uso de la tierra (González, 1998 modificado)
El área contaminada por el DAM, correspondiente a la cuenca del arroyo La Mina hasta
la desembocadura al río Arimao se encuentra en terreno de pequeños agricultores y
terrenos de la Unidad Agropecuaria Militar (UAM).
Las líneas eléctricas de 100 y 220 volt llegan hasta el poblado del Jíbaro distante 2.5 km
al Este del sector.
II.1.6. Servicio de salud
El territorio comprende el Consejo Popular la Campana de cuyo policlínico fueron
tomados los siguientes datos (tabla II.2 y II.3).
25
Tabla II.2. Enfermedades no trasmisibles.
ENFERMEDAD AÑO 2008 AÑO 2009
P % P %
Hipertensión Arterial 1612 19.19 1703 19.32
Asma 579 5.27 583 5.43
Diabetes Mellitus 218 1.98 282 2.62
Cardiopatía Isquémica 203 1.85 210 1.95
E. Cardiovasculares 22 1.2 21 0.19
Hipocolesterolemia. 72 0.65 139 1.29
Insuficiencia Renal Crónica 6 0.05 5 0.04
Fuente: Departamento Estadístico Policlínico “La Campana”.
Tabla II.3. Mortalidad por enfermedades no transmisibles.
CAUSAS 2008 2009 (enero-octubre)
# TASA # TASA
Enfermedades del Corazón. 9 100.31 11 123.05
Tumores malignos 15 167.18 15 167.80
Enfermedades
Cardiovasculares
7 78.02 3 33.56
Diabetes mellitus. 3 33.44 2 22.37
Fuente: Departamento Estadístico Policlínico “La Campana”.
Como se puede apreciar, las tasas de enfermedades no trasmisibles y su letalidad, se
mantienen entre los parámetros que no pueden ser asociados al DAM, ya que no se han
efectuado los análisis de metales en sangre y vísceras (páncreas, hígado, pulmón, etc.)
de los fallecidos, ni tampoco se cuenta con las estadísticas de estos parámetros antes y
después de la contaminación del DAM. Por lo anterior es necesario que se establezca el
monitoreo y análisis de esos parámetros para determinar la contaminación producida
por los metales tóxicos en la región. Por otro lado se conoce que los elementos
químicos, vertidos a las aguas superficiales y subterráneas, son generadores de
enfermedades (tabla II.3), aspecto que debe tenerse en cuenta para los futuros estudios
epidemiológicos en los servicios de salud, a las poblaciones de riesgos, en las áreas
contaminadas.
26
II.2. Geología.
II.2.1. Características geológicas regionales.
El territorio central cubano posee una constitución geológica muy compleja (Figura II.3)
y en él son reconocidos dos niveles estructurales fundamentales: El Substrato plegado y
el Neoautóctono (Iturralde-Vinent, 1998). El primero está formado por diferentes
terrenos de naturaleza continental y oceánica incluyendo rocas desde el
Proterozoico hasta el Eoceno medio. El Neoautóctono está formado por sedimentos que
cubren, casi horizontalmente, al substrato plegado (Melgarejo y Proenza, 2001).
Figura II.3. Mapa geológico regional de Cuba Central (Pucharovki, 1988).
27
II.2.2. Geología del área de estudio.
El depósito San Fernando está emplazado en el extremo centro-sur de la región Central
de Cuba, en el área de afloramiento de La Formación Los Pasos de (K1- hauteriviano),
caracterizada por una sucesión bimodal de rocas máficas y félsicas, extrusivas, sub-
volcánicas e intrusivas, que representan la parte inferior del Arco Insular Cretácico en
Cuba Central. En general, la parte baja del corte está constituida, preferentemente, por
flujos basálticos con intercalaciones riolíticas (alrededores de San Fernando), en tanto
que hacia la zona norte el corte se caracteriza por un cierto predominio de la actividad
explosiva. La secuencia es cortada por numerosos diques de pórfidos basálticos hasta
dioríticos. El límite inferior de La Formación Los Pasos (que debía aflorar al Sur) no se
observa, ya que está instruido por las rocas granodioríticas del Plutón Manicaragua, de
edad Cretácico Superior. En el contacto Norte afloran concordantemente las andesitas
de la formación Mataguá (Cretácico Inferior Aptiano – Albiano) y el NW se localizan
los depósitos terrígenos carbonatados, representado por los sedimentos de la
Formaciones Cantabria (calizas microgranulares, detríticas y margas) y la formación
Monos (conglomerados y areniscas polimícticas) ambas de edad K2- Maestrichtiano.
(Figura II.4).
28
0 1 2 3 40,5
Kilometers
Figura II.4. Mapa geológico sector de estudio (González,I., 1998, modificado).
En los estudios que en la actualidad se realizan en el sector de exploración de la mina
San Fernando han sido descritos horizontes calcáreos (Concepción et al., 2010,
comunicación personal), de una caliza negra en lentes descritas en los pozos de
exploración SF-655-1 (594636,15 / 263603,98) en el intervalo desde 54 a 57.20 metro,
las descripciones petrográficas (Torres, 2010) la describen como roca sedimentaria
caliza (wackestone radiolario) y mezcla de roca sedimentaria con piroclastos.
II.2.3. Mineralización.
Las rocas encajantes de la mineralización son tobas riolíticas de lapilli (en ocasiones a
tobas brechas) y riolitas porfiríticas fuertemente alteradas, cubiertas por flujos
basálticos-andesíticos menos alterados (Formel, 1997 en: Gallardo et al., 2008). La
mineralización se desarrolla en dos formas fundamentales: vetítico diseminada en el
“stringer” y en cuerpos masivos, en forma de lentes y bolsones con cuatro tipos
mineralógicos: cuarzo pirítica, pirita-calcopirita-esfarelítica±arsenopirita±pirrotina,
29
pirita-esfalerita±galena±oro y asociación de minerales secundarios: marcasita±covelina-
calcosina±hidróxidos de hierro.
II.2.4. Alteraciones hidrotermales.
En la región, asociada a la formación Los Pasos y los Granitoides Manicaragua se
desarrolla una fuerte alteración hidrotermal, que incluye desde la alteración de facies
proximal clorito-biotítica alrededor del “stringer”, hasta zonas locales cuarzo-sericítica-
andalucita, rodeada de zonas sericíticas más amplias (Figura II.5). Se localizan algunos
horizontes de barita-chert a lo largo y ancho del todo el corte vólcanico así como
presencia de epidotización y clorita de carácter regional. La alteración carbonática y
zeolítica está presente con desarrollo en las diaclasas y fracturas observadas en los
testigos de perforación así como en las rocas piroclásticas de la Formación Los Pasos.
Figura II.5. Esquema alteraciones hidrotermales (Modificado de Vasiliev et al., 1988).
30
Capítulo III. Materiales y métodos utilizados.
En el marco de esta investigación se programó una serie de tareas enfocadas a la
solución de los objetivos específicos, partiendo de la revisión bibliográfica, el acceso a
las bases de datos, completamiento de los muestreos de campo y su georeferenciación.
Toda la información captada fue procesada y mapeada en plataforma SIG, empleando
en esta ocasión el programa informático ArgGis_9.2, con apoyo del SURFER 8, Global
Maper, y Autocad Map 2004.
En la figura III.1 se ofrece la metodología empleada para la realización del estudio,
detallando en las técnicas utilizadas y la forma en que fueron procesados los datos.
Figura III.1. Flujograma de procesamiento e integración a un SIG.
BÚSQUEDA Y
RECOPILACIÓN DE
LOS MATERIALES
DE ARCHIVOS
EMPLEO DE WORD,
EXCEL Y ACCES PARA LA
ENTRADA DE DATOS
GEOREFERENCIADOS
EMPLEO DEL
AUTOCADMAP Y
SURFER PARA
ELABORAR LA BASE
DE MAPAS
EJECUCIÓN
TRABAJOS
DE CAMPO
PROCESOS DE
LABORATORIO
EMPLEO DEL SIG PARA EL
PROCESAMIENTO DE LA
INFORMACIÓN
EMPLEO DE WORD,
EXCEL Y ACCES PARA
LA ENTRADA DE
DATOS
OBTENCIÓN DE:
MAPAS TEMÁTICOS
CREACIÓN DE DATOS
GEOGRÁFICOS Y
TABULARES ACCESO A B.D.
EXTERNAS
PROCESAMIENTO Y
SALIDA
DE LOS MAPAS
FINALES
ELABORACIÓN
DEL
INFORME
FINAL
31
III.1. Materiales utilizados en la investigación.
Los materiales utilizados corresponden a las bases de datos referenciadas de los trabajos
geoquímicos efectuados en los alrededores de la Mina San Fernando para agua,
sedimentos, suelos y rocas y que son los siguientes:
Tabla III.1. Materiales utilizados durante los trabajos.
AAuuttoorreess MMaatteerriiaall AAññoo MMuueessttrraass//MMééttooddooss
GGoorriieelloovv eett aall.. IInnffoorrmmee TTrraabbaajjooss CCuu SSaann FFeerrnnaannddoo 11996633 2266 sseeddiimmeennttooss
SSttaanniikk eett aall.. IInnff.. LLeevvaannttaannttaammiieennttoo 11::5500 000000 EEssccaammbbrraayy
II
11998811 222288 sseeddiimmeennttooss ddee
ffoonnddoo..
VVaassiilliieevv eett aall.. IInnffoorrmmee PPrroossppeecccciióónn JJííbbaarroo BBááeezz 11998888 222200 ssuueellooss
GGoonnzzáálleezz TTeessiiss ddee mmaaeessttrrííaa:: EEnnvviirroonnmmeennttaall
iimmpplliiccaattiioonnss dduuee ttoo tthhee ddiissppeerrssiinn ooff cchhiimmiiccaall
eelleemmeennttss ((AAss,, CCdd,, ZZnn,, PPbb,, CCuu)) iinn aabbaannddoonneedd
mmiinniinngg WWoorrkkss,, CCeennttrraall CCuubbaa””
11999988 88 ssuueelloo
1199 sseeddiimmeennttooss
2277 aagguuaass
ssuuppeerrffiicciiaalleess
AArrcciiaall eett aall.. IInnffoorrmmee AAssoocciiaacciióónn EEccoonnóómmiiccaa HHoollmmeerr--
GGeeoommiinneerraa SS..AA.. PPrroossppeeccttoo SSaann FFeerrnnaannddoo
11999988 113322 ssuueelloo
115500 lliittooggeeooqquuíímmiiccoo
ddee ppoozzooss
GGaallllaarrddoo eett aall..
TTrraabbaajjooss aaccttuuaalleess DDIIPP CCuu--ZZnn SSaann FFeerrnnaannddoo
22000088--
22001122
330000 lliittooggeeooqquuíímmiiccoo
ddee ppoozzoo
118866 ssuueelloo
2200 aagguuaass
ssuubbtteerrrráánneeaass
VVaalleennttíínn eett aall.. CCaarraacctteerriizzaacciióónn aagguuaass ddee mmiinnaa SSaann
FFeerrnnaannddoo
11999977--
11999988
2200 aagguuaass ddrreennaajjee
áácciiddoo
DDííaazz,, BB yy
EEssppoossiittoo DD..
LLíínneeaa BBaassee AAmmbbiieennttaall SSaann FFeerrnnaannddoo 22000099--
22001100
88 SSeeddiimmeennttooss
1133 AAgguuaass
ssuuppeerrffiicciiaalleess
88 AAgguuaass
ssuubbtteerrrráánneeaass
GGoonnzzáálleezz,, RR.. yy
MMaarrssssaall,, WW..
IInnffoorrmmee HHiiddrrooggeeoollóóggiiccoo DDIIPP SSaann FFddoo.. 22000099--
22001100
2288 AAgguuaass
ssuubbtteerrrráánneeaass
Como Sistema de Información Geográfico se empleó ArcGis en su versión 9.2. Para la
entrada y adquisición de los datos por el SIG se procedió a la estandarización de toda la
información cartográfica necesaria en la delimitación de las zonas contaminadas, con la
confección de los planos de anomalías para los elementos Cu, Zn y Cd.
32
Se empleó como sistema de proyección cartográfica el sistema de coordenadas planas
Conforme Cónico de Lambert (Cuba Norte), Datum (NAD 27 para Cuba), esferoide
Clark 1866, la escala empleada para el análisis de la información cartográfica fue de
1:25 000, todos los mapas en esta etapa se trabajaron en formato vectorial con
extensión.SHP y se le aplicó a cada uno el análisis topológico, con el objetivo de
enmendar los errores cartográficos.
III.1.1. Metodología de muestreo.
Muestreo de rocas. Tiene como objetivo caracterizar la composición elemental de las
zonas mineralizadas y de las alteraciones que fueron estudiadas de forma detallada en
las rocas descubiertas producto de las excavaciones y frentes de explotación de los
trabajos que se han venido desarrollando hasta la actualidad. El muestreo de estas zonas,
permitirá determinar el comportamiento de los elementos químicos formadores e
indicadores de la mineralización, los que serán tomados como patrón para la
localización de nuevas zonas minerales en el área y su efecto contaminante al medio
ambiente.
Muestreo de suelo. Fue muestreada la parte superficial del suelo correspondiente a la
fracción inmediatamente debajo de la capa vegetal y hasta un espesor de 30-40 cm. Las
muestras se recolectaron en las picas topográficas orientadas, perpendicular al rumbo
de las estructuras, en una red de 100 X 50 m.
Muestreo de agua.
Fueron tomadas muestras de aguas superficiales y subterráneas para la caracterización
hidrogeoquímica de las fuentes de abasto para riego y de consumo humano que
permitieron conocer la migración de los contaminantes naturales o antrópico de la
región.
Muestreo de sedimentos de fondo.
Se tomaron muestras en el lecho de las salidas de las colas, arroyos, vaguadas y a lo
largo de los ríos La Mina y Arimao hasta la presa Avilés. El objetivo fue caracterizar los
elementos pesados, que precipitan en los sedimentos arrastrados, por las aguas
superficiales ácidas que drenan del yacimiento y que identificaron su acumulación con
el cambio de pH, producto de las barreras geoquímicas.
33
III.1.2. Procesamiento de los datos.
La utilización del SIG ArcGis 9.2 en su módulo geoestadístico permite la realización de
la simulación estadística por el método de kriging para la interpolación y regularización
de redes.
Los resultados elaborados corresponden a los declarados en la tabla III.1, presentada
anteriormente, cuyos datos permitieron la estratificación de las poblaciones estadísticas
para los métodos geoquímicos de muestreo y tipos de análisis químicos realizados, ya
que los resultados analíticos se ejecutaron con distintos niveles de sensibilidad (métodos
semicuantitativos y cuantitativos) y en muestras tomadas en diferentes estaciones
climáticas del año (períodos seco y lluvioso) que incidieron sobre los datos analizados,
por lo cual fueron interpretados separadamente.
Partiendo de la información obtenida en la presente tesis, se procesaron los resultados
del vertimiento del arroyo La Mina hasta el río Arimao y quedó pendiente la
continuación de los estudios en los sedimentos y aguas de la presa Avilés, reservorio
líquido que se utiliza para la pesca, abasto a la población, planes ganaderos y agrícolas
de la región.
III.1.3. Cálculo geoestadístico de los elementos.
Fueron analizadas 186 muestras con análisis ICP en red, tomándose el cobre para la
estimación y el análisis estructural por el Surfer 8.
Las coordenadas del sector son las siguientes:
Xmin= 594400 Xmax= 594800
Ymin= 262792 Ymax= 263252
Z(Cu)min= 1 Z(Cu)max= 1065
Datos para el variograma.
h = 25
L máx. = 450
D máx. = L máx. / 2 = 450/ 2 = 225
Propiedades del variograma.
γ (h) = Nugget + scala. Sph
γ (h) = 1050 + 2950 1800
Anisotropía radio= 1.3
Anisotropía ángulo= 450
Los pasos seguidos fueron los siguientes:
34
1.- Caracterización de las muestras
2.- Análisis estadístico y construcción histograma.
3.- Análisis estructural de los datos y confección del variograma.
4.- Estimación suavizada para determinación de los mínimos anómalos y construcción
del mapa de anomalías.
5.- Simulación sin suavizar para cálculo de redes de muestreo.
6.- Confección de los mapas por ArcGis 9.2
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Lag Distance
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Va
rio
gra
m
Direction: 0.0 Tolerance: 90.0Column N: Cu
Figura III.2. Ejemplo de Semivariograma empleado para regularización de las redes.
Para el procesamiento Arc Gis de la información.
La información geoquímica de los trabajos anteriores se agrupó en una base de datos
Excel, que permitiera su utilización por el SIG ArcGis 9.2, con la aplicación de los
módulos ArcCatalog siguientes:
35
Figura III.3. Utilización de herramientas ArcGis.9.2.
Este módulo permite interactuar con la visualización, procesamiento geoestadístico,
hidrogeológico, “raster” y confección de los ficheros .shp, georeferenciados para su
representación gráfica.
Figura III.4. Módulo hidrogeológico para procesamiento ArcGis y modelo 3D sector de
estudio.
36
Capítulo IV. Análisis y discusión de los resultados.
En los alrededores del campo minero se han efectuado investigaciones geoquímicas de
sedimentos, suelo, roca y agua, con la aplicación de técnicas espectrales semi-
cuantitativas (Cu, Pb, Zn, Ag, Mo, Au, Ni, Co, Ba, Cd), absorción atómica (Cu, Zn,, Pb,
Mn, Co, Ni, Cd) e ICP (Cu, Zn, Ni, Ag, Au, Co, Cd) los cuales se localizan en la base
de datos referenciada, confeccionada por la Empresa Geominera Centro. Sobre dichos
datos se basa la reinterpretación para el conocimiento de la movilidad de los elementos
tóxicos que ha vertido la laguna de sedimentación al medio ambiente.
Para el método de análisis nos auxiliamos del SIG ArcGis 9.2 con la introducción de la
base de datos referenciada a las coordenadas Lambert de Cuba Norte (NAD 1927), este
sistema permite interpretar por su módulo estadístico y raster, la confección de las redes
de interpolación por los métodos geoestadísticos, obteniéndose una mejor visión de la
distribución y grado de influencia de los elementos en el medio geológico.
Los elementos que fueron tomados para el cálculo: Cu, Zn, As y Cd se comportaron
como los más representativos en la caracterización de la migración geoquímica de los
elementos tóxicos, por ser de los que se tenían resultados para todo el polígono
estudiado, con una mayor confiabilidad y precisión, ya que los mismos fueron
analizados por el método de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP) y absorción
atómica (AAE), como métodos de análisis químico cuantitativos.
Los estudios geoquímicos facilitaron el conocimiento sobre la distribución de los
elementos en sedimentos y aguas superficiales lo que permitió la información acerca de
las áreas de contaminación, comprendidas desde la laguna de sedimentación hasta su
vertimiento en la presa Avilés.
37
Tabla IV.1. Parámetros estadísticos y mínimos anómalos para muestras de sedimentos.
Elemento Media
Geométrica
Desv.
Cuadrática
Niveles de
anomalías (ppm)
Ag 0.28 2.85 1 -3- 8
As 3.52 2.95 20 – 40
Ba 242 1.860 500 - 900
Cu 62.1 3.940 200 -500- 1000
Mn 527 1.917 1500 - 2000
Mo 0.73 2.157 2 -4- 8
Pb 5.11 4.261 30 - 100
Zn 145 2.147 400 -800- 1500
IV.1 Evidencias de impacto ambiental producido por la actividad minera.
Estudios realizados sobre el drenaje ácido (DAM) en la región, han determinado la
migración de elementos como el Cu, Zn, Cd, Hg y Pb (González, 1998), entre otros, sin
llegar a determinar los compuestos de estos metales que pasan a la cadena biótica y son
perjudiciales para la salud, pudiendo estar asociados a enfermedades endémicas en las
áreas de riesgos.
De la laguna de sedimentación San Fernando no se conoce el proyecto de construcción
pero al parecer fue concebida a través del método de vertido en ladera de pie de monte
de la pequeña elevación, donde se localizaba la planta y con muro de contención que
permitiera la decantación por filtrado natural de los contaminantes utilizados en la
extracción, actualmente roto por la avenidas naturales de períodos lluviosos (Figura
IV.1 y IV.1a).
38
Figura IV.1. Vista de la laguna de sedimentación San Fernando en Cuba Central.
Figura IV.1a. Vista rotura del dique en la laguna de sedimentación San Fernando en Cuba
Central.
39
La composición mineral de estos residuos engloba cantidades significativas de
minerales sulfurosos, que al ponerse en contacto con la atmósfera reaccionan con el
oxígeno, produciendo radicales libres de metales pesados en ambiente ácido, vertiendo
en la actualidad a la cuenca hidrográfica localizada aguas abajo (Figura IV.2).
Los trabajos medio ambientales realizados en durante año 2010 por el equipo medio
ambiental de la Empresa Geominera del Centro (Díaz et al., 2010) realizaron la prueba
modificada de balance Ácido- Base (Laurence y Wang, 1997) para rocas mineralizadas
del pozo de Minas Los Mangos y laguna de sedimentación, además calcularon la
movilidad de los elementos químicos con el siguiente patrón Zn>Cu>Cd>As>Mn>Ni.
La interpretación de los resultados de pruebas estáticas se basa en la diferencia y en la
proporción entre el potencial de acidez y el de neutralización. Los valores obtenidos
fueron los siguientes (tabla IV.2).
Figura IV.2. Animales abrevando en aguas de drenaje ácido de la mina (DAM) del
depósito San Fernando (González, 1998).
40
Tabla IV.2. Resultados de la prueba de DAM en las estaciones de muestreo.
No. de muestra Potencial
de Acidez
Potencial de
Neutralización
Potencial de Neutralización Neto
(Kg de CaCO3 equiv./tonelada de
desecho)
Pozo de Mina Los
Mangos 14.06 -36.50 -50.56
Zona de los Depósitos
de Colas 127.80 -7.00 -134.80
En el caso de San Fernando de acuerdo a los resultados de las muestras analizadas y
teniendo en cuenta el criterio de interpretación anterior donde el PNN < 0 y la relación
PN/PA < 1 se obtiene como conclusión que existe un Alto Potencial de Generación de
Acido.
Al ser abandonada en 1960 no se concibió el proyecto de recuperación de áreas
degradadas, manteniéndose el drenaje ácido a la cuenca hidrográfica, sin ninguna
protección sobre los vertimiento que se magnifican durante los períodos lluviosos.
Figura IV.3. Drenaje ácido de la mina (DAM) del depósito San Fernando.
IV.2. Contaminación geoquímica de aguas superficiales.
IV.2.1. Distribución de contenidos de SO4 en las aguas superficiales.
La presencia del ión SO4 en aguas superficiales permite comprobar la distribución de la
acidez del área investigada, que mantiene concentraciones mayores en las cercanías de
41
la mineralización sulfurosa y asociada a la laguna de sedimentación donde ocurren los
procesos de oxidación de los minerales sulfurosos, con la formación del drenaje ácido
(DAM) así como su neutralización, a medida que transita por las formaciones
geológicas aguas abajo, aspecto también observado en las mediciones del pH en la
región, proceso debido a la presencia de rocas carbonatadas y alteraciones hidrotermales
observadas en los pozos de perforación y afloramientos de la Fm Los Pasos.
Figura IV.4. Mapa comportamiento SO4 en aguas superficiales.
42
IV.2.2. Distribución de contenidos de Cd en aguas superficiales y subterráneas.
Contrario a lo ocurrido en los sedimentos fluviales, la presencia del Cd en las aguas
superficiales es mayor en las aguas ácidas cercanas al yacimiento y laguna de
sedimentación, este transporte hace al cadmio más peligroso como elemento tóxico ya
que de ser ingerido o utilizado para riego de plantaciones, puede pasar a la cadena
biótica produciendo efectos nocivos para la salud. Por las condiciones específicas de la
región, al irse neutralizando las aguas ácidas, este elemento es menos notable, pasando a
los sedimentos, con el riesgo que pueda ser movilizado en aguas turbulentas por grandes
avenidas, en períodos lluviosos o de tormentas tropicales.
43
Figura IV.5. Mapa distribución del Cd en aguas superficiales.
IV.2.3. Distribución de contenidos de As en las aguas superficiales.
La distribución del As tiene su mayor presencia asociada a la zona de la mineralización
sulfurosa en los alrededores del yacimiento San Fernando, dispersándose aguas abajo de
la cuenca del río La Mina, manteniendo el mismo comportamiento del cadmio
explicado anteriormente.
44
Lo anterior permite alertar que estas aguas no deben ser utilizadas para riego ni en la
ingestión por parte de animales en el área comprendida hasta 3 kilómetros de la laguna
de sedimentación, pues pueden provocar enfermedades y la muerte de los seres vivos.
Figura IV.6. Mapa distribución del As en aguas superficiales.
45
IV.2.4. Comportamiento del pH en aguas superficiales.
En las aguas superficiales el comportamiento del pH se desarrolla con valores entre 2 a
3 en las cercanías de la Mina San Fernando, donde ocurren los procesos de oxidación de
los minerales sulfurosos, estableciéndose un decrecimiento del pH al ser transportado
por las corrientes fluviales hasta el río Arimao, donde las condiciones de pH se cambian
a aguas menos ácidas (valor 6), ejerciendo una barrera geoquímica para la precipitación
de los elementos transportados por el DAM (figura IV.7).
El proceso de neutralización de las aguas se debe a la presencia de horizontes
carbonatados (calizas de color oscuro hasta negras) y zeolita en el sector, así como
también a los cambios de alteraciones hidrotermales de albita y metasomatitas
anfibólicas en el contacto con las rocas granodioríticas, observadas en el área de
estudio, lo cual facilita que la transportación de elementos tóxicos precipiten antes de
llegar a la presa Avilés.
Esta neutralización podría no ser efectiva cuando se comiencen a verter, a la cuenca, los
residuos de la planta de beneficio prevista para la explotación de este yacimiento, es por
ello que se exhorta a la adopción de todas las medidas pertinentes en la protección de la
cuenca hidrográfica, pues las aguas son utilizadas en el regadío, centro de alevinaje,
pesca y como reservorio para el bombeo hacia el acueducto a las poblaciones de Palmira
y Cruces.
46
Figura IV.7. Comportamiento del pH en aguas superficiales.
47
IV.3. Contaminación geoquímica de sedimentos fluviales.
El estudio de los sedimentos fluviales nos permite caracterizar la acumulación de
metales transportados por las corrientes superficiales y depositado en el lecho de las
mismas, pudiéndose establecer las concentraciones que precipitan por las barreras
geoquímicas al ser transportadas por el medio geológico así como la distancia en que la
contaminación pasa del medio acuoso al sólido.
IV.3.1. Distribución de los contenidos de Cu en sedimentos.
El elemento Cu en sedimentos fluviales mantiene campos anómalos en las cercanías del
yacimiento, dispersándose en las aguas superficiales ácidas hasta que, al cambiar para
un pH más básico, se precipitan antes de llegar al río Arimao. Este comportamiento es
consecuencia de la barrera geoquímica de neutralización producida por los sedimentos
más carbonatados de las zonas de alteración y rocas calcáreas encontradas durante su
trayectoria por la cuenca del arroyo La Mina hacia la descarga al río Arimao. En la zona
de la mina, producto de la descomposición de la pirita, la sedimentación del cobre es
menor, en lo que influye la generación de aguas ácidas y a medida que se van
neutralizando provocan la precipitación de nuevo a los sedimentos antes de la entrada al
río Arimao y donde los contenidos de cobre en los sedimentos es mayor.
48
Figura IV.8. Mapa comportamiento Cu en sedimentos fluviales.
49
IV.3.2. Distribución de los contenidos de Zn en sedimentos fluviales.
La distribución del Zn en sedimentos fluviales está íntimamente relacionada a la
presencia de las aguas ácidas (DAM), manteniendo concentraciones elevadas en los
alrededores del yacimiento San Fernando donde es solubilizado y transportado por las
aguas superficiales, con un pH ácido. Al cambiar las condiciones de pH, vuelve a
precipitar en las cercanías del río Arimao, volviéndose a concentrar en los sedimentos
fluviales aspecto que puede ser observado en la figura IV.9.
Figura IV.9. Mapa distribución del Zn en sedimentos fluviales.
50
IV.4. Composición química de las colas.
Los trabajos desarrollados en el estudio de las características físico- químicas de las
aguas que vierten las lagunas de sedimentación (Valentín, 1998) determinaron la acidez
de las mismas, con un pH de 2,6 a 3, determinándolas como aguas ácidas altamente
mineralizadas con concentraciones elevadas de Zn, Cu, Cd, Pb, Ba, Mn, Fe, Ca y Mg.
En dicho trabajo se presentan las tablas de análisis químicos que fueron utilizadas en el
estudio del comportamiento de los elementos químicos en el presente trabajo de tesis y
completado con resultados tomados en el año 2009 por el equipo de Medio Ambiente de
la Empresa Geominera Centro (Díaz, 2009).
Presentamos a continuación el gráfico para un período de un año de las aguas de DAM
(Figura IV.10).
Figura IV.10. Variaciones estacionales de las aguas a la salida de las colas.
Como se puede observar, en los meses de seca se aprecia más elevada la concentración
de los elementos químicos y una mayor transportación (dilución) de las aguas en los
meses de lluvia (tabla IV.3).
Variaciones estacionales en las características físico-
químicas del agua en la zona de las colas.
01000200030004000500060007000
julio
agos
to
septiembre
octubre
diciem
bre
marzo
abril
may
o
Meses
mg
/L
Cu x 10
Zn
Cd x 10
Ph x 100
51
Tabla IV.3. Caracterización de las aguas de las colas (mg/L)
Elemento Julio Ag. Sept. Oct. Dic. Marzo Abril Mayo Junio
Cl1- 62 70 44 56 69 58 48 52 48
SO4 2- 52589 62461 70421 82305 107879 84879 80689 65223 65223
Ca2+ 102 127 189 218 256 224 178 150 150
Mg2+ 1532 1988 2048 2287 3475 3025 2864 1725 1725
Na1+ 135 158 187 205 296 246 228 219 219
K1+ 3 3 2 2 4 3 2 2 3
Fe(t) 15421 17662 19246 22045 31414 27121 25632 19958 19958
Fe(II) 13779 15791 17079 19752 28372 24876 22627 16900 16900
Cu 127 137 118 246 465 388 243 158 158
Pb <0,10 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10
Zn 3595 3847 4129 4246 6371 5307 5189 4452 4452
Mn 22 27 29 58 76 65 50 22 22
Ni 2 2 3 5 8 7 3 3 3
Co 2 2 2 4 4 3 2 2 2
Cd 56 85 90 92 95 82 76 69 ¿?
Minera-
lización
82160 98380 114586 132820 184862 153264 136582 99420 99420
pH 3,0 3,0 2,9 2,8 2,9 2,9 2,8 3,0 3,0
Nota: Tomado de Valentín, 1998.
IV.4.1. Zn en las Colas.
Al igual que los demás elementos pesados, el zinc se incrementa en los sedimentos en
los lugares donde el pH de las aguas superficiales es más básico, lo que indica que al
disminuir el pH (aguas ácidas) el elemento es movilizado en las aguas superficiales para
posteriormente precipitar con la neutralización del líquido, al transitar por los estratos
geológicos con contenidos de carbonato y zeolita, producto de la alteración hidrotermal.
La presencia del elemento zinc y cadmio en el área de las colas presentan incrementos
cercanos a la descarga de la planta de beneficio, y a medida que ocurren los procesos de
acidificación (DAM) es movilizado, drenando por las aguas a los arroyos Azul y La
Mina. (figura IV.11).
52
Figura IV.11. Mapa del zinc en muestras de sedimentos en la laguna de sedimentación
(cola) (Modificado del mapa topográfico de Gorielov, 1963).
Figura IV.12. Mapa del Cd en muestras de sedimentos en la laguna de sedimentación
(cola) (Modificado del mapa topográfico de Gorielov, 1962).
Legend
XYQuímico$
Zn_ppm
7100,000000 - 9700,000000
9700,000001 - 12700,000000
12700,000001 - 23100,000000
XYFlujosRegZn
Zn
0,000000 - 159,000000
159,000001 - 4180,000000
4180,000001 - 10000,000000
Direccción
del DAM
0 1 2 3 4 0,5 Kilómetros
53
Figura IV.13. Mapa del Zn/Cd % en muestras de sedimentos en la laguna de
sedimentación (cola).(Datos tomados de Gorielov, 1963).
IV.5. Muestras de sedimentos de corriente fluviales.
El tratamiento corresponde a 500 muestras de flujo analizadas para Cu, Pb Zn, Co y Mn
por el método de absorción atómica que fue tomado durante el levantamiento
Escambray I (Stanik et al., 1978) y para 18 elementos durante los trabajos de Jíbaro
Báez (Belisko, 1986 en Vasiliev et al., 1988).
Las muestras de flujo se utilizaron para la representación gráfica por puntos de
muestreo, con la utilización del sistema ArcGis y el percentil estadístico (25%, 50%,
75% y 95%) según las curvas de frecuencias acumuladas, confeccionándose para los
elementos Cu, Zn y Cd.
Es conocido que el comportamiento del Cadmio obedece a la mayor o menor presencia
del Zinc, pudiendo este elemento ser indicador para el estudio del Cadmio, por lo cual
se toma a modo de ejemplo debido a sus características y a la mayor migración dentro
de los elementos que inciden en la contaminación producida de las lagunas al medio.
54
El Zinc, por su mayor poder de migración en medio acuoso, favorece el conocimiento
del alcance de la contaminación que se presenta en el sector, por lo cual se analizó su
comportamiento en las terrazas de los residuos de colas (Gorielov, 1963), sedimentos
fluviales (Levantamiento Geológico Jíbaro-Báez, 1996) y en las aguas superficiales y
subterráneas en la región investigada (trabajos DIP San Fernando, 2009).
Figura IV.14. Comportamiento de los elementos contaminantes Zn, As, Cd y Pb en las
aguas superficiales del área de estudio.
55
IV.5.1. Zinc en los sedimentos fluviales.
La distribución del zinc en el área investigada permite apreciar los mayores contenidos
antes y después del DAM, en este último, la característica de la acidez de las aguas,
producida por mayor solubilidad de los elementos químicos en medio ácido hace que
este elemento no precipite en los sedimentos del fondo de los arroyos, transportándose
hasta el río Arimao, donde, al cambiar el pH del medio acuoso, se deposita de nuevo en
los sedimentos del lecho del río que, tras grandes avenidas de las aguas, pueden ser
trasladados y acumularse en los sedimentos de la presa Avilés. Es por ello que la
utilización de este embalse debe realizarse por el método de toma flotante, descartando
el riego o consumo humano en la cota mínima, que pueda acarrear los sedimentos
acumulados en el fondo, con ello la contaminación y enfermedades provocadas por los
metales acumulados en el lecho.
0 1 2 3 40,5
Kilometers
Figura IV.15a. Comportamiento del cobre en sedimentos fluviales.
56
↑Norte
0 1 2 3 40,5
Kilometers
Figura IV.15b. Mapa anomalías de Cu en sedimentos fluviales.
Nótese que en el área de las colas y a lo largo del DAM los valores están deprimidos y
vuelven a incrementarse los contenidos del cobre en los sedimentos, al cambiar las
condiciones del pH por las aguas del río Arimao hasta la presa Avilés.
57
IV.6. Procesamiento de las muestras de suelo.
Se procesaron los resultados de muestra de sedimentos tomados en la capa “B” de suelo
y analizados por ICP en los laboratorios CHEMEX de Canadá, procesándose por el
método geoestadístico con regularización de las redes para su representación en forma
de mapas de resultados. La distribución de los metales presenta un comportamiento de
acuerdo con las zonas de mineralización presentes en el sector y su asociación al
transporte de los sedimentos por el riego de las aguas contaminadas que transporta el
Río La Mina.
Para una mejor comprensión se presentan los resultados del Cu y el Zn por ser los
metales que asociados a ellos se distribuyen los elementos nocivos de As, Cd y Hg.
IV.6.1. Distribución del Cu en los suelos.
El elemento Cu presenta los campos anómalos cercano a la descarga de las aguas
contaminadas de la Mina San Fernando, así como en los suelos donde se cultiva tabaco
en granodioríticas alteradas más al sur producto de la utilización del riego de estos
cultivos de las aguas del arroyo La Mina (Figura IV.16).
58
Figura IV.16. Mapa anomalías de Cu en los suelos.
IV.6.2. Distribución del Zn en los suelos.
El comportamiento del Zn en suelo se desarrolla a lo largo del río La Mina. Este
comportamiento está dado por la contaminación de los suelos al igual que lo ocurrido
con el Cu (figura IV.17).
Leyenda
Punto de muestreo
Mapa de anomalías Cu en suelo
[XYSuelo].[Cu ppm]
0, 5 - 38, 7
38, 8 - 56, 9
56, 0 - 65, 6
65, 7 - 83, 9
84, 0 - 122, 1
122, 2 - 202, 2
202, 3 - 369, 9
360, 0 - 721, 3
721, 4 - 1457, 6
1457, 7 - 3000, 0
Sector imagen San Fernando.jpg RGB
Red: Band_1 Green: Band_2 Blue: Band_3
59
Figura IV.17. Mapa anomalías de Zn en los suelos.
IV.6.3. Distribución compleja de los metales en los suelos.
El comportamiento de los metales pesados en los suelos nos permite establecer la
contaminación por la presencia de la neutralización de las aguas por los estratos
geológicos (barreras geoquímicas) que ocurre producto de horizontes carbonatados
(calizas de color oscuro hasta negras) y zeolitización en el sector, así como también a
los cambios de alteraciones hidrotermales de albita y metasomatitas anfibólicas en el
contacto con las rocas granodioríticas observadas en el área de estudio, lo que permite
que la transportación de elementos tóxicos precipiten antes de llegar a la presa Avilés.
Leyenda XYSuelo
Prediction Map
[XYSuelo].[Zn ppm]
20,0 - 36,8 36,9 - 46,4 46,5 - 63,3 63,4 - 92,7 92,8 - 144,3 144,4 - 234,6 234,7 - 392,6 392,7 - 669,1 669,2 - 1153,1 1153,2 - 2000,0
Sector imagen San Fernando.jpg RGB
Red: Band_1 Green: Band_2 Blue: Band_3
60
Capítulo V. Medidas para la mitigación del impacto ambiental.
La remediación de las aguas relacionadas con la minería pasa por su depuración. En
algunos casos esta remediación es relativamente sencilla: el líquido procedente de las
zonas de labores (del fondo de mina, ya sea subterránea o a cielo abierto), o las
empleadas en los procesos mineralúrgicos o metalúrgicos, son fáciles de controlar y,
salvo un vertido accidental, pueden ser depuradas antes de ser vertidas a cauces públicos
cuando esto sea necesario. No hay que olvidar que a menudo la minería se lleva a cabo
en áreas con un cierto grado de aridez, por lo que en estos casos las aguas no llegan
nunca a ser vertidas, sino que se reutilizan en los diversos procesos mineros,
normalmente con un cierto grado de depuración entre una y otra aplicación (Her y Gray,
1997).
Por otra parte, el ambiente minero genera en sí una amplia gama de riesgos de
contaminación de las aguas subterráneas o superficiales. Estos se relacionan
básicamente con la lixiviación de los productos mineros (rocas y minerales). Este riesgo
abarca desde las aguas de mina (de operaciones subterráneas o a cielo abierto), que se
infiltran hacia el subsuelo, o las aguas de lluvia que penetran en balsas y escombreras, y
que posteriormente pueden pasar al suelo y al subsuelo, o incorporarse a la escorrentía.
En definitiva, existe un alto riesgo de contaminación de las aguas superficiales y
subterráneas (ya analizado en el capítulo IV).
Naturalmente, buena parte de esta problemática hay que abordarla desde el punto de
vista de la prevención, evitando el vertido accidental de las aguas de mina en su
entorno, aislando adecuadamente las balsas y escombreras, etc., tal como hemos
descrito en el capítulo anterior. Pero en muchos casos, el problema existe, y hay que
evitar su extensión. En el presente tema analizaremos la problemática del agua de la
descontaminación a los suelos, ríos y embalses.
V.1. Depuración de las aguas superficiales.
La solución a los problemas derivados de los vertidos de las aguas residuales de las
instalaciones mineras, a cauces superficiales pasa por su depuración, que estará
soportada por una tecnología adecuada, en función de las características físico-químicas
de cada caso concreto. Algunas de las técnicas que se pueden emplear son las
siguientes:
61
Neutralización: Se suelen emplear carbonatos, en especial el carbonato cálcico, por su
reactividad, incluso con ácidos débiles. No hay que olvidar que produce la emisión de
CO2, así que nunca debe hacerse en ambiente cerrado para evitar la posibilidad de
intoxicación por acumulación del gas.
Eliminación de sales indeseables: En cada caso tendremos o podremos tener distintas
sales cuyo vertido no es deseable, de forma que puede resultar muy diferente. Se
necesita estudiar qué proceso o procesos químicos son susceptibles de ocasionar
reacciones específicas con los compuestos problemáticos en disolución, para producir
otros compuestos menos problemáticos, precipitar compuestos sólidos, o formar gases
que se emitan a la atmósfera (caso de que no constituya otro problema mayor).
Eliminación de metales pesados (MP): Los MP constituyen casi siempre un problema de
importancia mayor, por lo que se consideran aparte del caso anterior, a pesar de tratarse
de una variante del mismo, ya que -por lo general- se suelen encontrarse formando sales
solubles (o en la fracción en forma de partículas). Se pueden eliminar por métodos
químicos y físico-químicos.
Los métodos químicos corresponden fundamentalmente a precipitaciones con algún
reactivo adecuado (Tabla V.1). Por ejemplo, el mercurio se hace reaccionar con Na2S
(soluble), dando origen al HgS insoluble. Muchos otros metales, formadores de sulfuros
(p.ej., Pb, Zn) pueden precipitarse de la misma manera.
Tabla V.1. Agentes empleados para la eliminación de iones metálicos pesados por
precipitación.
Agente de precipitación Ventajas Inconvenientes
Hidróxido cálcico Bajo coste Impurezas. Proceso lento
PrecipitaciónCaSO4, CaCO3
Carbonato sódico Soluble. Rápido Coste superior
Hidróxido sódico Limpio. Rápido Coste relativamente alto
Amoníaco Soluble. Rápido Forma complejos,
Nitrato amónico residual.
Sulfuro sódico Productos muy insolubles Desprendimiento de H2S
Ácido sulfúrico Rápido. Bajo coste Precipitación de CaSO4
Ácido clorhídrico Rápido. Limpio Coste relativamente alto
Dióxido de carbono Disponible gases combustibles Contaminación ambiental
62
V.2. Acción bactericida: enfrentando directamente el problema.
En todo caso, parece ser que la estrategia más apropiada para el control de esta
contaminación es actuar directamente contra el agente causante. Desde hace bastante
tiempo se conoce que bacterias de la especie Thiobacillus ferrooxidans son muy
sensibles a la presencia de ácidos orgánicos. Esto dio la base para buscar agentes
químicos que pudieran inhibir selectivamente a las bacterias generadoras de ácido, sin
afectar al resto de la flora bacteriana o al ambiente. Se descubrió que lauril sulfato de
sodio y otros tensoactivos aniónicos cumplen con las condiciones indicadas
anteriormente, siendo excelentes bactericidas para el Thiobacillus ferrooxidans. Esto
llevó al desarrollo de un sistema de tratamiento consistente en una pulverización de la
zona afectada para lograr un efecto inmediato, pero esto debe ir acompañado con la
adición de estos mismos biocidas, en forma de un producto granulado de liberación
lenta. Esto último permite mantener una concentración activa del biocida en el tiempo a
pesar de la biodegradación y el lavado que se produce por acción del agua.
El tratamiento se inicia con la adición del biocida (“el suministro del medicamento”).
Esto provoca una rápida disminución de la actividad de las bacterias ferrooxidantes
sobre la pirita y, por lo tanto, una disminución de la generación de ácido in situ. Al no
generarse productos altamente oxidantes, disminuye la disolución o lixiviación de los
metales. Todo esto trae consigo el aumento de la actividad de las bacterias
heterotróficas propias del suelo, regenerándose la capacidad de fijación de nitrógeno.
Los cambios llevan a un aumento de la capacidad del suelo para retener humedad. Este
punto es muy importante, ya que en condiciones avanzadas de recuperación del terreno,
se detiene la generación de drenajes. A ello se le agrega un mejoramiento de la salud de
la vegetación que coloniza y crece en los suelos. Una vez que se llega a este punto, la
superficie recupera su capacidad de generar humus y ácidos orgánicos debido a la
acción de hongos y otros microorganismos. Esto cierra el ciclo de recuperación del
suelo, ya que tanto el humus como los ácidos orgánicos tienen una acción inhibidora
adicional sobre las bacterias ferrooxidantes. Con esto, ya podemos decir que el
“paciente” puede ser dado de alta.
Existen interesantes publicaciones que dan a conocer resultados de la aplicación de
bactericidas (productos ProMac de MVTechnologies, Inc., USA) en el control del
drenaje ácido de mina en diferentes localidades de Estados Unidos, Australia e India. En
todos los casos se ha demostrado que:
Previene la formación de ácido y la lixiviación de metales,
63
Se disminuye drásticamente la presencia de Thiobacillus ferrooxidans,
incrementando paralelamente el desarrollo de bacterias heterotróficas que son
beneficiosas para el suelo y ayuda a la reforestación.
Estos resultados indican que la inhibición directa del agente causante puede ser el
método más eficaz para controlar el drenaje ácido de mina.
Por lo que parece prudente que en nuestro país se considere este sistema de control con
una evaluación de su acción, mediante pruebas de terreno, científicamente controladas,
que permitan comparar sus ventajas (o posibles desventajas) con respecto a las prácticas
tradicionales de manejos de relaves y su posterior reforestación.
64
CONCLUSIONES
Como conclusiones sobre los aspectos tratados en los objetivos tenemos los siguientes:
1. El depósito mineral San Fernando se manifiestan todos los factores para la ocurrencia
del drenaje ácido de mina. De acuerdo a los resultados del Test Ácido, se concluye que
existe un alto potencial de generación de acidez de las rocas mineralizadas.
2. La movilidad de los componentes químicos que más se liberan de las rocas siguen el
patrón: Zn> Cu > Cd> As> Mn> Ni.
3. Se determinó el radio de influencia de 3 km de las aguas del DAM por el arroyo La
Mina y su precipitación a los sedimentos friables a la entrada del río Arimao.
4. Existe contaminación por drenaje ácido de mina con altos contenidos de metales
nocivos para la salud humana de los siguientes elementos Zn, Cu, Cd, As y Hg.
5. Las aguas contaminadas superficiales y subterráneas a medida que transitan por los
estratos geológicos pierden acidez, pudiéndose catalogar de una contaminación
moderada por la neutralización que se produce al transitar las aguas superficiales por
estratos geológicos con carbonato y zeolitas.
6. Producto de la neutralización y precipitación de los elementos nocivos los sedimentos
de fondo de la presa Avilés están fuertemente contaminados con metales pesados.
65
RECOMENDACIONES
Como recomendaciones se propone una serie de medidas que permita mitigar la
concentración de elementos tóxicos en las aguas superficiales y subterráneas,
sedimentos friables y suelo, así como también prevenir los daños que estos provocan.
1. Se recomienda una labor de educación ambiental para trabajadores de la mina y la
población de los alrededores, con el objetivo de elevar la percepción del riesgo acerca
de los elementos tóxicos que drenan de las aguas y se adopten medidas personales a
favor de la salud.
2. Como medida inmediata en la reparación de los embalses de cola, actualmente
destruidos, se deben aplicar técnicas pasivas y activas de depuración de las aguas del
DAM, que drenan a la red fluvial en la actualidad.
3. Este estudio podrá ser utilizado por los distintos organismos e instituciones como
referencia para la realización de nuevos proyectos de ordenamiento territorial, análisis
del potencial metálico, causa y efecto de los sistemas y su estudio por métodos lógicos
en hábitat, planificación y salud medio ambiental.
4. Establecer un monitoreo medio ambiental antes, durante y posterior al cierre de este
yacimiento en el área de contaminación detectada en el presente estudio.
Para la construcción de la nueva planta de beneficio, se deben cumplir las orientaciones
sobre la confección de un plan de manejo integral de los desechos peligrosos, que
generará su funcionamiento (resolución 136/2009 del CITMA), evitando, con medidas
correctoras, el vertido de contenidos de cianatos y metales tóxicos a la red fluvial, que
pueden dañar la salud y el entorno.
5. Por la contaminación de los sedimentos de la presa Avilés, es necesario comunicar a
los organismos pertinentes la necesidad de que se realice toma flotante en los primeros
metros superficiales del embalse, para el abasto a la población y riego de plantaciones,
que eviten la absorción de los sedimentos cargados de metales pesados del fondo de la
presa.
66
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