10. apÉndice 1. conceptos generales de equilibrio...
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10. APÉNDICE 1. Conceptos Generales de Equilibrio Químico
162
Equilibrio Químico El estudio de las reacciones químicas basado tan solo en la estequiometría de la reacción es insuficiente, ya que muchas de ellas son reversibles y no se llevan a cabo completamente (Snoeyink y Jenkins (1996). Examínese la reacción, hipotética, elemental, reversible que se lleva a cabo a temperatura constante: A + B ↔ C + D (1)
Cuando se mezclan los reactivos A y B para producir C y D, la concentración de éstos disminuye a medida que la de los productos aumenta hasta un máximo, después del cual al formarse más productos, éstos se descomponen formando los reactivos originales. La velocidad con que se lleva a cabo la reacción de izquierda a derecha es proporcional al producto de las concentraciones de los reactivos elevados a una potencia igual a su coeficiente de la ecuación balanceada en la reacción:
aA + bB ↔ cC + dD (2)
De la misma forma, la velocidad de descomposición de los productos en los reactivos originales también es proporcional al producto de las concentraciones de los mismos elevadas a una potencia igual a los coeficientes de la reacción (Watty, 1982; Snoeyink y Jenkins, 1996): :
v1 α [ ] ; v[ ]ba BA 2 α [ ] [ ]dc DC (3) Donde v1 es la velocidad de reacción de izquierda a derecha, v2 la velocidad de derecha a izquierda y los corchetes expresan concentraciones molares. Sustituyendo el signo de proporcionalidad por una constante se tiene:
k1 [ ] = k[ ]ba BA 2 [ ] [ ]dc DC (4)
Despejando las constantes: [ ] [ ][ ] [ ]ba
dc
BADC
kk
=2
1 (5)
Como el cociente de dos constantes es otra constante, se tiene:
[ ] [ ][ ] [ ]ba
dc
e BADCK = (6)
163
164 Siendo ésta la forma general de la constante de equilibrio, y es por consiguiente la relación de las constantes de la velocidad de las reacciones directa e inversa, un hecho que subraya la naturaleza dinámica del equilibrio. La mayoría de las reacciones con las que se trabaja en la química del agua tienen lugar en un sistema cerrado o se pueden analizar como si se llevaran a cabo en un sistema cerrado (Snoeyink y Jenkins, 1996). Para propósitos termodinámicos, un sistema cerrado es aquel en el cual no se puede adicionar ni eliminar materia, sin embargo, la energía puede fluir a través de sus límites. Como además de trabajar con sistemas cerrados, normalmente interesan los sistemas donde la presión y la temperatura son constantes, puede hacerse uso de la expresión termodinámica para la energía libre:
G = H – TS (7)
Donde:
G = Energía libre de Gibbs, kcal.
T = Temperatura absoluta, °K.
S = Entropia, kcal/°k
H = Entalpia, kcal
La entalpía es el contenido total de energía de un elemento o compuesto.
La energía libre es aquella parte de la energía total que está disponible para realizar un “trabajo útil”, o sea, trabajo distinto al que relaciona la presión y el volumen. La entropía describe el grado de orden u organización de un sistema (Snoeyink y Jenkins, 1996).
Para sistemas cerrados a presión y temperatura constante, el criterio del equilibrio es que la energía libre total del sistema (Gt) es mínima. Por ejemplo considérese la reacción reversible que previamente se examinó en la ecuación (2). La energía libre total, Gt, es la suma de las energías libres de cada componente de la reacción. Por ejemplo, si nA, nB, nC y nD representan el número de moles de A, B, C y D que están presentes y GA, GB, GC y GD representan la energía libre/mol de cada sustancia, entonces:
Gt = DDCCBBAA GGGG nnnn +++ (8)
Puede demostrarse que a medida que cualquier reacción se verifica dentro de un intervalo, el cambio en Gt es proporcional a ∆G donde:
∆G = tesreaci
iproductosi
i GviGvitan
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛−⎟
⎠
⎞⎜⎝
⎛ ∑∑ (9)
165 donde vi es el coeficiente estequiométrico (por ejemplo a, b, c y d en la ecuación (2) y Gi es la energía libre por mol). Por tanto puede establecerse que si, 1. ∆G es < 0, la reacción se verifica espontáneamente tal como está escrita 2. ∆G es > 0, la reacción no se puede verificar espontáneamente tal como está escrita 3. ∆G es = 0, la reacción se encuentra en el equilibrio y no se verifica
espontáneamente en ninguna dirección.
Los valores de ∆G para una reacción representan una valiosa herramienta para predecir si las reacciones son o no posibles. Para calcular ∆G para la reacción general de la ecuación (2), se utiliza la relación:
∆G = ∆G° + RTln [ ] [ ][ ] [ ]ba
dc
BADC
(10)
Donde ∆G° = tesreaci
if
productosiif GviGvi
tan
00 ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛−⎟
⎠
⎞⎜⎝
⎛ ∑∑ (11)
La primera etapa para determinar ∆G es encontrar 0Gi , la energía libre por mol de cada reactante y de cada producto en la condición de estado estándar de 25°C y 1 atm. de presión. El término 0Gi se conoce como energía libre estándar por mol de la especie i. En el estado estándar se asigna por convención, una energía libre de cero por mol a cada uno de los elementos. Esta convención es necesaria porque no es posible medir los valores absolutos de la energía libre. Sin embargo, si se puede medir los cambios en esta propiedad. Por tanto, asignando un valor de cero a los elementos en condiciones estándar, es posible medir los cambios de energía libre que intervienen en la formación de compuestos en el estado estándar a partir de los elementos que lo componen consideradas en las mismas condiciones. Este cambio de energía libre se llama energía libre estándar de formación, G∆ f
0. La ecuación (7) tiene un uso limitado porque sólo se refiere a la situación en que los reactantes y productos se encuentran en el estado estándar. Casi siempre interesan sistemas donde los componentes están en otras condiciones. La energía libre de una sustancia en un estado distinto al estándar se puede relacionar con su energía libre de formación en condiciones estándar mediante la siguiente expresión (Snoeyink y Jenkins, 1996).
iG = G∆ i0 + RTln { i } (12)
Donde:
iG = Energía libre por mol de sustancia i en un estado distinto al estándar, medido en relación con los datos establecidos.
{ i } = Concentración activa o actividad, de la especie i.
11. APÉNDICE 2. Resultados de Campo y de Laboratorio de los Parámetros Analizados en el Río San Pedro.
166
Tabla 2a.- Distribución de los parámetros climatológicos de las estaciones climatológicas más cercanas y dentro de la cuenca del Río San Pedro, Sonora, México.
Estación Altitud Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Anual Período Naco 1390 15.76 17.62 20.42 24.65 29.12 33.99 33.68 32.43 30.81 26.01 20.49 16.53 25.13 1962-2006 Agua Prieta 1220 16.63 18.39 21.77 26.05 30.52 35.51 35.04 33.38 31.72 27.17 21.21 16.78 26.18 1961-2006 Nogales 1217 16.91 17.59 20.35 24.44 28.98 33.69 33.46 31.86 30.27 26.44 20.95 16.83 25.15 1963-2006 Cananea 1600 22 23.5 25.2 29.2 33.1 37.7 35.9 33.9 32.6 30.1 25.7 21.7 29.22 1961-1995
Altitud Enero Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic. Anual PeríodoNaco 1390 8.49 10.08 12.59 16.17 20.58 25.25 26.19 25.21 23.21 18.17 12.58 8.98 17.29 1962-2006Agua Prieta 1220 7.82 9.63 12.71 16.53 20.91 25.76 27.13 25.92 23.61 18.08 12 8.03 17.34 1961-2006Nogales 1217 9.33 10.11 12.55 16.19 20.48 25.22 26.33 25.1 23.13 18.81 13.28 9.58 17.51 1963-2006Cananea 1600 8.9 10.25 11.7 15.3 18.7 24.2 24.8 23.9 22.15 16.55 12.35 8.95 16.48 1961-1995
Estación Altitud Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Anual Período Naco 1390 1.21 2.55 4.76 7.7 12.04 16.51 18.7 18 15.6 10.34 4.66 1.38 9.45 1962-2006 Agua Prieta 1220 -0.86 0.89 3.63 6.98 11.29 16.01 19.22 18.43 15.5 8.99 2.8 -0.72 8.51 1961-2006 Nogales 1217 1.74 2.63 4.78 7.73 11.99 16.74 19.21 18.33 15.99 11.17 5.62 2.46 9.87 1963-2006 Cananea 1600 -4.2 -3 -1.8 1.4 4.3 10.7 13.7 13.9 11.7 3 -1 -3.8 3.74 1961-1995
Estación Altitud Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Anual Período Naco 1390 17.8 16.56 10.3 6.76 5.41 12.31 84.26 77.37 38.73 28.67 14.75 26.08 339 1962-2006 Agua Prieta 1220 19.47 16.48 10.37 6.72 5.74 12.32 88.05 80.58 43.63 24.52 20.16 30.77 358.81 1961-2006 Nogales 1217 20.93 29.77 19.29 8.14 5.4 9.8 113.7 131.28 55.32 39.01 21.97 32.1 486.71 1963-2006 Cananea 1600 39.41 35.38 24.5 10.97 6.29 18.32 131.2 120.2 56.64 29.42 25.37 48.27 545.97 1918-1998
Estación Altitud Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Anual Período Naco 1390 81.46 105.61 161.07 200.74 262.95 297.61 238.13 211.14 183.86 156.31 104.21 79.77 2082.86 1962-1995 Agua Prieta 1220 70.89 83.94 156.47 224.08 277.22 309.13 244 202.39 178.36 146.32 91.97 61.16 2045.93 1961-2006 Nogales 1217 95.13 108.9 162.99 205.04 253.51 278.17 222 167.8 165.18 158.79 116.95 84.3 2018.76 1964-2006 Cananea 1600 89.3 102.2 169 233.7 303.7 321.9 224.4 183.1 174.3 162.5 111.8 83.8 2159.7 1961-1995
Estación Altitud Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Anual Período Naco 1390 18.76 17.45 10.86 7.13 5.7 12.98 88.46 81.27 40.79 30.21 15.54 27.45 356.6 1962-1995 Agua Prieta 1220 20.52 17.37 10.93 7.08 6.05 13 92.39 84.64 45.94 25.84 21.24 32.37 377.37 1961-2006 Nogales 1217 22.05 31.34 20.33 8.58 5.69 10.33 118.93 136.96 58.17 41.06 23.15 33.75 510.34 1964-2006 Cananea 1600 41.44 37.21 25.82 11.56 6.32 19.31 136.87 125.54 59.56 31 26.72 50.65 572 1961-1995(*) = Método de TurcFuente: De Aguinaga (2002); CONAGUA (2007).
Evapotranspiración promedio Mensual (mm) (*)
Temperatura Máxima Promedio Mensual (°C)
Temperatura Mínima Promedio Mensual (°C)
Precipitación Promedio Mensual (mm)
Evaporación Promedio Mensual (mm)
Temperatura Media Mensual (°C)
Tabla 2b.- Criterios Ecológicos de Calidad de Agua para Diferentes Usos (S.E.D.U.E., 1989) (*).
Parámetro (**)
Fuente de
Abastecimiento de Agua Potable
Riego
Agrícola
Pecuario
Protección de la Vida Acuática de Agua Dulce
Temperatura (°C)
Potencial de Hidrógeno (pH)
Conductividad Eléctrica (µS/cm)
Oxígeno Disuelto
Alcalinidad (como CaCO3)
Cloruros
Sulfatos
Sulfuros
Sólidos Disueltos Totales
Nitratos (como N)
Cadmio
Cobre
Hierro
Manganeso
Plomo
Zinc
CN+2.5
5.0 – 9.0
-
-
4
400
250
500
0.2
500
5
0.01
1
0.3
0.1
0.05
5
-
4.5 – 9.0
-
-
-
-
147.5
130
-
-
-
0.01
0.2
5
-
5
2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1000
90
0.02
0.5
-
-
0.1
50
CN+1.5
-
-
-
5
-
250
0.005
0.002
-
-
-
1.0
-
-
-
(*) = Criterios Ecológicos de Calidad de Agua CE-CCA-001/89, publicados en el Diario Oficial de la Federación del 2 de Diciembre de 1989. (**) = La concentración se expresa en mg/L, a menos de que se especifique otra unidad. CN = Condiciones Normales.
12. APENDICE 3. Resultados del Control de Calidad durante el Análisis del
Agua Superficial, en los Muestreos realizados en Agosto 2005 y Mayo 2006.
169
Tabla 3a.- Valores de concentración de los parámetros analizados en el Blanco de Viaje y Blanco de Campo en el
agua superficial del Río San Pedro, durante los muestreos realizados en Agosto (2005) y Mayo (2006) (*). I Muestreo (Agosto de 2005) II Muestreo (Mayo de 2006) Parámetro Blanco de Blanco de Blanco de Blanco de Límite de Viaje Campo Viaje Campo Detección (LD). Sólidos Disueltos Totales <LD 2 2 4 10 Bicarbonatos <1.0 <1.0 <1.0 <1.0 - Cloruros <LD <LD <LD <LD 2 Sulfatos <LD <LD <LD <LD 5 Sulfuros <LD <LD ND ND - Nitratos (como N) <LD <LD <LD <LD 0.10 Cadmio <LD <LD <LD <LD 0.01 Calcio <LD <LD <LD <LD 0.01 Cobre <LD <LD <LD <LD 0.02 Hierro <LD <LD 0.04 <LD 0.04 Magnesio 0.02 <LD 0.20 0.20 0.005 Manganeso <LD <LD <LD <LD 0.02 Plomo <LD <LD <LD <LD 0.07 Potasio <LD <LD <LD <LD 0.01 Sodio <LD <LD <LD <LD 0.06 Zinc <LD <LD 0.01 0.02 0.01 (*) = La concentración se expresa en mg/L, a menos de que se especifique otra unidad.
Tabla 3b.- Indicadores de calidad de los datos. Parámetros analíticos correspondientes al muestreo
realizado en Agosto de 2005.
Recuperación
(%)
Parámetro Método (*)
Curva de Calibración
(r)
Concentración Añadida (**)
(mg/L)
−
X + DE (***)
itratos (como N)
SDT (+)
lcalinidad total como HCO3
-)
ulfuros
0.527N
Sulfatos
A( S Cloruros
352.1
375.3
160.3 160.2
310.1
376.1
325.3
0.9990
0.9993
- - - -
0.5
20
1000
72.61
100
100
+
105.4
104.3
97.04
96.58
87.05
99.02
0.012
28.86+0.37
+970.4 12.36
70.13
+0.78
87.05 +0.18
99.02 +0.80
vironmental Protection Agency) (1999). (**) = Se prepararon 5 réplicas de concentración conocida de cada uno de los parámetros, a partir de reactivos de alta pureza analítica. (+) = Sólidos Disueltos Tot les.
(*) = EPA (En
(***) = Media y Desviación Estándar. a
Tabla 3c.- Indicadores de calidad de los datos. Parámetros analíticos correspondientes al muestreo realizado en Mayo de 2006.
Parámetro
Método (*)
Curva de
Calibración (r)
Concentración
añadida (**) (mg/L)
−
X + DE (***)
Recuperación
(%)
SDT (+) Alc
3
Sulfuros
loruros
160.3
0.9990
20
Nitratos (como N) 352.1 0.9991
0.5
0.49
Sulfatos
375.3
alinidad total (como HCO -)
C
160.2
310.1
376.1
325.3
- - - -
1000
72.61
100
100
+0.017
19.28+0.14
997.2+12.05
72.67+
0.09
100.2 +
4 0.90
98.98 +0.10
96.59
100.08
97.56
99.72
100.24
98.98
(*) = EPA (Environmental Protection Agency) (1999). (**) = Se prepararon 5 réplicas de conce ocida de cada uno de los parámetros, a part reactivos de alta pureza analítica. ***) = Media y Desviación Estándar. (+) = Sólidos Disueltos Totales.
ntración con ir de
(
Tabla 3 .- Indicadores de Calidad e los Datos. orcentaje de rec peración de metales, correspondiente al l Río San Pedro, en Agosto de 2005.
d d P umuestreo realizado en e
Fortificadas (*)
Estándar Certificado (**) Muestras
Metal
Limite de Detección,
Cantidad Adicionada
(mg/L) (mg/L)
(−
X + DE) (***)
Recuperación
(%)
Valor Certificado
(mg/L)
Recuperación
(%)
Cd Cu Fe Pb Mn Zn
0.01 0.02 0.04 0.07 0.02 0.01
2 2 2 2 2 2
1.967+0.052
2.0+0.0 1.967+0.052
1.90+0.0 2.0+0.0
1.967+0.052
98.35 100
98.35 95
100 98.35
0.25
1 1 1 1 1
100 101 100 97
100 100
(*) = Se prepararon 5 replicas con una concentración de 2 mg/L de cada uno de los metales, a partir de estándares de 1000 mg/L de alta pureza analítica. (**) = Estándar Certificado de Agua CWWW-TMD (HPS Certified Wastewater, HIGH-PURITY STANDARDS).
Los valores corresponden a una sola rep (***) = Media y Desviación Estándar.
lica.
Tabla 3e . Indicadore de Calidad de os Datos. Por ntaje de re de metales orrespondiente a muestreo realizado e ío San Ped en May
uestras (*)
Estánd ertificado (**
- s l ce cuperación , c l n el R ro, o de 2006.
M Fortificadas ar C )
Metal
LimiteDetección
(mg/
Cantidad
Adicionada (mg/L)
de
L)
(−
X +DE
Recuperac
(%)
Valor
Certificado(mg/L)
Recuperaci
(%) ) (***) ión
ón
CCFM
0.01
2
d 0.01 2 2+u 0.02 2 e 0.04 2 n 0.02 2
Pb 0.07 2 Zn
0.0 2+0.0 2+0.0 2+0.0 2+0.0 2+0.0
100
100 100 100
1
1 1 1
101
100 97
100
100 0.25 100
100 1 100
(*) = Se prepararon 5 replicas con una concentración de 2 mg/L de cada uno de los metales, a partir de estándares de 1000 mg/L de alta pureza analítica. (**) = Estándar Certificado de Agua CWWW-TMD (HPS Certified Wastewater, HIGH-PURITY STANDARDS). Los valores corresponden a una sola replica. (***) = Media y Desviación Estándar.
Tabla 3f.-Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) obtenidos en el agua superficial de la estación E1 (Camino a Libra- miento) y estación E4 ( Barrilito) del ío San Pedro, n el muestreo re izado en Agosto de 2005 *).
(*) = La concentración se expresa en mg/L, a menos que se especifique otra unidad. (**) = Duplicado de campo. (***) = Los valores obtenidos en las muestras fueron idénticos. <LD = Menor al Limite de Detección. ND = No Detectable.
Parámet
ación
E1 (**) DPR (%)
ción
E4 (**)
Precisión DPR (%)
El R e al (
ro Est E1
Precisión Esta
E4 Temperatura ambiente (°C) Temper a del agu pH Eh (volts) C.E (µS Oxigeno uelto S.D.T. Bicarbo s ClorurosSulfatos
Pb Zn
6
5
<LD 2.42
10.1 <LD 2.42
***
4
1.44
*** 6.02 *** ***
29
70.326 745.526
136.64 14.23
237.65
1.11
0.06 0.21 <LD 0.12
29 29
7.40.375 745.4522
136.13.8
240.14
1.14
0.06 0.21 <LD 0.11
*** *** ***
8.52 *** ***
0.76 ***
2.56 1.04 ***
2.67 *** *** *** ***
8.69
atur a (°C)
/cm) Dis
nato
Sulfuros 0.48 0.58 18.87 ND ND Nitratos (como N) 2.07 2.1 Cd 0.03 0.03 *** <LD <LD Cu 6.6 6.6 Fe 9.51
29 28
3.94 0.527 1016
.1 850 <1
0 460.39
29 28
3.94 0.527 1017 6.1 842 <1 48
480.26
*** *** *** 0.1 ***
0.94 *** .08
4.22
29 .42
3 4
2
3
64 7
Tabla 3g.-Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) obtenidos en el agua superficial de la estmiento) y estación E4 (El Barrilito) del Río San Pedro, en el muestreo realizado en Mayo de 2006 (*).
ación E1 (Camino a Libra-
especifiqu unidad. tra de campo duplicada. valores obtenidos en las muestras fueron idénticos. or al Limite de Detección. etectable.
P
E
(*) = La concentración se expresa en mg/L, a menos que se e otra (**) = Mues (***) = Los <LD = Men ND = No D
arámetro stación E1 E1 (**)
Precisión DPR (%)
Estación
E4 E4 (**)
Precisión DPR (%)
Temperatura ambiente (°C) TpE
m) O no Disuelto
BiCl
SNi ) Cd CFe
PZn
23.182.
0.673
17
4.5.
13
017
23.5 182.7
0.6773.
172801.66
4.5.30.21 133
0.18.
*****
0*
*
04
1
1
*
emperatura del agua (°C) H h (volts)
C.E (µS/cxige
S.D.T. carbonatos oruros
Sulfatos ulfuros tratos (como N
u
Mn b
5
.5 74 13
680 .7
5144 <1 .44
2822.05 40 58
0.21 .0
345 52 .48
.8
.5 4
13 10 7
5132 <1 .44
36 5
.0 40
52 48
0
*
** ** ** .39 **
0.23 *** **
0.73 .91 .21 *** *** .46 *** *** .12
31 23
7.65 0.229 650 6.0 374
280.06 18.42 54.44 5.92
0.040 <LD 0.02 0.22 0.12 <LD 0.05
31 23
7.65 0.229 657 6.0 376
283.04 18.42 57.41 5.52
0.039 <LD 0.02 0.23 0.12 <LD 0.05
***** *** ***
1.07***
0.53 1.06***
5.31 7.0
2.53*** ***
4.44*** *** ***
tos. Resultado de Balance de Cationes y Aniones pondiente al muestreo realizado en Agosto de 2005.
(*) =Duplicado de campo.
Estación
Nombre
∑ Cationes
∑ Aniones
Diferencia
(%)
Tabla 3h.- Indicadores de Calidad de los Dadel Río San Pedro, corres del agua superficial
E1
E3 E4
E4 (*) E-5
Camino a Libramiento
Arroyo Can nea Vieja El Barrilito El Bar
9.12
8.88 7.8 .45
3.69
11.15
8.26 7.67
10
0.78 3.62 0.84 1.72
25
E1 (*)
E2 Camino a Libramiento Cananea Vieja
9.45 8.43
11.5 8.3
9.26
a
rilito San Pedro Palominas
7 7.71 3.86 2.
Tabla 3i.- Indic s de Calid los Datos. Resultado de Balance de Ca
del agua supe 2006
= Duplicado de campo.
Estación
No
ationes
ones
rencia %)
adore ad de tiones y Aniones rficial del Río San Pedro, correspondiente al muestreo realizado en Mayo de
mbre ∑ C ∑ Ani Dife
(
E1
E1 (*) E2
no a Libra no a Libra o
Cananea Vieja
41.16 41.09 9.21
5.27 4.98
68
.24 10.80 14.54 6.23 6.35 5.48
8.36 8.09
7.95 8.67 8.43 9.29 4.78
E3 Arroyo Cananea Vieja El Barrilito
12.22 5.27 E4
E4 (*) El Barrilito an Pedro Palominas E5 S
CamiCami
mientomient
59.59
11
(*)
13. APENDICE 4.- Resultados del Control de Calidad durante el AnálisisSedimento Superficial, en los Muestreos realizados en Agosto 2005 y Mayo 2006.
179
del
T osto del 200
P rámetr
Método
Concentración +
abla 4a.- In realizado en Ag
dicadores de calidad de los datos. 5.
Parámetros analíticos correspondientes al muestreo
a o Añadida (*)
X DE (**)
ecuperación (%)
R
áni
Sulfatos Su Azufre Nitratos (Como N)
. (1974)
9)
Furman (1985)
Furman (1985)
Furman (1985
EPA (1999) (***)
22.576
0.5 µg/g
+Materia Org ca
Gaudete et al
Carbonatos
lfuros
AOAC (199
39.904
56.52
67.63
50 µg/g
39.917 0.038
+55.35 0.598 +
70.218 0.586
3+51.9 1.49
21.71+0.52
70.13+0.78
103.03
97.77
103.87
103.86
96.16
97.04
(*) = La concentración se expresa en porcentaje (%), a menos de que se especifique otra unidad. (**) = Media y Desviación Estándar. Se prepararon 6 réplicas de concentración conocida de cada uno de los parámetros a partir de reactivos de alta pureza analítica.
(***) = EPA (Environmental Protection Agency).
Tabla 4b.- Indicadores de calidad de los datos. Parámetros analíticos correspondientes al muestreo realizado en Mayo de 2006.
Parámetro
Método
ración ida
−
ConcentAñad
(*) X + DE (**)
Recuperación
(%) Materia Orgánica Carbonatos Sulfatos Sulfuros Azufre Nitratos (Como N)
Gaudete et al. (1974)
AOAC (1999) Furman (1985) Furman (1985) Furman (1985)
EPA (1999) (***)
04 52 63 g/g 76 g/g
38.84±0.27 55.03±0.09 68.26±2.67 47.79±1.38 22.78+0.89 0.48±0.017
97.33 97.19
100.93 95.59
100.90 97.56
39.956.67.
50 µ22.5
0.5 µ (*) = La concentración se expresa en porcentaje (%), a de que se especifique otra unidad.
(**) = Media y Desviación Estándar. Se prepararon 5 rép concentración conocida de cada uno de los parámetros a partir de reactivos de alta pureza ana
(***) = EPA (Environmental Protection Agency).
menos licas delítica.
Tabla 4c.-Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) obtenidos en el sedimento superficial de la estación E1 (Camino a Libramiento) y estación E4 (El Barrilito) del Rí o en Agosto de 2005 (*).
(*) = La concentra presa en porcent que se e otra uni (**) = Duplicado de campo. (***) = Los valores de DPR obtenidos en las muestras duplicadas fueron idénticos. ND = No Detectab
E1 E1 (**) Precisión Estación
4 E4 (**)
Precisión DPR (%)
o San Pedro, en el muestreo realizad
Parámetro Estación
DPR (%) E
Potencial de Hidrógeno (pH)
Potencial Redox (Eh) (volts)
CaCO3 (%)
Materia Orgánica (%).
Azufre (%).
Sulfatos (%).
Sulfuros ( µg/g)
Nitratos (com )
3.26
0.543
ND
0.87
2.07
5.63
0.022
8.32
3.26
543
.87
.52
.74
***
***
**
***
8.0
1.97
20.
4.92
7.05
0.381
N
0.23
0.2
0.31
0.0
1.05
7.05
0.381
ND
0.23
0.25
0.30
035
0.90
***
***
***
***
***
3.28
2.12
15.38
ción se ex aje (%), a menos specifique dad.
le.
o N) (µg/g
0.
ND
0
1.91
5
0.018
8
*
4
0
D
5
31 0.
1
Tabla 4d.-Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) obtenidos en el sedimento superficial de la estación E1 (Camino
a Libramiento) y estación E4 (El Barrilito) del Río San Pedro, en el muestreo realizado en Mayo de 2006 (*).
(*) = La concentración se expresa en porcentaje (%), a menos que se especifique otra unid
(***) = Lo ND = No
ción
E1 E1 (**) Precisión D
Estación E4 E4 (**)
Precisión DPR (%)
ad. (**) = Duplicado de campo.
s valores de DPR obtenidos en las muestras duplicadas fueron idénticos. Detectable.
Parámetro EstaPR (%)
Potencial de Hidrógeno (pH)
Potencial Redox (Eh) (volts)
CaCO3 (%)
Materia Orgánic
Azufre (%).
Sulfatos (%).
Sulfuros (µg/g)
Nitratos (como N
2.95
0.577
ND
1.54
1.63
4.51
83.44
111.68
0.577
***
***
***
***
0.62
4.7
***
1.2
6.84
0.056
0.78
0.40
0.24
0.50
167.2
2.15
84
0.056
0.76
.36
.24
.45
.10
.29
***
.60
0.53
**
.53
.26
.31
a (%).
) ( µg/g)
2.95
ND
1.54
1.62
4.73
83.44
110.30
6
4
5 142
6.
0
0
0
2
***
2
1
*
10
16
6
Tabla 4e.- Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) de los parámetros sedimentológicos analizados en la
campo.
Parámetro E1 E1 (*)
Precisión DPR (%
Mayo E1 E1 (*)
Precisión DPR (%
estación E1 (Camino a Libramiento), correspondiente a los muestreos realizados en Agosto (2005 ) y Mayo (2006).
(*) = Duplicado de
Agosto (2005) )
(2006) )
Mediana (Md) Media (Mz) Desviación Estándar
Arcilla
2.95 -00.
5539
2.75 -0.20.7
-52.042.5.79
-
8
7.02 56.5213.12
- 6.44 7.0
10.93 -
3.1 0.000.96
- 60.433.26.35
-
3.60 0.001.0
- 74.120.55.38
-
3
14.92 13.339.91
- 20.3346.8916.54
-
Sesgo (Sk) Kurtósis (Kg) % Grava % Arena% Limo % Arcilla % Limo +
3.60 3.28
3.9 3.53
.132 902 - .47 .34
5.19 -
36 91 1
2
.0
7.34
3.0 3.1
2.10 2.13
7 9
5 0
8 7
3 9
5.29
37.10
Tabla 4f.- Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) de Cd, Cu, Fe, Mn, Pb y Zn, en las fracciones geoquímicas del
sedimento superficial de los duplicados (a, b) de las estaciones E1 (Camino a Libramiento) y E4 (El Barrilito) del Río San Pedro, correspondiente al muestreo realizado en Agosto de 2005.
Fracción
Cd
E1 E4
Cu
E1 E4
Fe
E1 E4
Mn
E1 E4
Pb
E1 E4
Zn
E1 E4 )
(a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b) (a, b
Fracción I ** ** 6.33 ** 6.46 13.15 2.90 4.88 ** ** Fracción II FraccióFracción IVFracción V
Total (µg/g)
** ** **
** ** ** ** ** **
4.86 ** 13.13 2.35 06.14 10.9
22.57 2.29
** 5.85 * 1.82
8.69 13.20 * .23
** ** 29.12
** 14.52 ** 10.53 4.
2.1 9 3
n III
**7.46 **
1.81 ** 4.38
10.52 6.13 5.35 2.4
2.60
.001 7
*
.53
*0
1.38 0.29
1.64 8.26 1.55 2.75
* ** ** * 08 3.93
2.82 4.76
0 3.31.67 0.1
(*) = El valor de DPR se expresa en porcentaje (%). enidos fue dénticos.
(**) = Los valores de DPR obt en las muestras duplicadas ron i
Tabla 4g.- Valores de Desviación Porcentual Relativa (DPR) de Cd, Cu, Fe, Mn, Pb y Zn, en las fracciones geoquímicas del sedimento superficial de los duplicados (a, b) de las estaciones E1 (Camino a Libramiento) y E4 (El Barrilito) del Río San Pedro, correspondiente al muestreo realizado en Mayo de 2006.
Fracción
Cd
E1 E4 (a, b) (a, b)
Cu
E1 E4 (a, b) (a, b)
Fe
E1 E4 (a, b) (a, b)
Mn
E1 E4 (a, b) (a, b)
Pb
E1 E4 (a, b) (a, b)
Zn
E1 E4 (a, b) (a, b)
Fracción I Fracción II Fracción III Fracción IV F
22.2 ** ** ** ** ** ** **
4.73 9.10 25.58 11.11 3.08 ** 12.78 2.98
0.73 ** ** 0.54 3.81 2.90 18.0 17.39
6.87 15.0
** 17.91 10.53 7.38 ** 8.22
** ** ** ** 29.16 ** 34.72 **
6.58 22.20 18.18 2.71 8.26 ** 12.31 1.18
60 2.07
racción V 16.67 ** 1.92 4.60 5.16 <0.01 8.04 ** 4.70 3.65 2.48 3.Total (µg/g) 2.67 ** 0.95 4.43 4.23 0.31 7.54 1.52 10.0 3.33 0.56
(*) = El valor de DPR se expresa en porcentaje (%). (**) = Los valo s de DPR obtenidos en la muestras duplicadas ron idénticos.
re s fue
4h.- en dar C do de In s in Marnt (NIST 2702), a tra la técnic ada en las estras de s to del Río edro, eno realizado en 005.
Metales
Tabla sedime
Recuperación de Metales (µg/g) analizados vés de
un Están mu
ertificaedimen
organic San P
ine el a utiliz
muestre Agosto de 2
Fracción
Cd
Cu
Fe
Mn
Pb
Zn
Fracción I Fracción II Fracción III Fracción IV Fracción V
Total (µg/g) NIST(2702) (**)
ND (*)
ND ND ND ND < 1
0.817±0.011
0.99 8.96
12.80 63.59 30.0
116.34 117.7±5.6
13.30 62.40
18873.15 4799.41
47999.92 71748.18 7.91±0.24
367.95 185.40 421.64 265.97 399.96
1640.92 1757±58
ND ND ND 35 ND 135
132.8±1.1
31.25 57.80 210 36
112.67 447.72
485.3±4.2 (*) ND = No Detectable.
(**) = National Institute of Standards and Technology.
- Recu Meta tán de Mt (NIS avés st del ro, reali o de
Fracción
ta
Tabla 4i. peración de les (µg/g) analizados en un Es dar Certificado Inorganics in arine sedimen muestreo
T 2702), a trzado en May
de la técnica utiliza2006.
da en las mue ras de sedimento Río San Ped en el
Me les
Cd
Zn
Cu
Fe
Mn
Pb
Fracción I ND (*) ND
10.0
457.0
Fracción II Fracción III Fracción IV Fracción V
Total (µg/g) NIST(2702) (**)
ND ND ND ND < 1
0.817±0.011
6.67 12.33 62.0
33.33 114.33
117.7±5.6
336.97 18496.30 4675.00
46330.00 69848.27 7.91±0.24
137.0 379.5 220.0 392.0
1585.50 1757±58
ND ND
36.49 ND
94.59 131.08
132.8±1.1
61.66 48.0
156.66 26.25
131.32 423.89
485.3±4.2 (*) ND = No Detectable.
(**) = National Institute of Standards and Technology.
Tabla 4j.- E el Límite de Detección g r cción obtenido en el análisis de sedimento superfica lo recomendado por Miller y Miller (1993) (*).
smetales pesados en el
timación d (µ /g) po fraial del Río San Pedro, en base
Metales
Fracción
Cd
Mn
Pb
Zn Cu
Fe
Fracción I
Fracción II
Fracción III
Fracción IV
Fracción V
0.01
0.02
0.04
0.05
0.04
0.08
0.01
0.01
0.03
0.01
0.08
0.03
0.03
0.04
0
0.04
.03
.05
0.05
0.08
0
0.04
0.07
.04
0.01
0.03
0
0
0.08
.03
0.08
0.08
0.11
0.08
(*) = En e trabajo el c a cantidad de co n de an pro a señal del blanco
(YB), la ión
l presnc más
ente entr
se utilizalito des
ó que viac
riterporci
está
io delon
nda
Límite a unar de
de ñal i
nco
Detección, como lgual(S
aciótres veces
sel bla
la B).
Tabla 4k.- Concentració luminio total (%, base seca) en el sedimento superficial del Río San Pedro, co e a los muestreos realizados en Agosto (20 y
Mayo de 2006
(*) = Duplicado de campo
Estación
Agosto (2005) M )
n drrespondient
e A
Nombre
05)
006
o (2ay
E1
E1 (*) E2 E3 E4
E4 (*) E5
Camino a Libramiento Camino a Libramiento Cananea Vieja Arroyo CanEl Barrilito El Barrilito San Pedro Palominas
5.08
6.88 6.23 6.16 5.60
4.36
6.886.92 6.52 5.28
anea Vieja
5.47.0
8 3
4.327.08
14. APÉNDICE 5.- Fotografías de Cam staciones de Muestreo (E1
a E5), localizadas en el Río San Pedro.
po de las E
191
Figura 5a. Actividad Minera de la región de Cananea, S
La Fundidora en 1908..
La Fundidora en los 80´s La Fundidora en 2006.onora, México.
igura 5b. Fuente de contaminación debido a la actguas ácidas ferro-cupríferas provenientes del Dep
Fa
Depósito centra ieja” (2005).porada uvia)
“Con(Tem
dora V de Ll
Depósito “Concentradora Vieja” (2006).(Temporada de Sequía)ja” (1994). Depósito “Concentradora Vie
ividad minera. Descarga de ósito Concentradora Vieja.
Descarga No. 1 de aguas negras provenientes de la Ciudad de Cananea, Sonora.
Descarga No. 2 de aguas negras provenie de la Ci de Cananea, Sonora.
Presencia de aguas negras en la estación E2 (Cananea Vieja).
igura 5c. Fuente de contaminación debido a la actividad urbana. Descarga de guas residuales (aguas negras) en el cauce del Río San Pedro, provenientes e la ciudad de Cananea, Sonora, México.
ntes udad
Fad
Figura 5d. Infiltraciones ácidas ferro-cupríferas provenientes del Depósito Concentradora Vieja.
Figura 5e. Estaciones de muestreo localizadas en el Río San Pedro.
Estación E1 (Camino a Libramiento) (Agosto 2005).
Estación E1 (Camino a Libramiento) (Mayo 2006).
2 (Cananea Vieja) Estación E
Estación E4. El Barrilito
Estación E5. San Pedro Palominas
Figura 5f. Estaciones de muestreo localizadas en el Río San Pedro.
E nea Vieja.
stación E3. Arroyo Cana
Figura 5g. Formación de sales sulfatadas de cobre y hierro en el sedimento del Río San Pedro, producto de una alta evaporación debido a las temperaturas elevadas que se presentan en el área de estudio.
a) Depósito Concentradora Vieja
c) Dique de Contención
Figura 5h.- Fotografía del Dique de Contención entre las estaciones E1 y E2, construido a principios del año 2000, con la finalidad de recuperar y reciclar los desechos ácidos, provenientes del Depósito Concentradora Vieja.