curso mineria y medioambiente
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NDICE
1.- INTRODUCCIN: EL IMPACTO AMBIENTAL DE LA MINERA
2.- MINERA Y ATMSFERA
3.- MINERA E HIDROSFERA
4.- MINERA Y SUELO (I). CARACTERES GENERALES DE LOS SUELOS
5.- MINERA Y SUELO (II). LA CONTAMINACIN DEL SUELO
6.- MINERA Y SUELO (III). ANLISIS DE LA CONTAMINACIN DEL SUELO.
GEOQUMICA AMBIENTAL
7.- MINERA Y BIOTA
8.- RESTAURACIN Y REMEDIACIN I: EL TERRENO
9.- RESTAURACIN Y REMEDIACIN II: AGUAS
10.- RESTAURACIN Y REMEDIACIN III: SUELOS Y AGUASSUBTERRNEAS
11.- EVALUACIN DE IMPACTO AMBIENTAL
12.- LEGISLACIN AMBIENTAL MINERA
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1.- Introduccin: El impacto ambiental de la
minera
Clasificacin de los impactos ambientales
El impacto ambiental: evaluacin
Bibliografa
1.- Introduccin: El impacto ambiental de la
minera
La actividad minera, como la mayor parte de las actividades que el hombre
realiza para su subsistencia, crea alteraciones en el medio natural, desde las msimperceptibles hasta las representan claros impactos sobre el medio en que se
desarrollan.
Esto nos lleva a definir el concepto de impacto ambiental de una actividad: la
diferencia existente en el medio natural entre el momento en que la actividad comienza,
el momento en que la actividad se desarrolla, y, sobre todo, el momento en que cesa.
Estas cuestiones, que hace algunos aos no se perciban como un factor deriesgo para el futuro de la humanidad, hoy se contemplan con gran preocupacin, que
no siempre est justificada, pues el hombre viene alterando el medio desde que ha sido
capaz de ello, pero ciertamente los abusos cometidos en este campo han hecho que
crezca la conciencia de la necesidad de regular estos impactos. De cualquier manera,
tambin debe quedar claro que el hombre necesita los recursos mineros hoy, y los
necesitar en el futuro. Otro punto a destacar es que la actividad minera es infinitamente
menos impactante que otras actividades industriales, como el desarrollo de obras civiles
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(impacto visual, modificacin del medio original) y la agricultura (uso masivo de
productos qumicos: pesticidas, fertilizantes).
As, en el momento actual existen normativas muy estrictas sobre el impacto que
puede producir una explotacin minera, que incluyen una reglamentacin de la
composicin de los vertidos lquidos, de las emisiones de polvo, de ruidos, de
restitucin del paisaje, etc., que ciertamente a menudo resultan muy problemticos de
cumplir por el alto costo econmico que representan, pero que indudablemente han de
ser asumidos para llevar a cabo la explotacin.
Por otra parte, hay que tener en cuenta que la actividad minera no solo produce
un impacto ambiental, es decir, sobre el medio ambiente. Tambin produce lo que se
denomina Impacto Socioeconmico, es decir, una alteracin sobre los modos de vida y
la economa de la regin en la que se implanta, que pueden ser en unos casos positivos y
en otros, negativos.
Clasificacin de los impactos ambientales
El impacto que produce la minera desde el punto de vista ambiental se puede
clasificar de muy diversas formas: Segn sea un impacto directo, o indirecto sobre el medio.
Segn sea a corto o a largo plazo
Segn sea reversible o irreversible (a escala humana)
Segn sea local o externo
Evitable o inevitable
Por otra parte, en funcin de los aspectos del medio que modifican, pueden ser:
Acciones que modifican el uso del suelo
Acciones que implican la emisin de contaminantes (slidos, lquidos,
gases y otros: ruidos, onda area)
Acciones que implican sobreexplotacin de recursos (agua)
Acciones que implican la modificacin del paisaje (casi todos)
Acciones que repercuten en las infraestructuras
Acciones que modifican el entorno social, econmico y cultural
(impacto socioeconmico).
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Tambin, en funcin del momento en que se producen, podemos considerar el
impacto durante la fase de instalacin, durante la fase de explotacin propiamente dicha,
y el impacto durante la fase de abandono o cese de la explotacin.
El impacto ambiental: evaluacin
A la vista de las consideraciones anteriores, el impacto ambiental de una
actividad minera es la diferencia entre la situacin del medio ambiente antes de llevar a
cabo la actividad, y durante o tras la actividad minera. La evaluacin de este impacto es
la cuantificacin de estas diferencias, mediante la realizacin de un estudio
multidisciplinar que pretender identificar, predecir y prevenir las consecuencias o
efectos sobre el medio ambiente de la actividad minera.
Una cuestin interesante es que el estudio de impacto se puede considerar como
una comparacin entre la situacin real de la zona estudiada, y la situacin terica de
esta zona si no estuviera afectada por la actuacin minera.
Los objetivos del estudio de impacto ambiental seran los siguientes:
1. Evitar posible errores y deterioros ambientales originados durante el
proceso extractivo, cuya correccin posterior podra tener un alto coste,
tanto desde en punto de vista privado (costes transferibles a las empresas)
como desde el punto de vista social (costes transferibles a la sociedad).
2. Disponer de datos que permitan introducir en las decisiones
empresariales los efectos de los proyectos de desarrollo en el medio
natural y social, siempre difciles de cuantificar y evaluar.
3. Presentar una informacin integrada sobre los impactos de nuestra
actividad sobre el medio ambiente.
4. Integrar a los diversos organismos pblicos y privados que tienen algn
grado de responsabilidad sobre las decisiones que afectan al medio
ambiente.
En definitiva, el principal objetivo de este tipo de estudios es el de indicar los
elementos y caractersticas medioambientales susceptibles de ser afectados por la
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explotacin minera, sobre los que se establecern las recomendaciones de acciones
correctoras, temporales o permanentes, y la definicin de los criterios generales y
especficos de restauracin (land reclamation) y recuperacin de terrenos o de otros
usos alternativos de rehabilitacin.
Para la determinacin prctica de este impacto ambiental se elaboran una serie
de matrices de impacto, que constituyen la herramienta bsica del estudio, pues recogen
toda la informacin referida a las distintas posibilidades de afectacin al medio y su
grado estimado. En el Tema 11 se recoge con mayo detalle la metodologa a seguir en
este tipo de estudios.
Siempre es de gran inters delimitar, dentro del mbito general de la
explotacin, las distintas acciones que producen impacto (acciones impactantes:
excavaciones, voladuras, emisin de gases y efluentes lquidos, creacin de vas de
transporte, etc.), as como establecer sobre qu aspectos concretos del medio se produce
cada impacto (factores impactados: vegetacin, fauna, paisaje).
Bibliografa
ANDREWS, J.E.; BRIMBLECOMBE, P.; JICKELLS, T.D.; LISS, P.S.:AnIntroduction to environmental chemistry (Blackwell Science).ANGUITA: Procesos Geolgicos externos y Geologa Ambiental (Madrid, Ed. Rueda).GALDAMES ORTIZ, D. (2000). Ingeniera Ambiental & Medio Ambiente.http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/medioambiente.html GOMEZ OREA, D. (1999). Evaluacin de impacto ambiental. Un instrumento
preventivo para la gestin ambiental. Ed. Agrcola Espaola, Madrid.INSTITUTO TECNOLOGICO GEOMINERO DE ESPAA (1996). Manual derestauracin de terrenos y evaluacin de impactos ambientales en minera. Ed. Serviciode Publicaciones del ITGE, Ministerio de Industria y Energa, Madrid.
MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE (1996). Gua para la elab racin de estudiosdel medio fsico. Contenido y metodologa. Centro de Publicaciones de la SecretaraGeneral del Medio Ambiente, Madrid.RUZA TARIO: Tratado del Medio Ambiente (Madrid, Ed Lafer).
http://www.uclm.es/users/higueras/mam/MMAM11.htmhttp://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/medioambiente.htmlhttp://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/medioambiente.htmlhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MMAM11.htm -
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2.- Minera y atmsfera
Fsico-qumica de la atmsfera
Composicin de la atmsfera
Alteraciones locales de la composicin
Atmsfera y salud humana
Gases
Sales
Partculas
Emisiones mineras a la atmsfera
Partculas slidas
Gases
Aerosoles
Ruido
Onda area
Control de la contaminacin atmosfrica
Bibliografa
http://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#fqa#fqahttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#compos#composhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#alters#altershttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#alters#altershttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#gases#gaseshttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#sales#saleshttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#part#parthttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#emisiones#emisioneshttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#EmSol#EmSolhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#EmGas#EmGashttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#EmAeros#EmAeroshttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#EmRuido#EmRuidohttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#EmOA#EmOAhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#Control#Controlhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#bibliog#biblioghttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#bibliog#biblioghttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#Control#Controlhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#EmOA#EmOAhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#EmRuido#EmRuidohttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#EmAeros#EmAeroshttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#EmGas#EmGashttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#EmSol#EmSolhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#emisiones#emisioneshttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#part#parthttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#sales#saleshttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#gases#gaseshttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#alters#altershttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#alters#altershttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#compos#composhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM2.htm#fqa#fqa -
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2.- Minera y atmsfera
La minera produce efectos en distintos aspectos del medio ambiente, entre ellos losconcernientes a la atmsfera. Estos efectos no son tan importantes en trminos
volumtricos como los que producen otros procesos industriales, o incluso el trfico,o la actividad urbana, pero indudablemente, la minera puede generar problemas deconsideracin. Por ello, vamos a estudiar la estructura y composicin de laatmsfera, la relacin existente entre calidad de la atmsfera y salud, y las emisionesque la minera produce, sus condicionantes, y las posibles vas de atenuacin.
Fsico-qumica de la atmsfera
La atmsfera terrestre es una de las capas (o geosferas) que componen el planeta, enconcreto la que recubre la parte slida (litosfera) y lquida (hidrosfera) del mismo. En la
atmsfera se pueden diferenciar una serie de capas concntricas. Existen varios puntosde vista referentes a la divisin en capas de la atmsfera, y por lo mismo, distintasdenominaciones. La ms conocida es la distribucin segn la temperatura, en troposfera,estratosfera, mesosfera y termosfera (verfigura). Se supone adems una exosfera detransicin al espacio exterior, aunque aqu solo trataremos las capas antes indicadas.
La Troposfera constituye la primera capa de la atmsfera, y se encuentra en contactocon la superficie de la Tierra. Alcanza en los trpicos una altura de 16 a 17 km, mientrasque slo llega a 8 km en los polos. Esto se debe a que la temperatura contrae o dilata lamasa de aire. En los niveles inferiores de la troposfera se producen los fenmenosatmosfricos, y se halla un 80% del agua de la atmsfera, la que puede estar en forma devapor hasta aproximadamente los 14 km. de altura. En los polos descienden grandescantidades de aire fro, mientras que en el ecuador se elevan enormes masas de airecaliente y hmedo. Estas masas de aire y de vapor se mueven a grandes velocidades,entre temperaturas extremas de 40C y -75C.La Estratosfera alcanza hasta 50 km. En su regin inferior la temperatura es estableentre los -50C y los -60C. La humedad del aire y la velocidad del viento disminuyen
bastante rpidamente a partir de la tropopausa. Por esta razn, la estratosfera est
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prcticamente libre de nubes. La estratosfera tiene gran importancia en la vida terrestre,porque en su zona superior se forma el ozono, combinacin molecular de tres tomos deoxgeno (O3). La radiacin ultravioleta del Sol induce la formacin de ozono, y en este
proceso se debilita tanto que alcanza la Tierra en cantidades inocuas para la vida. Laformacin de esta molcula triatmica de oxgeno responde a la siguiente reaccin:
NO2 + hv (menos de 310 nm) O + NO // O + O2 -> O3donde hv = energa fotoelctricaLa Mesosfera constituye la siguiente capa, que alcanza hasta unos 80 km. En estaregin la temperatura disminuye a -80 C, y con ello alcanza su punto ms bajo, aunqueen la termosfera, vuelve a ascender rpidamente. La mesosfera es la regin de las nubesnocturnas luminosas. Se parecen a los cirros, pero a veces pueden aparecer azuladas orojizas. Posiblemente estas nubes estn formadas de polvo, arrojado a grandes alturas
por violentas erupciones volcnicas. Por ejemplo, despus de la erupcin del Krakatoa,en 1883, pudieron verse relucientes nubes nocturnas durante varios meses. Segn lateora cintica de los gases, las molculas de un gas flotan en el espacio en movimientoirregular. Chocan entre s, rebotan con elasticidad unas contra otras y alteran entonces
su direccin y velocidad. Estos choques generan energa en forma de calor.La Termosfera o ionosfera. En la capa superior, que se extiende hasta los 300 oincluso 400 km de altura, se alcanzantemperaturas de 1.000 a 2.000C. Este calorespacial debe atribuirse sobre todo a la radiacin ultravioleta, que produce en esta zonala disociacin de las molculas gaseosas y la carga elctrica de sus partculas ionizadas.La densidad de los gases es tan pequea que el calor generado es incapaz detransmitirse, por lo que un astronauta se helara en esta atmsfera caliente. Por lotanto, y de acuerdo con los conceptos terrestres, la temperatura de la termosfera es unfenmeno fsico para cuya explicacin no es del todo suficiente la teora cintica de losgases.Una parte de las radiaciones del Sol que llegan a la atmsfera son absorbidas, mientrasque otra parte son reflejadas. La Tierra, a su vez, emite radiaciones de manera similar aun cuerpo negro en funcin de la temperatura. La presencia de la atmsfera impide quese den grandes variaciones de temperatura. Este efecto amortiguador se denomina efectoinvernadero. Se le da este nombre porque realiza un trabajo semejante al de losinvernaderos, cuyos cristales son altamente transparentes a las radiaciones solares, ymuy opacos a las de la banda trmica de la Tierra (permiten la entrada, pero se oponen ala salida). La variacin de la concentracin de vapor de agua en las horas de sol actaenrgicamente sobre este efecto invernadero, ms que todas las emisiones de anhdridocarbnico que produce la actividad industrial. Las plantas del planeta tambin emitenanhdrido carbnico por la noche; sin embargo, durante el da la fotosntesis hace que la
emisin de oxgeno (al consumir anhdrido carbnico) compense la nocturna y d vida anuestro planeta. Las plantas acumulan CO2 durante su crecimiento en forma de celulosay azcares fundamentalmente. Sin embargo cuando mueren y se convierten en biomasa,liberan el carbono que han almacenado. En otras palabras, si la planta no es enterradarpidamente (procesos sedimentarios), el carbono presente en las formas orgnicasreducidas (CHn) se oxidar, retornando a la atmsfera como CO2, por ejemplo:
CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O
Composicin de la atmsfera
La atmsfera en sentido estricto, es decir, la capa de aire retenida por la fuerza deatraccin de la tierra y que toma parte en su rotacin, es una mezcla de diferentes gases:
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78,09% de nitrgeno, 20,95% de oxgeno, 0,93% de argn, 0,30% de vapor de agua,350 ppm (0.035%) de CO2 y trazas de otros gases, sobre todo de los denominadosnobles, y otros procedentes de la contaminacin del hombre y la actividad geolgica,tales como el SO2, que es generado tanto por la actividad industrial como por laserupciones volcnicas.
No se sabe con certeza cmo se form la atmsfera. Sin duda, no procede del exterior,sino que debi de haberse originado a partir de los propios medios del planeta. Alsolidificarse la corteza terrestre, considerables cantidades de gases se concentraron
probablemente sobre ella. Otras cantidades surgieron de las capas inferiores de la Tierra(manto) por la accin de la actividad volcnica.
Cabe destacar que sin las plantas, el oxgeno del aire desaparecera con el
tiempo, quedando fijado en la corteza terrestre en la forma de xidos diversos (p.ej.,
Fe203). Hasta una altura de unos 120 Km. no se altera esencialmente la composicin de
la mezcla de gases que existe cerca de la superficie, por tener lugar continuos procesos
de equilibrio. Lo nico que disminuye con la altura es la densidad de los gases, aunquea alturas superiores a los 120 Km. tiene lugar la difusin gaseosa.
Gas Frmula %Volumen Funcin ambientalComponentes permanentes
Nitrgeno N2 78,09Inerte como N2. Indispensable para la
vida como N
Oxgeno O2 20,95Indispensable para la vida.
Qumicamente activoHidrgeno H2 5,0 x 10
-5 Importante en la qumica atmosfrica
Argon Ar 0,93 Inerte Neon Ne 1,8 x 10-3 InerteHelio He 5,2 x 10-4 Inerte. Escapa de la corteza terrestreCripton Kr 1,0 x 10-4 InerteXenon Xn 8,0 x 10-6 Inerte
Radon Rn 6,0 x 10-18Radioactivo. Variable con la altitud y el
tiempo porque se desintegraComponentes variablesDixidodecarbono
CO2 3,5 x 10-2
Indispensable para la vida, pticamenteactivo
Ozono O3 4,0 x 10-6 Txico, ptica y qumicamente activo
Vapor deagua
H2O 0-4Indispensable para la vida, pticamente
activoMetano CH4
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Alteraciones locales de la composicin
Los datos hasta ahora aportados se refieren a la composicin normal de laatmsfera, que en teora son muy constantes, puesto que la dinmica atmosfrica tiende
a contrarrestar de forma constante las diferencias locales que puedan producirse. No
obstante, hay determinados mecanismos que pueden favorecer la formacin de ncleos
ms o menos extensos de contaminacin. Los ms importantes estn relacionados con lo
que ocurre en las capas superiores sobre las ciudades, lo que contribuye a enrarecer an
ms la atmsfera urbana. Dos son los principales mecanismos que favorecen estas
concentraciones de contaminacin: la inversin trmica y la isla de calor.
El fenmeno de inversin trmica se presenta cuando en las noches despejadas el sueloha perdido calor por radiacin, y las capas de aire cercanas a l se enfran msrpidamente que las capas superiores, lo cual genera un gradiente positivo detemperatura con la altitud. Esto constituye un fenmeno contrario al que se presentanormalmente, donde la temperatura disminuye con la altitud (figura 1a). Esto provocaque la capa de aire caliente quede atrapada entre las dos capas de aire fro sin podercircular (figura 1b). La presencia de una capa de aire fro cerca del suelo le da granestabilidad a la atmsfera porque as prcticamente no se produce conveccin trmica,ni fenmenos de transporte y difusin de gases. Esto hace que disminuya la velocidad
de mezclado vertical entre la regin que hay entre las dos capas fras de aire. Lainversin trmica se presenta normalmente en las maanas fras sobre los valles deescasa circulacin de aire (por ejemplo: Santiago de Chile). Tambin se presenta estefenmeno en las cuencas cercanas a las laderas de las montaas en noches fras (porejemplo: Madrid y Santiago de Chile), debido a que el aire fro de las laderas desplazaal aire caliente de la cuenca provocando el gradiente positivo de temperatura.Generalmente, la inversin trmica se termina (rompe) cuando se calienta el suelo yvuelve a emitir calor, lo cual restablece la circulacin normal en la atmsfera.
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Figura 1.- Efecto de la inversin trmica
El problema se presenta cuando se emiten contaminantes al aire en condiciones deinversin trmica, ya que stos se acumulan localmente debido a que los fenmenos detransporte y difusin ocurren de forma demasiado lenta, comprimiendo la capa de airefro a la capa inferior con los contaminantes contra el suelo, con lo cual la concentracinde los gases txicos puede llegar a alcanzar valores hasta 14 veces por encima de los
normales (figura 2).
Figura 2.- Efecto contaminante de la inversin trmicaCondiciones de inversin trmica de larga duracin con contaminantes de dixido de azufre y partculas de holln causaron lamuerte de miles de personas en Londres (1952) y en el Valle de Ruhr (1962).
El efecto de isla de calor es especfico del ambiente urbano: El pavimento, la ausenciade aire en movimiento, y la gran cantidad de construcciones, provocan unaconcentracin de calor superior al registrado en las reas rurales que rodean la ciudad. Asu vez, el calor recibido durante el da es retenido durante la noche por un espacio de
tiempo mayor en el rea urbana que en la rural, lo que da origen a un ciclo cerrado decirculacin del aire que favorece la concentracin de los contaminantes (figura 3).
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Figura 3.- Efecto de isla de calor
El efecto final, en ambos casos, es la concentracin de contaminantes en sobre
las ciudades, efecto especialmente notable sobre las de mayores dimensiones, con
importante actividad industrial, y rodeadas de reas montaosas, por ejemplo, Santiago
de Chile.
Un ejemplo real del efecto de inversin trmica sobre una ciudad
Atmsfera y salud humana
Aunque pueda parecer obvio, el aspecto ms importante de la atmsfera, es que sta es
vital para la respiracin de los seres vivos. Como consecuencia de esta situacin, unabaja calidad de la atmsfera, es decir, el hecho de que su composicin se aparte dedeterminados estndares, puede provocar enfermedades o incluso la muerte. Ahora bien,la pregunta importante es: cuales son los factores primordiales que pueden afectar a lasalud?
Gases
La dispersin de gases distintos a los habituales en la atmsfera es un factor muy
importante a considerar. Esos gases contaminantes pueden ser de dos tipos: gases
contaminantes primarios, es decir, que se emiten de esa forma a la atmsfera, y gases
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contaminantes secundarios, que se forman a partir de reacciones que implican a los
primarios. Los ms importantes, sus orgenes y efectos son:
CO2: Es un gas comn en la atmsfera, pero su excesiva abundancia puede ser
letal, por bloquear las funciones respiratorias, induciendo la muerte porasfixia. Esto ltimo puede producirselocalmente por acumulacin deCO2en lugares cerrados, sobre todo si hay algn foco local: combustin.Tambin la actividad volcnica suele producir la emisin de enormesvolmenes de este gas, en forma de emanaciones que pueden llegar a serletales (caso del Lago Nyos, en Camern). Otro efecto importante de estegas es el temido efecto invernadero, debido a su acumulacin en laatmsfera a gran escala, produciendo un oscurecimiento de la capaatmosfrica que permite la entrada de la radiacin solar, pero no la salidadel calor emitido por el terreno como consecuencia de esta irradiacin.Con respecto a su origen antropognico, se emite como consecuencia
todos los procesos que implican combustin: a gran escala, en laobtencin de energa elctrica a partir de combustibles fsiles, y en losvehculos de transporte. En el mbito minero, afecta tanto a lasexplotaciones de carbn, como a la utilizacin de maquinaria pesada congran consumo de combustibles derivados del petrleo, principalmentediesel en este caso.
CO: Es un gas muy poco comn en la atmsfera natural, y que se forma comoconsecuencia de combustiones incompletas, en atmsferas cerradasempobrecidas en oxgeno. Es mucho ms letal que el dixido de carbono.Una concentracin de 0,25-0,50% de CO en el aire deja sentir susefectos txicos.
SOx: Reciben esta denominacin genrica los distintos compuestos resultado dela combustin de compuestos sulfurados: SO, SO2, SO3, .... Son muycomunes como producto de la combustin de combustibles fsiles, y dela metalurgia de sulfuros por calcinacin (pirometalurgia). Su principal
problema es que reaccionan con el agua, incluso con el vapor de aguaatmosfrico, para dar origen a cido sulfrico, en reas con granactividad industrial o con trfico muy denso. La lluvia cida es el msespectacular de los fenmenos asociados a este proceso. La otra fuenteimportante de xidos de azufre es la actividad volcnica. En concreto, lalluvia cida es una consecuencia de la reaccin entre este tipo decontaminantes y el agua de lluvia, a travs de las siguientes reacciones,formadoras de aniones cidos:
SO2 (g) + H2O(l) SO2(l)
SO2(l) + 2H2O(l) H3O+ + HSO3
-
HSO3- + H2O(l) H3O
+ + SO32-
NOx: Al igual que los anteriores, se trata de distintos compuestos de nitrgenooriginados durante procesos de combustin. Su presencia en la atmsferarepresenta un problema porque favorece la formacin de otrosimportantes contaminantes, como el ozono o los aldehdos.
Ozono: El oxgeno triatmico se forma en la atmsfera como consecuencia de
diversos procesos, bajo la accin de la energa fotoelctrica; p.ej.:NO2 + hv (menos de 310 nm) O + NO
http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Nyos.htmlhttp://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Nyos.html -
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O + O2 O3(hv: energa fotoelctrica)
En concreto, se requiere siempre radiacin ultravioleta de longitud de ondamenor de 242 nm, para descomponer la molcula diatmica de oxgeno, base dela formacin de este gas. Se forma en grandes cantidades cuando tenemos una
radiacin ultravioleta considerable, y una alta concentracin de nitrgeno, comola que puede llegar a darse sobre las ciudades como consecuencia de losfenmenos de contaminacin urbana (no confundir con el ozono de las capasaltas de la atmsfera). Se trata, por tanto de un contaminante secundario, cuyoefecto es oxidante, y por tanto, bastante agresivo con muchos seres vivos a partirde determinadas concentraciones.Hidrocarburos: se forman como consecuencia de la combustin incompleta de
gasolinas, y algunos tienen demostrados efectos cancergenos: benceno,butadieno.
Aldehdos: Son tambin contaminantes secundarios, originados a partir de loshidrocarburos formados en la combustin de gasolinas; p.ej.:
CH4 + 2O2 + 2 NO H2O + HCHO (formaldehdo) + 2 NO2Son molculas irritantes, especialmente para los ojos.
Sales
La presencia de sales en la atmsfera ha de estar ligada, inevitablemente, a la presenciade abundante agua, en forma de aerosoles. En concreto, las ms comunes son las salesde origen marino, en el aire cargado de gotitas de agua relacionado con la accin deloleaje.
En el caso de la minera, es tambin relativamente frecuente la formacin de aerosoles,ya sea como consecuencia de regado de pistas, o como consecuencia de voladuras enreas no secas (muy poco comn), o como consecuencia de riegos durante procesos dehidrometalurgia. Este ltimo caso puede llegar a ser bastante problemtico, pues duranteestos procesos se emplean compuestos de alta toxicidad, como el cianuro de sodio(NaCN) en la pilas de lixiviacin aurfera, o el cido sulfrico (H2SO4), para lalixiviacin en pila de oxidados y sulfuros de cobre.
Partculas
Las partculas que llegan a la atmsfera constituyen lo que denominamos vulgarmente
polvo en suspensin. Su efecto principal es el de oscurecimiento de la atmsfera, perotiene o puede tener, en funcin de distintos parmetros, efectos notables sobre la saludde los que lo inhalan. Hay dos cuestiones especialmente relevante en este sentido: lagranulometra de las partculas, y su composicin. En lo que se refiere a lagranulometra, las partculas de polvo pueden tener tamaos muy variables, en funcinde la energa que las sustenta. Estaenerga puede ser un fuerte viento, o la fuerza de unaerupcin volcnica,o una voladura de rocas. En cualquier caso, las partculas detamaos menores se mantienen sistemticamente durante periodos de tiempo ms largosque las mayores. Las ms pequeastienen mayores tiempos de residencia en laatmsfera, aunque todas tienden a sedimentarse en cuanto la energa de sustentacindisminuye lo suficiente o cesa. En concreto, las de tamao inferior a 2.5 m presentan
los mayores tiempos de residencia, con diferencia respecto a las de mayor tamao. Estohace que a menudo se estudie la distribucin de estas partculas, que pueden tener
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procedencias remotas. Otra cuestin, que afecta especialmente a la salud, es que laspartculas de tamao inferior a 10 m son capaces de alcanzar las zonas ms profundasdel sistema respiratorio (pulmones), mientras que las de tamao mayor suelen quedarretenidas en el tracto respiratorio. Las menores, por tanto son susceptibles de causarmayores daos orgnicos. Por otra parte, las partculas de estos tamaos menores se
suelen originar casi exclusivamente por efecto de procesos de combustin, por lo quesuelen ser partculas asociadas a contaminacin industrial o urbana.Las partculas de tamaos mayores tienen a depositarse con mayor facilidad, y sedenominan partculas sedimentables. El principal problema que plantean es desuciedad, que puede combinarse con otros fenmenos, como puede ser su alteracin encontacto con el agua, generando compuestos de mayor o menor toxicidad ambiental.La cuestin composicional tiene tambin una gran importancia, puesto que algunas
partculas pueden producir efectos muy nocivos. Determinados asbestos puedenproducirasbestosis y la slice, silicosis. En otros casos, contienen metales pesadossusceptibles de producir enfermedades concretas: el plomo (a travs de combustin degasolinas) produce saturnismo, el mercurio produce hidrargirismo, etc.
Emisiones mineras a la atmsfera
La minera produce una serie de emisiones a la atmsfera, en diferentes formas, tantoslidas (polvo, fundamentalmente durante las voladuras, pero tambin durante la cargay el transporte), gases (pirometalurgia, escapes de vehculos, gases liberados durantealgunos procesos concretos), ruidos (voladuras, maquinaria, lanza trmica), y ondaarea.
Emisiones slidas
El polvo emitido por la minera tiene su origen en la disgregacin de las rocas durantesu preparacin, o en el levantamiento de partculas de los caminos durante los procesosde transporte(camiones pesados).
En el primer caso, el origen del polvoa su vez puede variado:
Puede ser producido durante una voladura. A su vez, si procede de
minera subterrnea, se emitir a la atmsfera a partir de uno o varios
puntos definidos: las chimeneas de ventilacin y los pozos de circulacin
de aire. Si procede de explotaciones a cielo abierto, provendrde todo un
frente de explotacin, ms o menos extenso (decenas de metros de
longitud). En cualquier caso, es prcticamente imposible evitar su
emisin, puesto que afectar, por principio bsico, a roca seca, sin
posibilidad de un humedecimiento rpido que evite la dispersin. Solo en
la minera subterrnea podra evitarse su salida, mediante filtros en los
puntos de salida. Desafortunadamente tales filtros tienden a ser evitados
para favorecer la rapidez de la limpiezadel polvo generado en el interior
http://www.mesotelioma.com/Asbestos/9.shtmlhttp://www.oshainfo.gatech.edu/silica-span.htmlhttp://iibce.edu.uy/2001-04/plomo.htmlhttp://www.gama-peru.org/jornada-hg/espanol.pdfhttp://www.gama-peru.org/jornada-hg/espanol.pdfhttp://iibce.edu.uy/2001-04/plomo.htmlhttp://www.oshainfo.gatech.edu/silica-span.htmlhttp://www.mesotelioma.com/Asbestos/9.shtml -
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de la mina durante la voladura. La composicin de este polvo ser la
misma que la de la roca volada, con lo que a menudo se tratar de roca
con componentes minerales problemticos, conteniendo minerales
oxidables, con metales pesados, etc.
Puede ser el polvo generado durante el proceso de carga. En este caso
puede ser ms sencillo su retencin, simplemente mediante el regado de
los frentes de carga durante el proceso. La composicin es la misma que
en el caso anterior, es decir, la correspondiente a la de la mineralizacin
y/o su roca de caja.
Otra posibilidad corresponde al polvo generado durante el proceso de
transporte, en su doble vertiente de polvo que pueda escaparse del
elemento de transporte (camin o cinta transportadora,
fundamentalmente) y polvo levantado por el medio de transporte (solo en
el caso de los camiones). En el caso de los camiones, se produce una
mezcla entre partculas procedentes del yacimiento y las procedentes de
la pista, aunque en ambos casos es relativamente sencillo evitar
parcialmente el problema, cubriendo adecuadamente la caja del camin
(problemtico en los de mayores dimensiones), o regando la carga, as
como mediante el riego continuo de la pista de rodadura. En el caso de
las cintas, hay que trabajar tambin con material humedecido, o recurrira
instalaciones de mayor coste, cerradas para evitar los escapes de polvo
(ENCASUR, carretera de Crdoba-Puertollano).
Otra fuente muy importante de polvo son los procesos de molienda. Aqu
es fundamental disponer de una instalacin adecuada que evite en loposible los escapes de polvo, puesto que no suele ser posible trabajar con
material hmedo, al menos en las instalaciones convencionales.
Gases
Las emisiones mineras de gases a la atmsfera pueden ser de varios tipos: Gases de combustin de la maquinaria implicada en el proceso minero.
Son los gases habituales ligados a la combustin de hidrocarburos:gasolinas, diesel, pero que al implicar a maquinaria pesada, suelen ser de
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gran volumen. En algunos casos, se minimiza a travs de la utilizacin de
grandes equipos elctricos, con el inconveniente de su menor autonoma
(dmpers tipo trolebs, palas elctricas, LHDs). En otros casos, el
problema se puede minimizar a travs de un mantenimiento adecuado de
los motores, para disminuiren lo posible las emisiones.
Gases liberados durante el proceso de extraccin. Los ms comunes son
los que se liberan en la explotacin del carbn, fundamentalmente CO2 y
CO y el famoso gris, mezcla altamente explosiva de metano y aire.
Tambin entran en esta categora los gases contenidos en las aguas que
se explotan para la obtencin de energa geotrmica, aunque puede haber
otros, correspondientes a gases contenidos en determinadasmineralizaciones, siempre en cantidades poco significativas, por lo
general.
Gases implicados en las voladuras. Son consecuencia de la deflagracin
del explosivo, aunque su volumen no suele ser tan importante como para
producir efectos de consideracin.
Gases implicados en procesos directamente relacionados con la actividadminera: combustin de carbn (COx, NOx, SOx), pirometalurgia (SO2).
Aerosoles
Como ya se ha indicado, la formacin de aerosoles cargados en compuestos que puedanrepresentar un riesgo ambiental puede darse durante la explotacin, pero sobre todo,durante procesos de hidrometalurgia. Estos procesos implican el riego por aspersin de
pilas de mineral con compuestos a menudo de alta toxicidad (sulfrico para la
extraccin de algunos elementos, como el cobre; cianuro para la extraccin del oro), conlo cual la presencia de viento puede favorecer la dispersin de estos aerosoles a grandesdistancias. Actualmente se empieza a emplear sistemas de riego que eviten estefenmeno: sistemas tipo gota a gota, a travs de conducciones internas de la pila delixiviacin, ms que mediante riego por aspersin.
Ruido
El ruido es otra forma de contaminacin: la contaminacin acstica. Los efectos quepuede llegar a producir son los siguientes:
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a) Efectos sobre las personas:- Fisiolgicos, como la sordera que se produce en personas sometidas a
fuertes niveles de ruido durante tiempos prolongados.
- Psicolgicos, provocados por la interferencia sobre lascomunicaciones y el descanso.
- Empeoramiento de las condiciones de trabajo, con el consiguiente
aumento del riesgo de accidentes y disminucin del rendimiento.
- Efectos subjetivos, provocados por la molestia que produce estar
sometido a ruidos.
- Sobre la salud: el ruido puede provocar desorganizacin visual,
taquicardias, e incluso puede afectar a los procesos digestivos.
b) Efectos sobre la fauna:- Sobresaltos y movimientos bruscos provocados por ruidos
intensos y puntuaales.
- Alteracin de las costumbres de apareamiento (ruidos durante la
poca del celo)
- Abandono de nidos durante la cra por parte de los progenitores.
La minera contribuye a este tipo de contaminacin mediante diversos mecanismos:
Voladuras. Las explosiones implicadas en stas producen un ruido de
intensidad muy alta, aunque de escasa duracin, que solamente puede ser
evitado como molestia a las personas localizando las poblaciones a
distancia suficiente de las explotaciones mineras, lo cual a veces no es
posible. Dado el valor localizado de la minera: el yacimiento est
donde est y punto, la situacin inversa (traslado de la mina) no es
posible.
Trfico pesado. Los vehculos implicados en la minera a cielo abierto
producen ruidos continuos de cierta intensidad, que es necesario atenuarmediante medidas de proteccin individuales para los trabajadores en
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proximidad inmediata al proceso de carga y transporte. Tambin un
mantenimiento adecuado de la flota de vehculos debe contribuir a
atenuar este factor.
Otra maquinaria. La maquinaria de preparacin de menas (plantas de
flotacin, fundamentalmente) es tambin a menudo fuente de ruidos
importantes. En este caso, un diseo adecuado de las instalaciones, con
pantallas acsticas entre ellas y las reas ms pobladas, as como la
utilizacin de medidas adecuadas de proteccin individual atenan esta
problemtica.
Otros ruidos. En determinados casos pueden existir otras fuentes de
ruido: martilleo en cantera, corte con lanza trmica, etc. En cada caso, el
estudio de su problemtica debe permitirsu atenuacinen lo posible.
En el aspecto legal, el ruido soportable durante el trabajo viene regulado por muydiversos decretos y normativas de todos los mbitos: internacional, nacional,autonmico, e incluso en algunas industrias, en el mbito de la propia normativa internade cada empresa. La norma de nivel nacional ms general es el RD 1316/1989 de 27 deoctubre, sobre proteccin de los trabajadores frente a los riesgos derivados deexposicin al ruido durante el trabajo. Dicho Real Decreto, establece como umbral de
referencia que el nivel diario equivalente, o el nivel de pico sean superiores a 80 dBA y140 dB, para llevar a cabo controles peridicos de la capacidad auditiva de lostrabajadores. Los valores dbA corresponden a medidas filtradas para simular lasensacin acstica humana.En cuanto a las medidas que pueden adoptarse para el control del ruido, se puedeagrupar en tres grandes grupos en funcin de sobre qu acten:
1. Medidas que actan sobre la causa que produce el ruido
2. Medidas que actan sobre la fuente emisora del ruido
3. Medidas destinadas a absorber o atenuar el ruido en su camino entre la
fuente de emisin y el receptor.
Los dos primeros apartados se abordan a travs de la eleccin de equipos poco ruidosos,observando las especificaciones tcnicas de los mismos durante su adquisicin.Tambin es muy importante realizar una correcta labor de mantenimiento de los equiposque asegure su correcto funcionamiento.El punto 3 se resuelve total o parcialmente mediante el empleo de las denominadas
pantallas o barreras acsticas, que se interponen entre la fuente emisora y el receptor,
con objeto de absorber el ruido y hacer que ste tenga que recorrer una mayor distanciahasta llegar al rea afectada, con lo que se ve atenuado. Estas pantallas pueden ser de
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varios tipos: prefabricadas, resaltes de tierra, o vegetacin. En cada caso se puedenemplear unas u otras en funcin de parmetros como la mayor o menor necesidad deatenuar de forma considerable el ruido, o la integracin paisajstica del elemento, queser siempre menos problemtica en el caso de empleo de vegetacin.
Onda area
La onda area se produce como consecuencia de las explosiones de las voladuras, y esuna onda de presin generada por la energa de rotura de sta, que se propaga por el aireatenundose con la distancia, generando las vibraciones que se manifiestanfundamentalmente en los cristales.Como medida de prevencin, y siempre y cuando las condiciones del terreno lo
permitan, se puede disear la explotacin de forma que parte de la topografa original se
preserve, creando un efecto pantalla frente a este efecto, as como con respecto al ruido.
Control de la contaminacin atmosfrica
El control de emisiones a la atmsfera est regulado legalmente, de forma que no sepueden emitir determinados gases o cantidades de partculas por encima dedeterminados mrgenes establecidos, para evitar o minimizar en lo posible los riesgosderivados de la presencia de los mismos en el aire que respiramos.
Desde este punto de vista legal, por otra parte, se establecen dos conceptos
diferenciados: Emisin e Inmisin. En concreto, la Ley de Proteccin del Ambiente
Atmosfrico recoge las siguientes definiciones:
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Nivel de emisin: Cuanta de cada contaminante vertido
sistemticamente a la atmsfera en un perodo de tiempo determinado,
medido en las unidades de aplicacin que correspondan a cada uno de
ellos. En otras palabras, "lo que sale de la chimenea", atribuible en
exclusiva a sta.
Nivel de inmisin: Lmite mximo tolerables de presencia en la
atmsfera de cada contaminante, aisladamente o asociado con otros en su
caso. Es decir, la contaminacin registrada en el exterior, a cierta
distancia del foco, producto de las emisiones de distintos focos.
Por otra parte, est la legislacin sobre el control de emisiones de gases a la atmsfera,que es muy amplia, sustancindose en numerosos decretos y rdenes, ya que hayreglamentacin especfica para las instalaciones existentes, instalaciones nuevas,instalaciones de incineracin, grandes instalaciones de combustin, refineras, etc. Enconcreto, algunas instalaciones tienen definidos sus lmites de emisin de forma
particular, por ejemplo a travs de Resoluciones de la Direccin General de la Energa(las muy viejas) y a travs de las Declaraciones de Impacto Ambiental (las muy nuevas)En un futuro prximos los lmites de emisin sern definidos en las AutorizacionesAmbientales Integradas.Para conocer el estado de la atmsfera y sus posibles efectos sobre la salud humana, sellevan a cabo mediciones a muy diversas escalas, desde las medidas personales
mediante dispositivos porttiles, hasta dispositivos automticos de control en continuo,que incluso pueden remitir la informacin correspondiente a un centro de control ms omenos remoto. Incluso recientemente se estn poniendo a la venta medidoresdomsticos de la calidad del aire.Las medidas personales pueden ser muy variadas, pero las que ms se utilizan son lasque identifican concentraciones de gases determinados por encima de un umbral dereferencia. En minera de interior se usan sobre todo para detectar concentraciones deCO2 y CO, o de otros gases que puedan liberarse durante las voladuras (p.ej., gases de lavoladura de rocas). En cada caso pueden utilizarse unos u otros sensores, en funcin dela naturaleza del mineral o roca explotados: en minas de carbn puede ser interesantedetectar el gris; en las de mercurio, las concentraciones altas de vapor de este
elemento, etc.Para la medida de contenido en gases se utilizan diversos tipos de dispositivosmedidores, en general en continuo, dotados de bombas aspirantes de caudal constante, yde una unidad ms o menos compleja de medicin del o de los parmetroscorrespondientes.Por su parte, para la caracterizacin de las partculas en suspensin existen medidoresen continuo que permiten determinar su proporcin en el aire, y medidores basados enla toma de muestras discretas y su posterior anlisis, fsico y/o qumico.Los medidores en continuo son del mismo tipo que los utilizados para gases, basados enla aspiracin a caudal constante del aire atmosfrico y la determinacin de loscorrespondientes parmetros mediante tcnicas diversas.
En cuanto a la toma de muestras discretas, a su vez puede ser de dos tipos diferentes:muestras obtenidas mediante el filtrado de aire, y muestras de partculas sedimentadas.
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El filtrado se realiza con dispositivos que hacen pasar a travs de un filtro un
caudal constante de aire durante un periodo de tiempo determinado. La
cantidad de partculas presentes en el aire se determina por diferencia de
peso entre el filtro limpio y el filtro ya utilizado. Adems, sobre las
partculas retenidas se puede realizar anlisis qumico, aunque no medir
parmetros fsicos, ya que las partculas se extraen mediante la combustin
del filtro, lo que modifica este tipo de parmetros.
Las partculas sedimentadas se toman mediante un dispositivo denominado
standard gauge, consistente en un embudo de porcelana de superficie
expuesta a la intemperie conocida, y con un recipiente inferior. La muestra
se toma peridicamente (a diario, semanalmente, o mensualmente) medianteun frasco lavador, arrastrando las partculas al recipiente. De esta forma
obtenemos la posibilidad de realizar todo tipo de determinaciones, tanto
fsicas como qumicas, de las partculas y de su evolucin temporal.
Con estas mediciones se pretende conocer con el mayor detalle la calidad del
aire, y poder obrar en consecuencia, limitando especialmente las emisiones procedentes
de las reas industriales y mineras que puedan existir en el entorno urbano durante los
periodos de mayor concentracin de partculas, y considerando las zonas urbanas de
mayor riesgo frente a estos fenmenos de contaminacin.
El tratamiento de los datos se hace en las estaciones de control
correspondiente, y puede llevarse a cabo de dos formas:
a. Seguimiento en continuo de cada estacin de control de forma ms o
menos independiente, de manera que se conozca la evolucin temporal
del estado de la atmsfera en cada punto. Se lleva a cabo cuando el
origen y distribucin de los contaminantes es bien conocido, y lo que se
pretende es identificar aumentos significativos que puedan resultar en
afecciones a las personas.
b. Realizacin de mapas de distribucin de los contaminantes en un
momento determinado. Se hacen fundamentalmente para identificar la
distribucin espacial y la(s) posible(s) rea(s) fuente(s) del o los
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contaminantes. Suelen realizarse de forma seriada en distintos
momentos, para poder identificar tambin las variaciones temporales.
Bibliografa
ANDREWS, J.E.; BRIMBLECOMBE, P.; JICKELLS, T.D.; LISS, P.S.:AnIntroduction to environmental chemistry (Blackwell Science).ANGUITA: Procesos Geolgicos externos y Geologa Ambiental (Madrid, Ed. Rueda).HARDY: El libro del clima (Ed. Orbys).TOHARIA: Tiempo y clima (Barcelona, Ed. Salvat Aula Abierta).RUZA TARIO: Tratado del Medio Ambiente (Madrid, Ed Lafer).WARNER:Anlisis de Contaminantes del aire (Ed. Paraninfo).
http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Nyos.html
http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/ATM_CHEM/destructive_ozone.htmlhttp://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/ATM_CHEM/protective_ozone.htmlhttp://volcano.und.nodak.edu/vwdocs/Gases/man.htmlhttp://www.sagan-gea.org/hojared/portada1.htm
http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Nyos.htmlhttp://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/ATM_CHEM/destructive_ozone.htmlhttp://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/ATM_CHEM/protective_ozone.htmlhttp://volcano.und.nodak.edu/vwdocs/Gases/man.htmlhttp://www.sagan-gea.org/hojared/portada1.htmhttp://www.sagan-gea.org/hojared/portada1.htmhttp://volcano.und.nodak.edu/vwdocs/Gases/man.htmlhttp://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/ATM_CHEM/protective_ozone.htmlhttp://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/ATM_CHEM/destructive_ozone.htmlhttp://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Nyos.html -
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3.- Minera e hidrosfera
Fsico-qumica de las aguas naturales
Parmetros fsico-qumicos
Parmetros biolgicos
El agua y la salud humana
Minera y aguas
Drenaje cido de mina
Medidas de control y prevencin
3.- Minera e hidrosfera
Al igual que sobre el aire que compone la atmsfera, la minera tambin puede tenerefectos de consideracin sobre las aguas que componen la hidrosfera. La minera
produce o puede producir efectos importantes sobre los ros, aguas subterrneas, y aguasde mares semicerrados (p.ej., Mediterrneo, Caspio), y en menor medida sobre losocanos mayores, debido al enorme volumen de agua que contienen.
Fsico-qumica de las aguas naturales
El agua es un componente vital que participa en prcticamente todos los procesosbiolgicos, y es soporte de la vida de muchos organismos. Por ejemplo el agua de losmares alberga al fitoplancton, que a su vez es la principal fuente de oxgeno del planeta.Por otra parte, el agua tambin contiene oxgeno molecular (O2), que es vital para larespiracin de vertebrados (p.ej., peces) e invertebrados (p.ej., moluscos) acuticos. La
prdida de oxgeno en ros y lagos como consecuencia de la eutrofizacin conlleva lamuerte de los organismos que sustentan esos ecosistemas.Por otra parte, el hombre utiliza las aguas naturales en multitud de aplicaciones, tanto decarcter urbano (bebida y usos domsticos en general), como industriales (usos
http://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#fqaguas#fqaguashttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#param#paramhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#parambiol#parambiolhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#aguaysalud#aguaysaludhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#minyagua#minyaguahttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#dam#damhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#medidas#medidashttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#medidas#medidashttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#dam#damhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#minyagua#minyaguahttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#aguaysalud#aguaysaludhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#parambiol#parambiolhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#param#paramhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM3.htm#fqaguas#fqaguas -
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variadsimos) o agrcolas (regados, bebida del ganado). De esta forma, su calidad es unfactor muy importante a controlar para adecuar su potenciales usos.
Las aguas de una determinada regin pueden ser de dos tipos: superficiales y
subterrneas. A su vez, las aguas superficiales pueden encontrarse formando parte de
ros, lagos, embalses, y mares, y se encuentran en contacto permanente con la
atmsfera, mientras que las aguas subterrneas tienen una problemtica muy distinta.
Son acumulaciones en el subsuelo de aguas de procedencias muy diversas, que pueden
tener dinmicas muy variadas en el detalle: existen acuferos confinados, que pueden
contener aguas muy antiguas (acuferos de decenas o centenares de miles de aos),
acuferos krsticos con una dinmica muy rpida, acuferos asociados a cursos fluviales,
ligados a la dinmica del ro correspondiente.
Se pueden considerar dos factores de calidad, que se denominan Calidad Qumica delAgua y Calidad Biolgica del Agua. Estos factores estn influenciados por lascondiciones naturales de la regin y por los factores antropognicos, es decir, por el tipode actividad humana existente en la zona. Los parmetros ms significativos aconsiderar son los siguientes:
pH: Es la medida de la acidez del agua, expresada por una escala entre 1 y 14, de formaque el valor 1 indica condiciones de mxima acidez, y 14, de alcalinidad extrema
(pH = -log [H+]). El valor de 7 indica la neutralidad, y es el ms deseable, por logeneral, para la mayor parte de las aplicaciones. Los valores ms distantesindican alta reactividad, y son siempre indeseables pues suelen llevar asociadosotros problemas, como un alto contenido en sales (y a menudo en metales
pesados), debido precisamente a dicha reactividad.
Temperatura: Constituye otro tipo de contaminacin de las aguas, denominadacontaminacin trmica. Naturalmente, depende del nivel trmico del aire en elentorno (o de las rocas-almacn [reservoirs], en las aguas subterrneas), aunqueen ocasiones presenta condicionantes propios, ya sean naturales (aguastermales), o antrpicos (industrias que implican el calentamiento de aguas:centrales trmicas). Al igual que en caso anterior, a menudo implica tambinotros problemas, debido a la relacin que se establece entre temperatura ysolubilidad de sales y gases: como muestra la figura 1, a mayor temperaturamayor solubilidad de iones, y menor en gases, factores ambos que degradan lacalidad de las aguas, ya que aumentan su dureza y dismunuyen la capacidad dedisolucin de oxgeno.
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Figura 1.- Relacin entre temperatura y solubilidad de sales y gases.
Contenido en gases: La proporcin de gases disueltos en las aguas naturales dependede factores diversos, entre ellos la temperatura, la presin (sobre todo en aguassubterrneas) y la presencia de gases en la atmsfera en contacto. Los contenidosnormales se muestran en la tabla adjunta. De entre estos valores convienedestacar el papel de CO2, puesto que supone la posibilidad de formar cidocarbnico, un cido dbil pero cuya abundancia hace que sea el principal factorde reactividad qumica de las aguas naturales a travs de la reaccin CO2 + H2O H2CO3. Tambin tiene importancia, sobre todo a partir de ciertos niveles, la
presencia de SO2, que origina condiciones cidas. El dixido de azufre esbastante soluble, de tal manera que se disuelve en el agua que se condensaalrededor del particulado areo: SO2 + H2O = H
+ + HSO3-
Con respecto al oxgeno, existen dos fuentes para la incorporacin de ste a las
aguas superficiales: a) la atmsfera; y b) la fotosntesis. El oxgeno atmosfricose introduce en el agua debido a las perturbaciones fsicas, tales como olas o
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turbulencias, que permiten atrapar a este elemento en su forma molecular (O2).La cantidad de oxgeno disuelta en el agua est limitada por parmetros fsicostales como la temperatura y la presin atmosfrica. Para una presin constante, amayor temperatura menos solubilidad. Otros factores que limitan ladisponibilidad de oxgeno en el agua son los biolgicos y bioqumicos, e
inorgnicos. Los primeros guardan relacin con la respiracin de los organismosacuticos (p.ej., peces), y la descomposicin de stos en condiciones oxidantes(paso de compuestos tipo CHn a CO2). Entre los inorgnicos debemos destacarlos procesos de oxidacin de compuestos reducidos (p.ej., paso de pirita [FeS2] acompuestos tipo goethita [FeOOH]). Como datos concretos, los peces requierenunas 5-6 ppm de oxgeno disuelto para su actividad normal. Niveles del orden de3 ppm son ya crticos, y entre 1-2 ppm un ro no puede sostener un ecosistemaque incluya peces.
Los contenidos en CO2 son fuertemente dependientes de dos parmetros: a) la
temperatura (observar la apertura de una bebida gaseosa fra y otra tibia), y 2) la
acidez del medio (relaciones de equilibrio H2O-CO2-H2CO3). En aguas clidas gran
parte del CO2 escapa a la atmsfera. Por el contrario, en aguas fras el CO 2 se
disuelve de la siguiente manera:
CO2 + H2O H2CO3
A su vez, el cido carbnico sufre una primera disociacin del tipo:
H2CO3 H+ + HCO3
-
Aqu es donde interviene el segundo parmetro, la acidez. En condiciones normales, losiones bicarbonato permiten tamponar de manera natural las aguas. Sin embargo,si aumenta bruscamente la acidez de las aguas, la concentracin de in
bicarbonato disminuir fuertemente en relacin con la reaccin anterior. Estoimplica que la capacidad natural de tamponar decrece tambin en similar
proporcin.
Contenido en sales: Las aguas naturales siempre presentan un cierto contenido en sales,necesarias como nutrientes para la mayor parte de los organismos vivos. Laconductividad del agua es una medida que nos relaciona la capacidad del aguanatural para conducir la electricidad en respuesta al contenido total en sales que
presenta (dureza del agua). La conductividad es un parmetro aproximativo,pero muy til por lo fcil que resulta su medida. El contenido en sales implica lapresencia de aniones y cationes, que tienen dos orgenes: reacciones deequilibrio gases-agua, y disolucin de los compuestos solubles de las rocas delentorno. De esta forma, los aniones ms comunes son bicarbonato (HCO3
-),sulfato (SO4
2-) y cloruro (Cl-), y los cationes, Ca2+, Mg2+ y Na+. Especialmenteimportante es el contenido en algunos aniones nutrientes: en concreto, fosfatos
(PO43-
) y nitratos (NO3-
) que son esenciales para la vida de las plantas. Sinembargo, la excesiva abundancia de estos ltimos produce el fenmeno
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denominado eutrofizacin, que implica el crecimiento explosivo de laspoblaciones de algas y la subsiguiente eliminacin del oxgeno (ya que esconsumido prioritariamente por stas). Otro proceso asociado es elobscurecimiento de la masa de agua, lo que limita la zona ftica (zonailuminada), y por lo tanto la fotosntesis de otras plantas acuticas.
Slidos en suspensin: Las aguas contienen partculas en suspensin, que sonarrastradas por la dinmica correspondiente y producen la turbidez ms evidente.Son de dos tipos: suspensiones (geles en el estado de sol), y partculas en sentidoestricto (partculas slidas arrastradas). Las partculas en suspensin constituyenun problema en cuanto a la calidad del agua no solo por su presencia, queconstituye un factor negativo sobre todo de cara a su aspecto, sino tambin
porque a menudo a estas partculas slidas se adhieren (adsorcin, absorcin)una gran cantidad de contaminantes: metales pesados como el plomo o elmercurio, bacterias, etc. En este sentido, las arcillas, por sus particulares
propiedades estructurales (armazn en capas, desequilibrio de cargas) juegan unpapel muy importante. Otra cuestin importante se refiere a su granulometra:
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Figura 2.- Tipos de partculas arrastradas por el agua, en funcin de su granulometra.
Contenido orgnico: El contenido de las aguas naturales en materia orgnica puedetener muy diversas causas, antropognicas (tabla) o naturales.
Fuente o actividad Contaminante orgnicoDesechos humanos Deposiciones, urea
Desechos alimenticiosAzcares, almidones, alcoholes, grasas,
aceites, etc.Basura
Papel, telas, cscaras, hojas de te, cafmolido, cscaras, etc.
Higiene Jabones, detergentes, champAgricultura Pesticidas, fertilizantes
Actividades industriales Muy importantes y variados
Industria farmacutica y petrolferaGama muy amplia de diferentes
contaminantes
Otras industriasProducen por lo general concentraciones
muy elevadas de un nico tipo decontaminantes
Procesadoras de papel CelulosaMataderos Sangre, restos orgnicos
Fabricacin de alimentos Azcar
Estos componentes plantean una problemtica doble: por un lado, pueden serperjudiciales, o producir efectos adversos aunque no txicos: olor, color. Por otra parte,constituyen la base de la alimentacin de algunos microorganismos, produciendo su
proliferacin: ver figura
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Figura 3.- Variacin del tipo de contenido biolgico en un ro al alejarnos
de un foco de aporte de contaminantes orgnicos.
Este tipo de actividad biolgica supone la degradacin de la materia orgnica, dandoorigen, por lo general, a compuestos simples de menor toxicidad, lo que hace quedecrezca progresivamente la concentracin inicial de contaminantes orgnicos, y enltimo trmino, de los microorganismos al faltar sus nutrientes. Estos procesos tambin
pueden producir un consumo anmalo de oxgeno, debido a que la reaccin general
implicada es: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O. El oxgeno que se consume en esta reaccines el oxgeno disuelto, necesario para todas las especies que viven en el agua.
Los parmetros que miden la calidad del agua desde el punto de vista biolgico
son la Demanda Biolgica de Oxgeno (DBO), la Demanda Qumica de Oxgeno
(DQO), y el Carbono Orgnico Total (COT). Los dos primeros establecen la cantidad de
oxgeno que requerira la materia orgnica presente en el agua:
DBO: Demanda biolgica de oxgeno. Es el parmetro que representa el
requerimiento de oxgeno producido por la biodegradacin de la materia
orgnica contenida en el agua. Es una medida inexacta, pero de gran
importancia, porque indica de forma indirecta la cantidad de materia
orgnica biodegradable que contiene el agua. Se determina de diversas
formas, expresndose en cada caso como parmetros distintos: por
ejemplo, el DBO5 representa el consumo de oxgeno provocado por la
biooxidacin de una muestra de agua a 20C durante 5 das.
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DQO: Demanda qumica de oxgeno. Es la cantidad de oxgeno (mg/l)
consumido en medio sulfrico y con dicromato potsico que es necesaria
para la oxidacin de la materia mineral y orgnica, biodegradable o no,
presente en las aguas residuales. Es una medida ms exacta de la
cantidad de materia orgnica presente en el agua.
Carbono orgnico total (COT). Es una medida que tiende a sustituir a la
del DQO, y representa el carbono orgnico total, medido durante la
absorcin en el infrarrojo, producido por la oxidacin cataltica completa
del carbono orgnico de la muestra. Esta medida presenta las mismas
caractersticas que la DQO, y se puede realizar de forma ms rpida y
precisa.
El agua y la salud humana
El agua presenta su problemtica propia en este sentido. Los mayores problemas a cortoplazo derivan, fundamentalmente, del contenido biolgico, que causa enfermedadesinfecciosas, ms o menos graves en cada caso. Sin embargo, dependiendo de laconcentracin (corto, mediano, o largo plazo) los contenidos en sales y en partculasslidas de composicin determinada, tambin pueden acarrear problemas deconsideracin (verTema 7).
Contaminante EfectoArsnico Envenenamiento (vmitos, diarrea, dolores)
CadmioNuseas, contracciones musculares, vmitos,diarrea, afeccin al rin, riesgo de cncer
Mercurio (metil-)
Nuseas, vmitos, puede conducir acondiciones crnicas que simulan desrdenes
psquicos: irritabilidad, miedo, depresin,dolores de cabeza, fatiga, inhabilidad paraaceptar crticas o concentrarse, amnesia,
insomnio, respuestas emocionales exageradas Nitritos Metahemoclobinemia (asfixia en nios)
En cualquier caso, el exceso de sales (las aguas ms duras) puede llegar a
producir problemas que implican la formacin de clculos renales (piedras), mientras
que las aguas pobres en sales (aguas finas) producen otros, como la desmineralizacin
de huesos y dientes. En el primer caso es notable la incidencia de esta dolencia en toda
la regin perifrica al Mediterrneo en Espaa, donde dominan las rocas carbonatadas y
por lo tanto las aguas duras.
http://www.uclm.es/users/higueras/mam/MMAM7.htmhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MMAM7.htm -
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Muchos de estos problemas pueden atenuarse o eliminarse totalmente con ladepuracin, consistente bsicamente en: 1) un filtrado, que elimina las partculasmayores; 2) una floculacin, que elimina las partculas de menor tamao y loscontaminantes qumicos y biolgicos asociados; y 3) procesos especficos de
precipitacin de las sales presentes, eliminacin de compuestos orgnicos (normalmente
por oxidacin), y eliminacin de microorganismos (desinfeccin: cloracin).
Minera y aguas
La minera, como cualquier otro proceso industrial, produce problemas en la calidad delagua en varios aspectos:
Contaminacin de aguas debidas a la propia naturaleza de los materiales
explotados, por ejemplo los metales (Cu, Zn-(Cd), Hg, etc) y aniones
asociados (sulfatos, carbonatos, etc).
Contaminacin de aguas debidas al uso de tcnicas de lixiviacin en pila
(heap leaching) de metales, donde el agente lixiviante puede ser el cido
sulfrico (para el cobre) o el cianuro de sodio (para el oro).
Contaminacin de aguas debido a su empleo en procesos post-mineros
(p.ej., lavado por flotacin).
Contaminacin de las aguas debido a factores indirectos: arrastre de partculas por el viento u otros mecanismos a aguas de reas ms o
menos alejadas de la explotacin.
En cualquier caso, los efectos de la minera sobre las aguas se traducen en:
Movilizacin de partculas slidas, ya sean procedentes del arrastre por
las aguas superficiales de polvo de escombreras o labores, o tradas hasta
la superficie por el agua de lluvia, a partir del polvo en suspensin. Adicin de sales al agua, ya sean por procesos naturales (disolucin de
minerales que la minera pone a disposicin de las aguas superficiales), o
por mecanismos industriales (vertido de aguas de plantas de flotacin u
otro tipo).
Adicin de metales pesados a las aguas. Naturalmente, la minera
metlica pone a disposicin de los agentes externos unos elementos
metlicos que pueden movilizarse hacia las aguas bien por la formacin
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de compuestos solubles, o bien por mecanismos de sorcin en la
fraccin slida arrastrada por el agua.
Cambio del pH de las aguas. Especialmente significativa suele ser la
acidificacin, consecuencia de la oxidacin e hidrlisis de sulfuros con
formacin de sulfatos y sulfatos cidos: el drenaje cido de mina, del que
vamos a hablar con mayor detalle.
La minera tambin produce problemas hidrogeolgicos en las aguas subterrneas(figura 4). La presencia de agua en la mina, sobre todo a ciertas profundidades,constituye un problema que solamente puede resolverse produciendo de formacontrolada un descenso del nivel de los acuferos de la zona, para que queden por debajodel nivel de laboreo. Ello puede implicar la desecacin de pozos prximos, a distanciasvariables en funcin de la litologa de las rocas que constituyan cada acufero: si se trata
de rocas poco permeables y transmisivas, el problema afectar solamente al entornoinmediato de las labores, pero si se trata de rocas muy porosas y permeables, elproblema puede alcanzar distancias considerables. Tambin podr afectar a parmetrosfsico-qumicos, pues a menudo por el fondo de la explotacin a cielo abierto se podrninfiltrar aguas afectadas por la problemtica especfica de cada mina: turbidez(siempre), cambios composicionales, de acidez, de condiciones redox, etc.
Si quieres conocer algunos casos chilenos, pulsa aqu.
Figura 4.- Esquema de las posibles afecciones de una mina a cielo abierto a las aguassubterrneas: depresin del nivel fretico e infiltracin de contaminantes.
Drenaje cido de mina
Sin duda, el mayor problema que representa la minera frente a las aguas es la
formacin del denominado drenaje cido de mina (acid mine drainage, AMD),
consistente en la emisin o formacin de aguas de gran acidez, por lo general ricas en
http://www.ucm.es/info/crismine/Aguas_contaminacion_Chile/Contaminacion_aguas_Chile.htmhttp://www.ucm.es/info/crismine/Aguas_contaminacion_Chile/Contaminacion_aguas_Chile.htm -
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sulfatos, y con contenidos variables en metales pesados. Dicho drenaje se desarrolla a
partir de la lixiviacin de sulfuros metlicos o y de la pirita presente en carbones. Para
ello existen dos fuentes principales: 1) el mineral sulfurado in situ (causa no
antropognica), y 2) las escombreras (mineral dumps). No obstante, en algunos casos
los fenmenos naturales, ejemplificados en el caso del Ro Tinto (Huelva), pueden
llegar a alcanzar grandes proporciones.
Este fenmeno se produce por la oxidacin e hidrlisis de los sulfuros, y en
especial de la pirita, mediante la serie de reacciones:
4 FeS2 + 14 O2 + 4 H2O 4 Fe2+ + 8 SO4
2- + 8 H+
A su vez, los iones ferroso (Fe2+) se oxidarn de la siguiente manera:
4 Fe2+ +O2 + 4 H+ 4 Fe3+ + 2 H2O
Los iones frricos se hidrolizan para formar hidrxido frrico:
4 Fe3+ + 12 H2O 4 Fe(OH)3 + 12 H+
Este hidrxido es el precursor de una serie de minerales tpicos del ambiente
oxidativo de menas sulfuradas, y otorgan a las escombreras y arroyos un tpico coloramarillento-rojizo. El mineral ms comn de este grupo llamado genricamente
limonitas es la goethita, FeO(OH).
En climas muy ridos (desierto de Atacama, Chile; Outbackaustraliano), esta serie dereacciones puede quedar interrumpida dando origen a sulfatos frricos tales como
jarosita, copiapita o coquimbita.
A pesar de que estas reacciones pueden dar a entender que suceden en condicionespuramente inorgnicas, el entorno biolgico juega un papel decisivo. La bacteriaThibacillus ferrooxidans es la mayor responsable de la contaminacin relacionada conel drenaje cido procedente de explotaciones mineras y mineralizaciones en general.Esta es una bacteria acidfila (propia de ambiente cido), con una fisiologa basada enla fijacin de carbono a partir del CO2 atmosfrico, siendo por lo tanto estrictamenteauttrofa, y ms especficamente quimioauttrofa. T. ferrooxidans obtiene su energaoxidando hierro o azufre:
Fe2+ + 0,25 O2 + H+ Fe3+ + 0,5 H2O
H2S + 2 O2 SO42- + 2 H+
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De esta manera, la bacteria cataliza reacciones del tipo:
FeS2 + 3,5 O2 + H2O Fe2+ + 2 SO4
2- + H+
2 Fe
2+
+ 0,5 O2 + 2 H
+
2 Fe
3+
+ H2O
Microorganismo PH Temp., C Aerobio NutricinThiobacillus thioparus 4.5-10 10-37 + AutotrpicoT. ferrooxidans 0.5-6.0 15-25 + T. thiooxidans 0.5-6.0 10-37 + T. neapolitanus 3.0-8.5 8-37 + T. denitrificans 4.0-9.5 10-37 +/- T. novellus 5.0-9.2 25-35 +
T. intermedius 1.9-7.0 25-35 + T. perometabolis 2.8-6.8 25-35 + Sulfolobus acidocalderius 2.0-5.0 55-85 +
Desulfovibrio desulfuricans 5.0-9.0 10-45 - HeterotrpicoTabla: Bacterias de las menas sulfuradas y sus condiciones de crecimiento
Estas reacciones se pueden dar con el resto de sulfuros metlicos, aunque con
variaciones menores que implican otros productos ms o menos solubles en cada caso.
Como resultado se obtienen aguas de pH muy bajo (2-3), cargadas en sales,
sobre todo en sulfatos, en las que normalmente son ms solubles los metales pesados,
como Pb, Zn, Cu, As, Cd, etc. (Figura 5). Una excepcin importante a tener en cuenta es
el mercurio, que en medio cido sulfrico es insoluble, debido a que el sulfato de
mercurio es insoluble en agua, precipitando en formar de schuetteita.
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Figura 5
Otro factor importante es la granulometra del material: cuanto menor es el
tamao de grano de las partculas, mayor es la superficie especfica, y por tanto, mayor
la posibilidad de que se produzcan estas reacciones. Sobre esta base, las balsas de finos
(relaves) son excelentes candidatos al desarrollo del fenmeno, siempre y cuandoadems presenten una porosidad y permeabilidad suficientes como para permitir la
entrada y salida de aguas.
Las condiciones hidrolgicas de la zona, por su parte, son siempre un factor a
tener muy en cuenta: disponibilidad del agua, temperatura, composicin, etc. Suelen
estar relacionadas con factores climticos: pluviosidad, temperaturas medias y su
distribucin: los ciclos muy continuos de mojado-secado favorecen mucho el fenmeno,
por ejemplo.
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La mineraloga de las rocas encajantes, o de la ganga, puede jugar tambin un papelimportante en el desarrollo de estos fenmenos. En este campo los carbonatos juegan un
papel especialmente importante, por su potencial natural de neutralizacin de la acidezgenerada por este proceso.
Una cuestin importante es establecer las posibilidades de formacin delfenmeno en cada caso concreto: la prevencin del mismo. Para ello se emplean
consideraciones tericas ms o menos complejas, o pruebas, que pueden ser estticas o
cinticas.
Las consideraciones tericas se basan en el estudio de la problemtica
concreta que plantea la mineralizacin en lo que se refiere a:
o Presencia de sulfuros: qu tipo de sulfuros, en qu proporcionesrelativas. Por ejemplo, en ausencia de pirita los procesos de
lixiviacin son poco importantes.
o Presencia de minerales con potencial neutralizador,
fundamentalmente los carbonatos, como ya se ha mencionado:
tipo de carbonato(s), proporcin, distribucin.
o Granulometra del material susceptible de producir el proceso.Por ejemplo, una balsa de finos presenta en general una baja
permeabilidad, lo que dificulta el paso de las reacciones y el
oxgeno a los niveles inferiores.
o Consideraciones climticas. Por ejemplo, un clima fro ralentiza
las reacciones, uno clido las acelera. Lluvias muy abundantes
diluyen a las soluciones, la ausencia casi total de lluvias impide la
existencia de stas.
o Presencia de bacterias que puedan favorecer an ms el desarrollo
del proceso.
Las pruebas pueden ser, como ya se ha comentado, estticas o cinticas:
o Las pruebas estticas tienen por objeto fundamental conocer la
capacidad de neutralizacin real que tienen los carbonatos de lasmuestras de la propia mineralizacin. Estas se basan en
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determinar, mediante distintas alternativas, los potenciales de
acidez y de neutralizacin. Para ello se emplean tcnicas
analticas (determinacin del contenido en azufre y carbonatos) y
reacciones controladas en el laboratorio.En stas se procede a la
adicin de cidos sobre muestras-patrn, lo que permite obtener
un conocimiento directo de la capacidad de la muestra de generar
la acidez y como neutralizarla.
o Las pruebas cinticas se diferencian de las estticas en que
intentan aproximarse an ms a las condiciones naturales.
Requieren mayores volmenes de muestra, y mayores tiempos de
reaccin, as como condiciones termodinmicas y biolgicascontroladas.
Medidas de control y prevencin
En lo referente al control de la calidad de las aguas relacionadas con el proceso minero,es fundamental tener en cuenta las dos vertientes principales de la contaminacin: 1) laque se deriva de los vertidos directos desde las instalaciones (aguas de mina, o demineralurgia y metalurgia), que es controlable; y 2) la que se deriva de la contaminacin
de las aguas, como consecuencia del contacto directo entre las aguas naturales y losproductos de la actividad minera, lo cual es mucho ms difcil de controlar.El control de las emisiones de aguas a los cauces fluviales viene regulado por ley, quefija las caractersticas fsico-qumicas que deben tener las aguas residuales de cualquieractividad industrial como veremos en el tema correspondiente. En concreto, la tablaadjunta muestra los lmites establecidos en Espaa referidos a la emisin de metales
pesados. El lmite canon se refiere a un lmite que puede superarse, pero a cambio delpago de un canon.
Elemento Lmite mximo Lmite canonArsnico 1 0.5Cadmio 0.5 0.1Cinc 20 3Cobre 10 0.2Cromo (III) 4 2Cromo (VI) 0.5 0.2Estao 10 10
Nquel 10 2Mercurio 0.1 0.05Plomo 0.5 0.2Selenio 0.1 0.03
Tabla .- Lmites de vertido mximo para iones metlicospesados en Espaa (mg/l)
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En cuanto a la prevencin, sta pasa fundamentalmente por el control de la emisin delixiviados. Este es un factor al que en general se ha prestado muy poca atencin, y alque en muchos pases se sigue sin prestrsela. En concreto, el principal problema lo
plantea la accin de la intemperie sobre las escombreras (mineral dumps), lo que lleva ala infiltracin en las mismas del agua de lluvia y el desencadenamiento de fenmenos de
acidificacin y disolucin de componentes indeseables. Estos contaminanposteriormente tanto las aguas superficiales como las subterrneas a travs defenmenos de infiltracin. En la actualidad este problema se conoce bien y se intentaminimizar mediante tcnicas tales como: 1) la disposicin de escombreras sobrecubiertas impermeables, lo que permitan controlar las aguas que se infiltran en lasmismas; o 2) la rpida restauracin de los terrenos afectados, de forma que cuanto antesla escombrera quede recubierta, evitando su contacto directo con la atmsfera y lasaguas superficiales.Dado que en pocas pasadas estos problemas no se tenan en cuenta, en la actualidadexiste un sinnmero de escombreras que producen drenaje cido, sin que se puedaestablecer un culpable a quien reclamar la solucin del. Consideremos que en pases
como Espaa algunas escombreras pueden datar del perodo Romano. La asuncin porlos organismos nacionales o regionales de la responsabilidad correspondiente implicarala necesidad de afrontar un gasto muy considerable para solucionar esta cuestin,aunque bajo nuestro punto de vista, este compromiso es ineludible. Cmo puedeenfrentarse el problema? Una de las soluciones es la restauracin de las escombreras ysu aislamiento, entre materiales impermeables y/o aislantes desde el punto de vistafsico-qumico. Los trabajos no pueden circunscribirse tan solo a la escombrera, sinotambin deben abarcar el tema de los cursos de agua que se hayan visto afectadosdurante el proceso de lixiviacin. Esto constituye, evidentemente, un serio problema
presupuestario, especialmente en determinadas reas en las que existe un elevadonmero de explotaciones en la actualidad abandonadas (p.ej., Huelva, Linares).
Bibliografa
Andrews, J.E.; Brimblecombe, P.; Jickells, T.D.; Liss, P.S. (1996) An Introduction to
environmental chemistry (Blackwell Science).
Annimo. El Agua. http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/agua.html
Oyarzn, J. (2003) Minera y contaminacin del agua en Chile: Cuando es necesario
preocuparse?http://www.ucm.es/info/crismine/Aguas_contaminacion_Chile/Contaminacion_aguas_
Chile.htm
Rodrguez Jimnez, J.J. (2001). Eliminacin de iones metlicos pesados.
Documentacin Curso de Verano UCLM Procesos tecnolgicos en el tratamiento de
aguas.
http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/agua.htmlhttp://www.ucm.es/info/crismine/Aguas_contaminacion_Chile/Contaminacion_aguas_Chile.htmhttp://www.ucm.es/info/crismine/Aguas_contaminacion_Chile/Contaminacion_aguas_Chile.htmhttp://www.ucm.es/info/crismine/Aguas_contaminacion_Chile/Contaminacion_aguas_Chile.htmhttp://www.ucm.es/info/crismine/Aguas_contaminacion_Chile/Contaminacion_aguas_Chile.htmhttp://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/agua.html -
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Rodrguez Mayor, L. (2001). Tratamiento de aguas: procesos biolgicos.
Documentacin Curso de Verano UCLM Procesos tecnolgicos en el tratamiento de
aguas.
USEPA (1994).Acid Mine Drainage Prediction. EPA 530-R-94-036.
USEPA, Water Office. Estndares del Reglamento Nacional Primario de Agua Potable.
http://www.epa.gov/safewater/agua/estandares.html
Villaseor, J. (2001). Tratamiento fsico-qumico de aguas. Documentacin Curso de
Verano UCLM Procesos tecnolgicos en el tratamiento de aguas.
http://www.epa.gov/safewater/agua/estandares.htmlhttp://www.epa.gov/safewater/agua/estandares.html -
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4.- Minera y suelo (I). Caracteres generales
de los suelos
Origen del suelo
Las arcillas en la formacin del suelo
Mineraloga y fsico-qumica del suelo
Minerales
Agua en el suelo
Gases en el suelo
Materia orgnica
Distribucin de los componentes en el suelo
Textura y estructura del suelo
Clasificacin de suelos
Anlisis del suelo
Tcnicas fsicas
Propiedades fsico-qumicas
Anlisis qumico
Suelo y salud humana
Bibliografa
http://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#OrSuelo#OrSuelohttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#FormArcSu#FormArcSuhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#MFQSuelo#MFQSuelohttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#Mines#Mineshttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#AguaSuel#AguaSuelhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#GasesSu#GasesSuhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#MOSue#MOSuehttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#DistriSu#DistriSuhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#TyESuelo#TyESuelohttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#ClasifSuel#ClasifSuelhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#AnalSuelo#AnalSuelohttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#TecnFis#TecnFishttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#ParamFQ#ParamFQhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#AnalQuimSu#AnalQuimSuhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#SueloySalud#SueloySaludhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#bibio#bibiohttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#bibio#bibiohttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#SueloySalud#SueloySaludhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#AnalQuimSu#AnalQuimSuhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#ParamFQ#ParamFQhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#TecnFis#TecnFishttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#AnalSuelo#AnalSuelohttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#ClasifSuel#ClasifSuelhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#TyESuelo#TyESuelohttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#DistriSu#DistriSuhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#MOSue#MOSuehttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#GasesSu#GasesSuhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#AguaSuel#AguaSuelhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#Mines#Mineshttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#MFQSuelo#MFQSuelohttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#FormArcSu#FormArcSuhttp://www.uclm.es/users/higueras/mam/MAM4.htm#OrSuelo#OrSuelo -
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4.- Minera y suelo (I). Caracteres generales de
los suelos
El suelo constituye la epidermis de nuestro planeta, y se forma como consecuencia dela interaccin entre las rocas del sustrato continental y la atmsfera. El suelo sufre deforma directa las consecuencias de la actividad minera: 1) ha de ser removido parallevar a cabo la minera a cielo abierto; 2) sobre l se realizan las actividades detransporte; 3) sobre l se ubican las escombreras; y 4) recibe los efluentes lquidos quese infiltran en el terreno, entre otras perturbaciones.Tradicionalmente se consider que el suelo lo aguantaba todo, que se poda vertersobre l todo lo que se desease, que tena una capacidad de absorcin y purificacin
prcticamente infinita. Esto no era ms que una verdad a medias. Las capacidadesdepuradoras de los suelos existen, pero actan tan a largo plazo que es necesario
considerar que a escala de tiempo humano la regeneracin de los suelos no se produce aritmo suficiente como para impedir graves problemas de contaminacin. En este sentidoson necesarias polticas preventivas, para evitar que esta contaminacin se produzca, ymedidas correctoras, que permitan recuperar lo ms rpidamente posible los suelosafectados por esta problemtica. La necesidad de proteccin del suelo se puso demanifiesto en 1972 por el Consejo de Europa en su Carta Europea del Suelo, donde seestablecieron los principios generales de proteccin de stos, los que pasaron a serconsiderados como un recurso no renovable.En este tema estudiaremos las caractersticas del suelo que resultan de inters paraentender los mecanismos por los que stos se contaminan y aun ms importante, cmostos pueden ser regenerados. En temas sucesivos analizaremos estos aspectos con
mayor detalle.
Origen del suelo
El suelo constituye la interfase entre las rocas del sustrato continental y la atmsfera,formndose como consecuencia de los fenmenos fsicos, fsico-qumicos y biolgi