Comportamiento químico del arsénico en sedimentos de sistemas acuáticos contaminados

Abstract

La actividad minera ha impactado negativamente los ecosistemas acuáticos y terrestres en el distrito de Villa de la Paz – Matehuala, S.L.P. (México). En este distrito se han explotado yacimientos de sulfuros polimetálicos tipo skarn de Pb- Zn-Cu (Au, Ag) por poco más de 200 años. Los residuos que se han generado durante estos años y que son jales, terreros y residuos de fundición se han depositado en presas y sobre el suelo en sitios cercanos a las minas. Aunque no hay evidencias claras, es posible que algunos residuos hayan sido depositados directamente en el acuífero superficial o en acueductos construidos para proveer de agua a las fundiciones. Dado que los residuos no fueron tratados y confinados adecuadamente, estos han sido dispersados por el viento, o bien a través de las escorrentías originadas por la precipitación pluvial o a través de las corrientes subterráneas contaminando el suelo y el acuífero superficial. En este trabajo se evaluó el comportamiento geoquímico del Arsénico en sedimentos acuáticos contaminados con residuos mineros en tres sitios localizados en la ciudad de Matehuala, (S.L.P., México) con el objetivo de entender los mecanismos que favorecen la transferencia y/o la movilización de este contaminante entre el agua y la fase sólida y explicar la presencia y formas químicas del As en el agua. Los sitios de muestreo corresponden a S1 (dos pozos de abastecimiento en el Club Deportivo La Florida), S2 (manantial en el Club de Tiro Halcones) y S3 (canal del sistemas de pozos y canales de Cerrito Blanco). Para los propósitos de este trabajo se colectaron muestras de sedimentos acuáticos, del agua intersticial o agua de poro y de la columna del agua. Las muestras de agua se caracterizaron fisicoquímicamente (pH, fuerza iónica, carbón orgánico disuelto, sulfuros, Ca, Mg, Na, K, Fe, Mn y As) y en las muestras de sedimentos se determinó el contenido de As, de metales en función de la profundidad y se identificaron las fases sólidas principales por microscopia electrónica de barrido. En el agua intersticial se encontraron concentraciones que van en un rango de 0.89 M–0.803 mM de As total disuelto Los resultados de la caracterización del agua intersticial y de la columna del agua indicaron presencia de As(V) en los sitios S1 a S3 y de

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As(III). En los sitios S2 y S3 en concentraciones que variaron entre 0.29-36.32 g/L para As(III). Las concentraciones de As total determinadas en los sedimentos variaron entre 257 y 5361 mg/Kg. En el agua intersticial de los sitios S1 y S2 se determinaron concentraciones altas de sulfuros (6.66 - 2300 M) características de sedimentos reducidos. Estas condiciones reductoras explican no sólo la presencia de As(III) sino también la precipitación de sulfuros de As y de otros metales como el Fe y el Pb que fueron observados por microscopia electrónica en los sedimentos de los sitios mencionados. Los análisis mineralógicos demostraron que se trata de sedimentos con un alto contenido de calcita y yeso. La presencia de estas fases minerales explican el pH alcalino de los sedimentos pues la disolución de estas especies genera altos contenidos de carbonatos que actúan como un sistema tampón sobre los cambios de pH originados por la descomposición de la materia orgánica en los sedimentos. Además se identificaron otras fases minerales primarias de sulfuros metálicos como galena, pirita y calcopirita. Los sedimentos también se caracterizaron por ser ricos en sulfatos de forma que la producción de sulfuros diagenéticos no se ve limitada en estos sitios. Se puede concluir que los mecanismos principales que explican la movilización del As de la fase sólida hacia el agua intersticial y la columna del agua, en orden de importancia son: la producción de sulfuros disueltos como producto de la reducción de los sulfatos, de la disolución de sulfuros metálicos o de la disolución reductiva de óxidos hidróxidos de Fe, o bien de la disolución de minerales de Ca. Así mismo, el As se acumula en la fase sólida por adsorción sobre óxidos hidróxidos metálicos (ejem. de Fe) o sobre sulfuros (de Fe) probablemente de reciente precipitación (amorfos), o bien a través de la precipitación de sulfuros de As (rejalgar). Estas fases sólidas se observaron en el sedimento a la profundidad en que se determinó el mayor contenido de As. Por otra parte, los cálculos de flujo difusivo de As demuestran que en los sitios S1 y S3 hay un aporte de As de los sedimentos hacia la columna de agua, mientras que en el sitio S2, el aporte de As del sedimento a la columna de agua es de As (III) mientras que la difusión del As (V) se da en el sentido columna de agua a sedimento.