El arsénico en suelos con influencia minera en ambientes semiáridos

Resumen

La explotación y beneficio de los recursos minerales, históricamente no controlados (desde un punto de vista ambiental) en los distritos mineros, ha provocado que se presente una extensa contaminación de suelos y sedimentos por arsénico y otros elementos traza. Los estudios para llevar a cabo los análisis de riesgos de estos espacios contaminados, requieren del conocimiento de la movilización de los contaminantes, arsénico en nuestro caso, en las diferentes condiciones medioambientales, para poder apreciar el riesgo de transferencia a las personas o a los ecosistemas según los diferentes usos del suelo actual o futuros. Se pretende estudiar y discutir la movilización de arsénico en los suelos con influencia minera así como su transferencia al medio receptor. Para la consecución de los objetivos de este trabajo, se llevará a cabo la aplicación de métodos atómicos avanzados de análisis en los estudios de movilización de arsénico en suelos/sedimentos mineros para el estudio del comportamiento de diferentes reactivos químicos que puedan ser usados en la determinación de la disponibilidad de arsénico en los suelos/sedimentos de mina en diferentes condiciones ambientales naturales o potenciales, y especialmente el bioasimilable por la planta. Concretamente, se plantean los siguientes objetivos específicos: 1) Actualización del conocimiento en cuanto al contenido en Arsénico en los materiales de la Sierra Minera (suelos/sedimentos, aguas superficiales y plantas) y sus zonas de influencia. 2) Estudiar el comportamiento geoquímico del Arsénico en relación con los compuestos de Hierro y Manganeso. 3) Dinámica de los procesos de contaminación por Arsénico en la Sierra Minera y su área de influencia. 4) Formas de Arsénico en el medio. 5) Estudio comparativo de diferentes métodos de extracción in vitro que nos permitan modelizar la cantidad de Arsénico asimilable por la planta. 6) Análisis de la posible transferencia de Arsénico a los sistemas receptores. Los resultados obtenidos en cuanto al contenido de As, Fe y Mn en la Zona estudiada conducen a las siguientes conclusiones: Existe una variabilidad espacial importante en función de la distancia a los focos contaminantes y vías de transferencia. En el área de influencia de la Sierra hacia la Vertiente Mediterránea aparecen los valores máximos de concentración de As y Fe. El valor máximo de concentración, para Mn, se da en la parte más elevada de la Sierra. Los valores mínimos de los tres elementos traza estudiados aparecen en la Vertiente Mar Menor en zonas alejadas de los focos. Los contenidos más bajos, de los elementos estudiados, se dan en los suelos de la franja costera, atravesada por la Rambla de Miranda, así como en Xerosoles Cálcicos del Campo de Cartagena dedicados a cultivo. Las concentraciones más altas aparecen en la desembocadura de las Ramblas del Mar Menor, así como en las inmediaciones de las Balsas de Estériles de LoPoyo, donde se encuentra uno de los focos contaminantes. Existe una correlación positiva entre Arsénico, Hierro total y Manganeso en suelos/sedimentos de la Zona de estudio, excepto en las zonas más próximas a contaminación primaria donde existe abundante MnO2 en las que el Manganeso presenta correlación negativa. Según la concentración de As extraída, los métodos químicos de análisis usados se ordenan: Mehra & Jackson > HCl > HNO3 > Oxidante > Olsen > DTPA> NH4Ac > (NH4)2SO4 >H2O. En general, cuando se ha efectuado un transporte por medios hídricos naturales, aún en régimen turbulento, como se efectúa por las ramblas y aportando grandes cantidades de material particulado de textura gruesa, el sedimento depositado tiene unas características físico-químicas diferentes. Presenta grano seleccionado, con un mayor porcentaje de fracción limosa, está mezclado con sedimentos carbonatados, que produciéndose reacciones de neutralización y carbonatación, se encuentran los elementos traza con una movilidad reducida, en resumen, teniendo lugar un proceso de atenuación natural. Los materiales, tanto de zonas mineras como suelos rojos, que puedan ser encharcados en condiciones reducidas y con adición de materia orgánica fresca o poco evolucionada (rica en ácidos policarboxílicos susceptibles de formar quelatos) y que presentan altos contenidos en óxidos de Fe y Mn no cristalizados, óxidos y oxhidróxidos de Fe finamente divididos y mal cristalizados presentan la posibilidad de la mayor cantidad de liberación de As de las situaciones ambientales estudiadas. El As contenido en las aguas ácidas del drenaje de los pantanos o de las aguas extraídas de las minas y vertidas a las Ramblas se encuentra ligado a formas carbonatadas como consecuencia de su reacción con los suelos carbonatados circundantes, precipitando en forma particulada e insoluble que ha sido transportada por las Ramblas y depositada en suelos de inundación de las mismas y en abanicos aluviales próximos al Mar Menor. La extracción llevada a cabo en medio bicarbonatado, según Olsen, puede ser útil para estimar la cantidad de As que es susceptible de transferirse desde el suelo a la Raíz de la planta. Ligado a la red de los minerales primarios el As se encuentra como Arsénico (III) o Arsénico (V) con mayor porcentaje de As (V) que As (III). El arsénico que se puede movilizar más fácilmente en condiciones reductoras es el As (V) que va ligado a formas de baja cristalinidad o amorfos finamente divididos. En general, la fracción bioaccesible por ingesta es baja si bien es más elevada en las zonas con mayor influencia de los focos de contaminación primaria y secundaria. Existen plantas como Sarcocornia fruticosa, Dittrichia viscosa, Carduus bourgeanus, Zygophyllum fabago que pueden tener hasta el 100% de As bioaccesible por vía ingesta.