Drenaje ácido de mina en la Faja Pirítica Ibéricacaracterización de procesos y resultados mediante aplicación de estadística clásica y lógica borrosa

Zusammenfassung

Las actividades minero-metalúrgicas han generado, históricamente, grandes extensiones de espacios afectados por las labores de extracción y transformación, con el consiguiente deterioro de los mismos. El agua es, sin lugar a dudas, el medio donde la minería de sulfuras provoca mayores alteraciones, y donde los costes ambientales alcanzan valores más altos, en muchos casos, llegándose a extremos irreparables. El drenaje ácido de mina es un proceso que tiene lugar cuando un mineral sulfuroso entra en contacto con el oxígeno y la humedad atmosférica produciéndose la oxidación de los sulfuros y generando tal grado de acidez en el agua que ésta disuelve los metales disponibles en las paragénesis de los yacimientos presentes. Constituye uno de los principales problemas hidrogeológicos y geoquímicos derivados de la intrusión de la humanidad en la Geosfera. El 23% de los países, que ocupan una superficie de más de 73 millones de km2 (el 49% de la superficie total continental), presenta zonas afectadas por lixiviados ácidos procedentes de minas abandonadas en su mayor parte, con escasas medidas de restauración, lo que pone de manifiesto la importancia del fenómeno. La incorporación de drenajes ácidos a la red de fluvial es responsable de la modificación de las características físico-químicas de los cauces, aumentando la acidez de las aguas así como su contenido en metales pesados y sulfatos, y la concentración de metales de sus sedimentos, hasta valores extremos. En España, los principales problemas de drenaje ácido de mina están asociados a la presencia de la Faja Pirítica Ibérica que constituye una de las comarcas metalogénicas más importantes del mundo. La intensa actividad minera, superficial y subterránea, ha dejado, en las cuencas de los cauces afectados, un legado de 150 minas abandonadas, 2 en actividad y varias en proyecto de reapertura, con una superficie total de afección próxima a 20.000 ha. Todo ello ha acelerado el proceso natural de desulfuración de la pirita, al aumentar la superficie de contacto por las labores mineras y disminuir la granulometría. La actividad extractiva genera un volumen de minerales, residuos y efluentes que constituyen las causas antrópicas de la contaminación de los ríos Tinto y Odiel y sus afluentes. La presente Tesis pretende profundizar en la definición de procesos y resultados asociados al drenaje ácido de mina en la Faja Pirítica Ibérica mediante la incorporación de diferentes trabajos que estudian y modelizan el proceso desde el medio generador (minas, cortas, escombreras, desagües, etc.), los medios de transporte y receptores estacionales (ríos Tinto, Odiel y Cobica), hasta el medio receptor, entendiendo por este último la zona de desembocadura de los cauces (obras civiles que almacenan las aguas y zona de estuario). Estos trabajos integran los resultados de cuatro proyectos de investigación diferentes, cada uno de los cuales centrado en una zona concreta, lo que permite obtener una visión global de la magnitud de los procesos de drenaje ácido de mina en la Faja Pirítica Ibérica: - El Proyecto "Balance global y análisis de rutas de arsénico y cadmio en agua, materia en suspensión y sedimentos en el entorno afectado por procesos de drenaje ácido de mina en la Faja Pirítica Ibérica (P06-RNM-02167)", se centra en los focos productores de drenaje ácido de mina en la Faja Pirítica Ibérica y, como consecuencia de ello, en la afección de los principales cauces que la atraviesan, los ríos Tinto y Odiel. El Proyecto "Caracterización de procesos de drenaje ácido de mina en la cuenca del río Cobica e impacto provocado sobre la Presa del Andévalo Sriveradad de Hucha (REN2002-01897-HID)", estudia al río Cobica como cauce principal receptor de drenajes ácidos procedentes de dos explotaciones mineras abandonadas. Mina Herrerías y Mina Lagunazo, y la incidencia que ello comporta a un embalse de abastecimiento público, la Presa del Andévalo. - Los Proyectos "Caracterización de la hidrodinámica y geoquímica de los metales pesados en la materia en suspensión y los sedimentos de la Ría de Huelva (REN2002-03979)" y "Análisis del impacto ambiental de la Ría de Huelva sobre el agua, la materia en suspensión y el sedimento de la costa adyacente (CTM2006-08298/MAR)", estudian la afección de los drenajes ácidos procedentes de las áreas mineras en el agua y la materia en suspensión de la zona del estuario de los ríos Tinto y Odiel. La distancia al medio generador confiere a cada punto de muestreo características tanto más extremas cuanto más próximo se encuentra el foco productor. Los aportes de aguas no afectadas por procesos AMD, provocan una continua dilución que se traduce en menores tasas de concentración a medida que nos alejamos de los focos productores. En base a ello, y unido a los fenómenos de precipitación, coprecipitación, disolución y redisolución, se ha conformado un escenario único a nivel mundial, en el que podemos llegar a encontrar valores de pH próximos a 1,7 en las áreas mineras, que se transforman para ese mismo cauce aguas abajo en valores de pH próximos a 7 en medio receptor. Para el estudio de las variables consideradas en los análisis de aguas, se han empleado tanto herramientas de estadística clásica como de lógica borrosa, técnica esta última cuya aplicabilidad a este tipo de procesos ha sido ampliamente desarrollada en este equipo de trabajo. El empleo de una larga serie de datos, indispensable para modelizar la respuesta inmediata del medio afectado por AMD ante los estímulos de lluvia, ha permitido observar la correlación alta y negativa del pH con la conductividad, fenómeno no observado hasta este momento en medios AMD. Mediante la medida de caudales en el río Cobica y el estudio de las concentraciones de sulfatos y metales transportadas por sus aguas, se han cuantificado los aportes de este cauce a la Presa del Andévalo, de abastecimiento público, resultando ser de más de 6.000 t de sulfatos, casi 600 t de hierro y 1 t de arsénico para un año hidrológico completo. Las herramientas de lógica borrosa permiten tratar grandes masas de datos y proponer respuestas más consistentes que las generadas con estadística clásica, determinar de qué depende la abundancia de cada parámetro según el punto de muestreo, al tiempo que advierte de relaciones de interdependencias no detectadas con análisis correlatorio para cualquier cauce.