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Geoqumica ambiental

La geoqumica ambiental es una rama de la geoqumica general encargada de proveer datos

sobre la distribucin de los metales en la naturaleza y la correlacin entre esta distribucin

y su incidencia en las enfermedades de una regin determinada. Permite encontrara guas

que serviran a los investigadores mdicos para establecer si una enfermedad puede

correlacionarse con factores qumicos ambientales.

La geoqumica ambiental tiene como objetivos fundamentales:

a) Establecer los valores de fondo de los elementos en ambientes naturales no

contaminados.

b) Proporcionar datos sobre el elevado contenido de los metales-en suelos y en

vegetacin-que provienen de rocas ricas en metales. As como tambin sobre los

metales existentes en los materiales sedimentarios y en las soluciones que se

originan en la mineralizacin de dichas rocas.

c) Indicar cuando los niveles de concentracin de varios metales estn muy por debajo

de los valores de fondo que se consideran normales para un ambiente geolgico

conocido.

d) Determinar la direccin de la migracin de los elementos qumicos y sus

compuestos en aguas superficiales y subterrneas.

e) Determinar la influencia de la contaminacin del aire en los valores de fondo de los

elementos qumicos de suelos y de las plantas.

f) Aportar los conocimientos de los componentes de desechos que provienen de la

minera o de procesos industriales, de su solubilidad, que influye en la dispersin de

los elementos e indicar si tales componentes entrarn en el sistema de drenaje o

quedarn en los desechos.

Minera y medio ambiente

La minera es una de las actividades bsicas que han contribuido al desarrollo de las

naciones desde tiempos remotos, en todos los confines de la tierra. Actualmente es una

industria de dimensiones globales cuyas actividades dan trabajo a miles de personas y

mueven millones de toneladas de materiales por ao.

En los ltimos aos hay una percepcin de que el desarrollo econmico debe cubrir la

demanda creciente de minerales en todo el mundo, en equilibrio con la conservacin de la

naturaleza, siendo este un compromiso ante las generaciones futuras, lo que se ha

denominado desarrollo sostenible.

Los contaminantes primarios son aquellos que se emiten desde un foco identificable, los

ms significativos son: SO2, CO, partculas, metales (Pb) y los contaminantes

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secundarios son los que se forman en los diversos medios por reacciones qumicas y se

incluyen como en la atmsfera: O3, otros oxidantes fotoqumicos.

Las actividades mineras impactan en diversos medios o geosferas geoqumicas siendo

principalmente:

Atmsfera

La minera superficial o gran minera, que

conforman los denominados megaproyectos,

producen gran cantidad de polvo por voladuras y

por los caminos por donde transitan los grandes

vehculos que transportan el mineral.

La minera de carbn libera metano, el cual es un

gas de efecto invernadero.

Las operaciones metalrgicas o de fundicin o

refinacin que no cuentan con medidas de

seguridad pueden arrojar al aire, metales pesados,

SO2, y otros contaminantes.

Las presas de relave no revegetadas pueden ser fuentes de polvo enriquecido de

elementos txicos. Los relaves son desechos txicos subproductos de procesos

mineros y concentracin de minerales, usualmente una mezcla de tierra, minerales,

agua y rocas. Los relaves contienen altas concentraciones de qumicos y elementos

que alteran el medio ambiente por lo que deben ser transportados y almacenados.

Hidrsfera

La minera en general utiliza grandes volmenes de agua para sus operaciones.

Ejemplos:

Lavado de las rocas despus de la voladura,

utilizacin de agua para el uso de maquinarias,

operaciones de fundicin, etc.

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La oxidacin de los minerales sulfurados pueden producir Drenaje cido de roca-DAR- que se

puede generar tanto en operaciones mineras como

en las presas de relave, que pueden impactar o

contaminar a las aguas superficiales y subterrneas.

El proceso de oxidacin de la pirita puede

esquematizarse de la siguiente manera:

4FeS2 + 7/2 O2 + H2O Fe

+2+ 2SO4

-2+2H

Los minerales sulfurados son oxidados qumicamente por el oxgeno del aire. El

producto de esta reaccin es sulfato, hierro ferroso y acidez (in H+).

Posibles impactos y efectos del drenaje cido:

-Afecta ecosistemas acuticos, como resultado de la acidez y metales disueltos en

las aguas.

- Si los metales se encuentran en el agua, son asimilados por los organismos vivos.

-Afectar la calidad de las aguas superficiales y subterrneas (acuferos poco

profundos), lo cual podra afectar a la comunidad por limitar o impedir utilizar las

aguas para algunos usos como riego o recreacin.

-Deteriorar la calidad del agua de mina, limitando su uso en el proceso; y creando

problemas de corrosin en las instalaciones y equipos de faenas mineras.

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Los procesos de lixiviacin in situ pueden

contaminar las aguas subterrneas. La

lixiviacin es un proceso hidro-metalrgico.

Esto significa que con ayuda del agua como

medio de transporte, se usan qumicos

especficos para separar los minerales

valiosos (y solubles en dichos lquidos) de los

no valiosos.

Las reas de terreno dedicadas a este proceso son lugares amplios y llanos sobre la

que se coloca una membrana impermeable que aislar el suelo de todo el proceso

qumico que se ejecutar arriba.

Los efluentes de los procesos metalrgicos que son descargados sin el debido

tratamiento.

La minera informal puede impactar por el uso del mercurio para la recuperacin de

oro como el aumento en los slidos en suspensin.

La descarga de residuos slidos en las corrientes tanto voluntaria como

accidentalmente.

Litsfera

La contaminacin de los suelos y su destruccin se debe:

A la remocin de cubiertas superficiales para

minas a tajo abierto y operaciones que en

general impactan grandes reas o suelos.

La disposicin de residuos slidos (presas de

relave o de desmonte) conlleva a la prdida

permanente de superficie, si no estn bien

construidos puede llevar a la contaminacin

de grandes reas.

La minera informal por oro tiene un impacto

mayor conduciendo a la erosin y destruccin

de las riberas de los ros y de las terrazas

antiguas.

Las emisiones de las fundiciones sin la debida

captacin de gases y partculas pueden

provocar la acidificacin de los suelos

circundantes as como su contaminacin con

metales txicos.

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Bisfera

Adems se debe considerar el impacto de la minera sobre los trabajadores y las

poblaciones y animales y plantas aledaas a la actividad minero-metalrgica.

El riesgo a la salud por la actividad minera, donde se incluye:

El riesgo ocupacional por accidentes (accidentes por uso de maquinarias, cada de

rocas, etc.).

Riesgo por inhalacin de partculas slidas finas e inhalacin de vapores de Hg

(polvo de productos de la voladura y sustancias empleadas).

El riesgo a la salud para la poblacin aledaa por enriquecimiento de sustancias

txicas en algunos de los medios o geosferas mencionadas (aire, agua, suelo) y que

por esta va ingresen al ser humano o a travs de la ingesta de animales y plantas

contaminados.

Cmo detectar la extensin de la contaminacin por los residuos mineros?

Aqu es cuando los mtodos de la prospeccin geoqumica pueden ser de una ayuda

inestimable. Dado que el principio bsico de la prospeccin geoqumica se basa en detectar

la dispersin de un determinado metal para encontrar la fuente de emisin, esto es, un

yacimiento mineral, sus principios son vlidos tambin para poder trazar la extensin de un

fenmeno de contaminacin.

Esto es as ya que las reglas fsico-qumicas que gobiernan la dispersin de los elementos

qumicos en el ciclo exgeno en ambos casos son las mismas. La dispersin de elementos

qumicos a partir de una fuente lleva a la formacin de una zona geoqumicamente anmala

(anomala geoqumica). La anomala geoqumica contrasta claramente con lo que

podramos denominar valores normales de un determinado elemento qumico en el medio

de dispersin (suelo, aguas, atmsfera). Aunque a veces una anomala pueda ser obvia en

trminos numricos (valores extremadamente altos de un elemento), la caracterizacin de la

misma se lleva a cabo mediante un tratamiento estadstico, ms o menos complejo, de la

informacin.

La deteccin de anomalas geoqumicas se realiza mediante la utilizacin de diferentes

tipos de muestras. Entre estas destaca la utilizacin de muestras de: suelos, sedimentos

fluviales, aguas y plantas. Dejamos de lado aqu las rocas ya que su utilizacin tiene ms

que ver con anomalas primarias (presencia de masas minerales en la roca) que con los

problemas de contaminacin secundaria inducidas por la actividad minera. De cualquier

manera el estudio geoqumico ambiental bsico siempre implicar los siguiente pasos:

- toma de muestras,

- anlisis qumico y mineralgico de las mismas,

- tratamiento estadstico de los datos,

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- determinacin de que valores son estadsticamente anmalos,

- y por ltimo, vertido de la informacin sobre un mapa.

Metales y medio ambiente

Las relaciones entre minerales/metales y salud son cada vez ms significantes a medida que

avanza el conocimiento. Los metales conjuntamente con los metaloides como el As y Sb

son liberados al medio ambiente tanto por procesos geolgicos (volcanismo, intemperismo)

como por actividades humanas-antropognicas- teniendo como resultado el

enriquecimiento de estas sustancias en diferentes medios. Por lo general se puede decir, que

el factor de liberacin de metales es mucho mayor por actividades humanas que por

procesos naturales normales no catastrficos.

Los metales de inters comercial, frecuentemente ocurren en asociaciones mineralgicas

con no solamente la presencia de ese metal sino de algunos otros asociados y que en

algunas ocasiones no son recuperados, enriquecindose en los residuos de los procesos.

Por ello en cada paso de los procesos de extraccin y transformacin se genera as mismo

una gran cantidad de residuos normalmente con contenidos aun relativamente altos de

estos elementos. La disposicin de estos residuos debe ser de tal manera que se impida su

dispersin sobre los medios circundantes, as mismo sus efluentes deben ser captados y

tratados antes de ser vertidos al medio ambiente.

En general, las concentraciones de elementos traza tienden a aumentar de la roca al suelo

y/o agua, menos en plantas y/o animales. Una vez liberados en el medio ambiente por

procesos geolgicos o endgenos, los diversos elementos pueden enriquecerse por

diferentes mecanismos como son lixiviacin, acumulacin o precipitacin en los diferentes

medios como son agua superficial y subterrnea, sedimentos y/o suelos.

Siguiendo diferentes vas, desde la ingestin directa hasta por consumo de alimentos

contaminados, los metales pueden concentrarse en el cuerpo humano y as provocar

problemas a la salud.

Una impureza qumica o mineralgica en el mineral o concentrado es seguramente un

contaminante con impacto en el medio ambiente y con riesgo en la salud humana:

As,Cd,Se,Hg,Ni,Co,Pb,etc.