martes, 26 de mayo de 2015

Contaminación por minería formal e informal

Contaminación de aguas generada por la actividad minera formal e informal

Minería formal
Es la minería que se desarrolla cumpliendo con todos los requisitos y permisos  establecidos en la Ley de Minería. Tiene concesión minera o contrato de cesión o  explotación, permiso de uso del terreno superficial, estudio de impacto ambiental, licencia de uso de agua, licencia social y autorización de inicio o reinicio de operación minera. Mediana y Gran Minería, Pequeña Minería, Minería Artesanal.



Minería Formal Posee concesiones mineras y cumple con todos los requisitos y establecidos en la Normatividad Minera:

1. Tiene Permiso Ambiental
2. Cuenta con Certificado de Operación Minera
3. Permiso de uso del Terreno Superficial
4. Permiso de uso de agua.
5. Presenta su DAC y Estamin
6. Aporta Económicamente Al Estado y Regiones a través del Canon Minero.



Minería informal
Es aquélla actividad minera  que teniendo características  de minería ilegal, se realiza en  zonas autorizadas para la  actividad minera y que quienes la realizan han iniciado un proceso de formalización en  los plazos y modalidades  establecidas en las normas sobre la materia.


Minería ilegal
Art. 2º D.L. Nº 1105: Actividad minera ejercida por persona natural o jurídica o grupo de personas organizadas para ejercer dicha actividad, usando equipos y maquinarias que no corresponden a las características de la actividad minera que desarrolla (Pequeño Productor Minero o Minero Artesanal) o sin cumplir con las exigencias de las normas de carácter administrativo, técnico, social y medioambiental que rigen dichas actividades, o que se realiza en zonas en las que esté prohibido su ejercicio.

La minería informal consiste en la explotación a menor escala realizada por los operadores manualmente, con un tamaño máximo de las concesión de 1,000 has. y una capacidad productiva hasta 25 TM/día, ubicada en espacios que no están prohibidos para este tipo de actividad. A diferencia de la minería ilegal que ocupa espacios prohibidos como las riberas de ríos, lagunas, cabeceras de cuenca y las zonas de amortiguamiento de áreas naturales protegidas, hacen uso de equipo y maquinaria pesada.


Contaminación de las aguas
En el proceso de la extracción de oro en la minería ilegal se incrementan sólidos en suspensión en el agua, que afecta la vida acuática. Se produce una descarga de sedimentos con la consiguiente colmatación y modificación morfológica de los cauces.
La contaminación de las aguas podría provocar el trastorno y hasta la desaparición de la flora y fauna, además del alejamiento de la fauna terrestre.

Otra forma de contaminación se produce por el mal uso del cianuro a través de métodos artesanales de “vat leaching”, en plantas portátiles de geomembranas con el apoyo de una motobomba, realizándose la aglomeración de manera manual.


Este procedimiento constituye un riesgo para los operadores y el ambiente, en especial en las localidades cercanas a los cursos de agua.

Seguridad y salud
Las personas que se dedican a la actividad minera ilegal lo hacen sin tomar medidas de seguridad, corriendo el riesgo de sufrir intoxicaciones severas que les pueden ocasionar la muerte. Ellos pueden perecer sepultados y abandonados bajo tierra, ya que para los patrones estos peones no existen en ningún registro ni planillas. Los campamentos en que viven por lo general son hechos de carpas de plástico que no ofrecen ninguna protección frente a las tormentas tropicales. La comida que ingieren tampoco es balanceada, lo que les genera un estado de desnutrición.


Los principales tipos de conflictos de agua con la minería
En la escena nacional los conflictos entre la actividad minera y las comunidades del área de influencia de estos proyectos son cada vez más frecuentes y conocidos. Son dos los tipos de conflictos que se presentan:
  • Por el uso de fuentes de agua utilizadas para fines agropecuarios y que son derivadas a fines mineros.
  • Por la contaminación de fuentes de agua.
  • Por la gestión del agua en la cuenca.
  • Los dos primeros tipos de conflictos se han producido históricamente, sin embargo en la actualidad han cobrado mayor importancia las decisiones sobre la gestión de agua en la cuenca cuando hay presencia de usuarios mineros, ello debido a la envergadura de los proyectos mineros en curso.

Por lo general los conflictos de uso y contaminación de aguas aparecen asociados pero la respuesta de las comunidades es parcial y fragmentada, y se limita a los impactos que perciben. Veamos un caso de conflictos que muestran la complejidad de este tipo de conflictos:

El Proyecto minero Tambogrande
El área de impacto minero en la zona de Tambogrande abarca 162,700 Has. y  corresponde a concesiones que tienen varias empresas mineras en la zona. La empresa Minera Manhattan tiene en concesión 88 mil Has, seguida de la empresa Minera el Totoral con 32 mil Has. Entre otras se encuentran Cia. Minera Buenaventura, Phelps Dodge con menor área (Aste, 2001). La concesión TG1 localizada en el área urbana de Tambogrande fue la que ha sido motivo de uno de los mayores conflictos entre minería y comunidades de los últimos años.

 La empresa esperaba explotar el oro localizado en la capa superior del depósito y luego los sulfuros de cobre. Para desarrollarse este proyecto se requerirá de la reubicación del 47% de la población urbana, el desvío del río Piura y el impacto en 53% de la zona destinada al cultivo de mangos y limones de las dos Malingas, los dos Hualtacos y el Valle de los Incas (Aste, 2000).


Los impactos en el uso y contaminación del agua:
  • Impactos en la disminución del agua asignada a actividades agrícolas y forestales para derivarla al uso minero. Tanto la explotación del cobre como el oro a tajo abierto requieren de una fase de molienda, antes de pasar al proceso de extracción del mineral, esta fase es sumamente exigente en agua. La empresa propone utilizar agua subterránea, lo cual es sumamente inquietante debido a la fragilidad del ecosistema de bosque seco subtropical en el que se plantea desarrollar el proyecto.
  • La mineralización de la zona de sulfuros masivos la hacen potencialmente generadora de drenaje ácido. El tratamiento del oro con cianuro, incrementa las posibilidades de contaminación de las aguas y su posible afectación de los acuíferos.
  • La derivación del río Piura, necesario para el desarrollo del tajo de la mina, es uno de los puntos más vulnerables del proyecto, debido al impacto resultante de las  5características ecológicas de la zona en la que existen grandes períodos secos con presencia de lluvias intensas y durante la presencia del fenómeno del Niño escapa a cualquier cálculo.

Control  y prevención de la contaminación de aguas
El problema de generación de aguas ácidas de mina puede enfocarse desde dos perspectivas: prevención y tratamiento.

Las técnicas de prevención tratan de evitar que se den las condiciones que propician la oxidación de los sulfuros, lo cual se consigue básicamente por tres posibles vías:
  • Barreras aislantes
  • Métodos químicos
  • Inhibición bacteriana
A.   Barreras aislantes
Entre las primeras cabe citar la revegetación de terrenos y las barreras frente al agua y el oxígeno. El acondicionamiento y revegetación mitiga la llegada de agua y oxígeno a los sulfuros, conociéndose casos en los que se reduce hasta en un 50% la generación de aguas ácidas. Se trata por lo tanto de un método de atenuación del problema.

Las barreras frente al agua pasan por la impermeabilización de la superficie y los taludes de las escombreras. Normalmente es necesario además regularizar las pendientes para disminuir la erosión. Los materiales utilizados para la cubrición son diversos: arcillas, tierras compactadas, láminas sintéticas etc. La arcilla, cuando se dispone convenientemente y las láminas sintéticas, son los materiales que más garantías ofrecen como impermeabilizantes, siendo inferior el coste de la primera.

Aparte de lo anterior (una impermeabilización eficaz también aísla el residuo del aire) el aislamiento respecto al aire se consigue fundamentalmente mediante lámina de agua. Este método se aplica en las balsas y presas de residuos, así como en explotaciones abandonadas, tanto a cielo abierto como subterráneas, si bien en este caso no cabe hablar de método aplicado sobre residuos. Considerando la primera de las reacciones anteriormente señaladas en la generación del drenaje ácido, se comprueba que el agua y el oxígeno son necesarios para desencadenar el proceso. La inmersión de los residuos bajo lámina de agua tiene por objeto aislar a los sulfuros del contacto con el oxígeno atmosférico y para conseguir tal fin, se precisa que no exista renovación (flujo) de las aguas en contacto con los residuos.

Inicialmente, el oxígeno disuelto en el agua reaccionará con los sulfuros según las reacciones ya expresadas. El consumo de este oxígeno, la ausencia de renovación y la baja difusividad de este elemento en el agua, determinan el establecimiento de un ambiente anóxico en el entorno de la masa de sulfuros que impide el avance del proceso.

B.   Métodos químicos
Entre los métodos químicos para combatir la generación de aguas ácidas destacan la adición alcalina y la adición de fosfatos.

El efecto de la adición alcalina es triple; por una parte, se consigue en mayor o menor medida la neutralización de las aguas ácidas producidas. Por otra parte, las bacterias que oxidan el hierro precisan de un ambiente ácido para desarrollar su función. Además de lo anterior, a niveles de pH cercanos a neutro, se favorece la precipitación del hierro férrico, dando lugar a una pátina de recubrimiento sobre la superficie de los sulfuros que dificulta su ulterior oxidación.

A estos efectos, se utilizan generalmente sustancias como el hidróxido sódico (Na0H), roca caliza (CO3Ca), cal (CaO, Ca(OH)2) y carbonato sódico (Na2CO3).

La disposición de estos compuestos alcalinos puede llevarse a cabo interestratificándolos con los materiales de la escombrera o mezclados con ellos. Pueden igualmente colocarse como material de cubrición, facilitando la revegetación de la superficie de la escombrera si se ha contemplado la misma y es conveniente en todo caso, mezclar compuestos alcalinos de diferente solubilidad, de suerte que se procure una adición de álcalis continua en el tiempo.

El aporte de fosfatos en escombreras que contengan sulfuros, propicia la formación de fosfatos de hierro insolubles, lo que disminuye el hierro férrico disponible y ralentiza el proceso general de oxidación de la pirita.

C.   Métodos de inhibición bacteriana
En esencia se trata de inhibir la actividad de la bacteria Thiobacillus ferrooxidans, responsable en gran medida del proceso de generación de aguas ácidas. Esta inhibición se aborda mediante la aplicación a la masa de residuos de surfactantes aniónicos o ácidos orgánicos.

Entre los primeros destaca el Sodio o Lauril Sulfato (SLS), que se administra diluido mediante irrigación de las escombreras. Este compuesto ha mostrado ser muy eficaz, pero con un margen temporal de acción muy limitado (meses).

Para conseguir efectos de mayor duración, superiores a cinco años, se han desarrollado bactericidas de efecto retardado, que consisten en pellets o pastillas de tamaño centimétrico y constan de una matriz polimérica, un agente activo y otros compuesto químicos que se disuelven paulatinamente, percolando en la masa de residuos y creando un efecto continuo en el tiempo.

Tratamiento  de efluentes
Cuando por algún motivo los métodos de prevención no pueden usarse o se muestran insuficientes para combatir la generación de aguas ácidas, estas pueden analizarse y tratarse como cualquier agua residual industrial. Los sistemas de tratamiento más usados son: la neutralización química, ósmosis inversa e intercambio iónico.

Las plantas de tratamiento de aguas ácidas realizan el tratamiento en tres etapas: neutralización, oxidación y precipitación. Según el agente neutralizante empleado (cal o roca caliza), las reacciones que se verifican son las siguientes:

Neutralización

  • Neutralización con cal
         SO4H2 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2H20
  • Neutralización con roca caliza
         SO4H2 + CaCO3 → Ca SO4 + H20 + CO2

a.  Oxidación
El objeto de esta operación es pasar el hierro ferroso (soluble) a férrico (insoluble). El oxígeno necesario para el proceso se toma directamente de la atmósfera, mediante agitación en los tanques de reacción.


b.  Precipitación
La reacción del sulfato férrico con los agentes alcalinos propicia la formación y precipitación de hidróxidos de hierro, que se recogen en decantadores.

La ósmosis inversa consiste en hacer pasar las aguas a tratar por una membrana (normalmente de acetato de celulosa) que retiene en gran medida los contaminantes, dejando pasar el agua. Los metales pesados llegan a quedar retenidos en porcentajes próximos al 99% y la reducción de la acidez oscila aproximadamente entre el 81 y 92%. 

El rendimiento de las membranas decae con el tiempo, en función de la carga contaminante y debido a la saturación de la membrana, cuya sustitución, junto a la gestión de los lodos generados, constituyen el principal inconveniente de este método por su repercusión económica.

c.  Intercambio iónico
El método consiste en hacer pasar las aguas ácidas por una masa porosa de resinas sintéticas de alto peso molecular. El contacto propicia el intercambio iónico, permitiendo la obtención de un agua con un alto grado de depuración e incluso la recuperación de metales pesados. Los inconvenientes son los mismos que en el caso anterior y se refieren principalmente a los costes de mantenimiento.





domingo, 10 de mayo de 2015

Oxigeno Disuelto


Oxígeno disuelto
Definición

El oxígeno disuelto (DO) es la cantidad de oxígeno que esta disuelta en el agua y que es esencial para los riachuelos y lagos. El nivel de DO puede ser un indicador de cuan contaminada está el agua y cuan bien puede dar soporte esta agua a la vida vegetal y animal. Si los niveles de DO son demasiados bajos, algunos peces y otros organismos no pueden sobrevivir.

Al igual que los organismos terrestres, los animales y plantas acuáticas necesitan oxígeno para vivir.

El oxígeno entra al agua de varias formas:
  • Desde las plantas acuáticas y algas, cuando estas liberan oxígeno durante la   fotosíntesis.
  • Desde la atmósfera, por difusión.
El oxígeno de la atmósfera penetra en el agua más fácilmente cuando esta se mueve por  el viento que  forma olas, por cascadas o por rápidos.


En la naturaleza la concentración de oxígeno disuelto en el agua es alrededor de 10.000 veces menor que su concentración en el aire.

La materia orgánica, tanto natural como de contaminación puede crear altas demandas biológicas de oxígeno y consumir el oxígeno del agua.  Esto puede causar mortandad de peces y alterar las comunidades de organismos acuáticos.

Un valor de oxígeno disuelto en el agua de  5,0 mg/l (o ppm), es  la concentración más adecuada para la mayoría de organismos acuáticos.

La concentración de oxígeno disminuye conforme la temperatura se incrementa, por lo que puede esperarse que los valores de oxígeno sean altos en los meses fríos y bajos en los meses cálidos.

La concentración de oxígeno disuelto en el agua disminuye conforme la profundidad se incrementa, por lo que puede esperarse que los valores de oxígeno sean más altos en la superficie de un lago que en zonas profundas.

El oxígeno disuelto en lagos y estanques con concentraciones altas de nutrientes puede cambiar en gran medida durante el día debido a la actividad fotosintética de algas y plantas acuáticas.


Algas y plantas acuáticas pueden a veces producir oxígeno mediante el proceso de fotosíntesis, a una velocidad mayor de la que el oxígeno puede difundirse desde el agua hacia el aire.  Este proceso puede conducir a una sobresaturación de oxígeno disuelto en el agua que ocurre cuando la concentración de oxígeno es superior al 100% de la cantidad que se puede disolver sólo mediante una mezcla física en función de la salinidad, la presión y la temperatura del momento.

El agua que se sobre satura de oxígeno frecuentemente contiene altos niveles de fósforo y/o nitrógeno.  Este enriquecimiento en nutrientes puede ser intencional, como por ejemplo en fertilización de estanques para peces, o no intencional, como en el caso de escorrentía de campos agrícolas con fertilizantes o excrementos animales.



El oxígeno disuelto es importante en los procesos de: fotosíntesis, oxidación-reducción, solubilidad de minerales y la descomposición de materia orgánica.

           Guía general para interpretar los datos de   Oxígeno Disuelto en el agua
               
Concentración

0-2 ppm
No suficiente oxígeno para soportar vida animal en el agua
2-4 ppm
Sólo pocos peces e insectos acuáticos pueden sobrevivir
4-7 ppm
Bueno para la mayoría de animales acuáticos, aceptable para peces de aguas tropicales y bajo para peces de aguas frías
7-11 ppm
Muy bueno para la mayoría de vida animal en ríos y lagos

Porcentaje de Saturación
Menos de 60%
Pobre, el agua está muy caliente o bacterias usando el Oxígeno Disuelto
60-79 %
Aceptable para la mayoría de vida animal en ríos y lagos
80-125 %
Excelente para la mayoría de vida animal en ríos y lagos
Más de 125%
Demasiado alto, puede ser peligrosa para peces

      Distribución del oxígeno disuelto

La distribución del oxígeno en cuerpos de agua naturales está determinada por el intercambio gaseoso a través de la superficie del agua, la producción fotosintética, el consumo respiratorio y por procesos físicos de advección (movimiento horizontal del aire causado principalmente por variaciones de la presión atmosférica cerca de la superficie)y difusión. Siendo el oxígeno un requisito nutricional esencial para la mayoría de los organismos, es importante medir las variaciones por unidad de tiempo de los procesos bióticos (fotosíntesis y respiración celular) y abióticos que se desarrollan in situ, que afectan su concentración y distribución. Es conveniente conocer dichas variaciones, si nos interesa construir modelos dinámicos del funcionamiento de comunidades acuáticas.


Fuentes de oxígeno en ambientes acuáticos:
La entrada de oxígeno al agua envuelve dos procesos: la entrada de oxígeno atmosférico y la generación de oxígeno dentro del cuerpo de agua por la actividad de organismos fotosintéticos. Para el primer proceso es necesario un gradiente apropiadobasado en las diferencias entre las presiones parciales de oxígeno en la atmósfera y enel agua.

La dirección y velocidad de transferimiento del oxígeno al agua dependen de tres factores:
  • La magnitud del gradiente de concentración.
  • El grosor de la película superficial [la razón de difusión molecular de oxígeno a 24°C es de sólo 2.3 x 10-5 cm2/segundos, requiriéndose años para quetrazas de oxígeno logren penetrar 5 metros a través de la superficie]
  • La turbulencia [ej. en áreas de cascadas y represas la alta presión de la corriente de agua lleva a solución los gases atmosféricos].
Las diferencias en la concentración de oxígeno disuelto entre diferentes hábitatsacuáticos, puede explicarse a base de los siguientes criterios:
  1. Diferencias en la magnitud de la actividad respiratoria de plantas, animales y microorganismos.
  2. Influencia de la morfología del fondo en el perfil vertical de oxígeno (mientras mayor es la irregularidad del fondo, mayor es el área superficial de los sedimentos ricos en materia orgánica que demandan oxígeno).
  3. Diferencias en la penetración de luz y por ende, en la actividad fotosintética.
  4. Diferencias en la temperatura del agua.
  5. Entrada de minerales solubles (aumento en salinidad).
  6. Aumento en concentración de minerales a consecuencia de evaporación de agua.
  7. Entrada de grandes cantidades de materia orgánica oxidable.

    Solubilidad de oxígeno:
    Aunque la abundancia de oxígeno en la atmósfera es relativamente alta, su solubilidad
es baja al compararla con la solubilidad del bióxido de carbono. A pesar de la naturaleza gaseosa del oxígeno, rara vez se expresa su concentración o solubilidad en centímetros cúbicos u otra medida apropiada de volumen. Generalmente, las medidas de oxígeno disuelto se expresan en mg O2/L, siendo dicha expresión mayor por un factor de 1.4 a la concentración expresada en volumen (la densidad de oxígeno a 0°C y 1 atmósfera de presión es de 1.4276 mg/L).


Paramentros ambientales

Temperatura:
La cantidad de oxígeno presente en el agua es afectada por la temperatura, la salinidad
y la presión atmosférica. La concentración de oxígeno en agua es inversamente 
proporcional con la temperatura. Si elevamos la temperatura del agua a su punto de
ebullición generamos una solución libre de oxígeno. Podemos generalizar que a cualquier presión atmosférica, aguas frías saturadas con oxígeno contienen una mayor cantidad de oxígeno disuelto que aguas tibias o calientes. No obstante, la relación inversa entre temperatura y la concentración de oxígeno disuelto puede verse alterada  en ambientes naturales por efecto de los procesos de fotosíntesis y respiración.


Los cambios estacionales generan alteraciones significativos en la temperatura de los
cuerpos de agua. Dichas alteraciones en temperatura tendrán, a su vez, un efecto agua
traen como consecuencia una disminución en los niveles de oxígeno disuelto. Algunos
incidentes de mortandad masiva de peces en cuerpos de agua interiores, durante la
época de verano, se pueden relacionar con una reducción en los niveles de oxígeno. De
forma inversa, en cuerpos de agua no-contaminados se registran aumentos en los niveles
de oxígeno disuelto durante el periodo de invierno.

Salinidad:
La presencia de algunos minerales en una solución reduce la solubilidad de los gases. Las
sales disueltas en agua reducen los espacios intermoleculares disponibles para la
disolución del oxígeno. El efecto de la exclusión de oxígeno en función de la concentración
de sales disueltas es mínimo excepto en ambientes hipersalinos, tales como los salitrales.
Presión atmosférica:
La solubilidad de un gas está determinada por su presión parcial (p) [Ley de Henry]. A su
vez, la presión parcial de un gas es afectada por cambios en altitud (cambios en presión
atmosférica). Observamos que en cuerpos de agua no contaminados la concentración de
oxígeno disminuye con la altitud.

Es conveniente aclarar que dicha relación puede ser alterada por los procesos de
fotosíntesis y respiración. La relaciónentre los niveles medidos de oxígeno disuelto, el por
ciento de saturación de oxígeno enagua, la temperatura del agua y la altitud se interpretan
tradicionalmente utilizando un nomograma.

La actividad biológica:
En el caso de las aguas naturales superficiales, tales como lagos, lagunas, ríos, entre
otros, el oxígeno proviene de los organismos vegetales que contienen clorofila o cualquier
otro pigmento capaz de efectuar la fotosíntesis. Los pigmentos facultan a las plantas, tanto
inferiores como superiores a utilizar la energía radiante del sol y convertir el Dióxido de
Carbono (CO2) en compuestos orgánicos. La energía lumínica procedente del sol, permite
que el agua y el Dióxido de Carbono (como única fuente de carbono) reaccionen para
producir un azúcar simple (glucosa), desprendiéndose oxígeno como subproducto.


La turbulencia de la corriente también puede aumentar los niveles de OD debido a
que el aire queda atrapado bajo el agua que se mueve rápidamente y el oxígeno del aire
se disolverá en el agua.