Geoquímica ambiental del distrito minero San Antonio, sedimentos de los arroyos de la cuenca de San Juan de Los Planes y plataforma continental de Bahía La Ventana, BCS, México

Abstract

En México, como en muchos otros lugares en el mundo, existen innumerables áreas con fuerte contaminación ambiental a causa de actividades mineras. Dos siglos de historia en el distrito minero El Triunfo-San Antonio dejaron como resultado una cantidad aproximada de 800 mil toneladas de desechos, producto de la explotación de yacimientos minerales con oro y plata. Estudios previos en la zona revelan que dicha actividad dejó enriquecimientos por As, Cd, Pb y Zn en los sedimentos cercanos al poblado de San Antonio. El objetivo de este estudio fue identificar el impacto antropogénico sobre el distrito minero de San Antonio y el área circundante. Con este propósito se determinaron las características granulométricas de sedimentos de arroyos de la cuenca de drenaje de San Juan de Los Planes y de playa, duna y plataforma continental de Bahía La Ventana. También se determinaron las concentraciones de elementos traza (As, Cd, Cu, Hg, Pb, Sb y Zn) en los sedimentos superficiales colectados en los diferentes ambientes de depósito del área de estudio. Las características granulométricas de los sedimentos se obtuvieron mediante las técnicas de tamizado y difracción de rayos láser. La composición química en sedimentos se obtuvo mediante las técnicas de espectrofotometría de absorción atómica (EAA), espectrometría de plasma acoplado (ICP-AES) y espectrometría de masas con fuente de plasma acoplado (ICP-MS). Para elementos de importancia ambiental, se aplicaron índices para determinar el grado de contaminación basado en los valores promedios para la corteza continental superior como son los factores de enriquecimiento (FE), el Índice de Geoacumulación (Igeo) y los criterios para evaluar la calidad de los sedimentos ERM y ERL. Los resultados del análisis granulométrico evidencian que el tamaño medio dominante en las distribuciones texturales de los sedimentos de arroyo, duna, playa y de la plataforma continental, son las arenas con tendencia hacia las gravas, con selección muy pobre y sesgados hacia los finos. Los resultados del análisis químico muestran que las concentraciones promedio (mostradas como ̅ ; unidades en mg kg-1 , excepto el Hg µg kg-1 en todos los casos), de mayor a menor, en los desechos de minería y fundición son: As (71682 ± 76381), Pb (2654 ± 4797), Zn (233 ± 180), Cu (148 ± 127), Sb (102 ± 147), Cd (10 ± 10) y Hg (7, valor único). Para los arroyos cercanos al área de fundición y otros arroyos fueron: As (2539 ± 15892), Pb (124 ± 539), Cu (27 ± 61), Zn (53 ± 51), Hg (11 ± 12) Sb (2 ±5) y Cd (1.4 ± 3.5), los sedimentos de playa: Zn (11 ± 8), Pb (4 ± 1), Cu (0.5 ± 0.3), As (0.2 ± 0.2), Cd (0.05 ± 0,04) y Hg (24 ± 57), finalmente en los sedimentos de la plataforma continental: Zn (25 ± 18), Pb (14 ± 9), Cu (6 ± 8), Hg (6 ± 9)As (2 ± 3), Cd (0.8 ± 1) y Sb (0.8 ± 0.4). Las concentraciones de los elementos de las tierras raras (ETR) en sedimentos de arroyos son mayores comparadas con los de la lutita norteamericana. Mientras que en los desechos mineros solo los ETR ligeros y pesados son mayores. De acuerdo al Igeo los elementos que presentan fuerte contaminación (Igeo > 3) para sedimentos de los arroyos en orden de importancia son: Zn > Pb > As > Cu; para los sedimentos de playa Hg > Zn; para los sedimentos de la plataforma continental solamente el Zn. Con base a los FE los elementos enriquecidos en los sedimentos de los diferentes ambientes de depósito destacan el As, Cd, Pb y Sb. Los criterios de calidad ERL y ERM muestran que As, Hg y Cd representan un riesgo para la biota en los sedimentos de arroyos y en los desechos de minería y fundición. Para la plataforma continental, los sedimentos de la zona mostraron que El Cd y en menor grado el As representan un riesgo para la biota. ABSTRACT In Mexico, as in many other places in the world, there are many areas with significant environmental contamination causes by mining activities. Two centuries history in the mining district El Triunfo-San Antonio left a figure of approximately 800 thousand tons of solid wastes, result of excessive exploitation of mineral deposits of gold and silver. Previous studies in the area reveal that activity stopped enrichment by As, Cd, Pb and Zn in sediments near the town of San Antonio. The aim of this study was to identify the anthropogenic impact on the mining district of San Antonio and surrounding area. For this purpose, was determined the granulometric characteristics of sediments from rivers of the drainage basin of San Juan de Los Planes and beach, dunes and continental shelf of Bahía La Ventana. We also determined the concentrations of trace elements (As, Cd, Cu, Hg, Pb, Sb and Zn) in surface sediments collected from the different depositional environments of the study area. The granulometric characteristics of sediments were determined by sieving sieving techniques and laser-ray diffraction. The chemical composition in sediments was determined by applying the techniques of atomic absorption spectrophotometry (AAS), mass spectrometry (ICP-AES) and inductively couple plasma mass spectrometry (ICP-MS). For elements of environmental significance, index were applied to determine the degree of pollution based on the average values for the upper continental crust such as the enrichment factors (EF), geoacumulation Index (Igeo) and the criteria for assessing sediment quality ERL and ERM. Particle size analysis results show that the average dominant textural distributions of stream sediment, dune, beach and shelf are the sands with trend to grave, with very poor selection and skewed towards fine. The chemical analysis results show that the average concentrations (shown as ̅ ; units mg kg-1 , except Hg µg kg-1 in all cases), high to low, in the mining and smelting wastes are: As (71682 ± 76381), Pb (2654 ± 4797), Zn (233 ± 180), Cu (148 ± 127), Sb (102 ± 147), Cd (10 ± 10) y Hg (7, unique valor). For streams near the smelting area and other streams were: As (2539 ± 15892), Pb (124 ± 539), Cu (27 ± 61), Zn (53 ± 51), Hg (11 ± 12) Sb (2 ±5) y Cd (1.4 ± 3.5), beach sediments: Zn (11 ± 8), Pb (4 ± 1), Cu (0.5 ± 0.3), As (0.2 ± 0.2), Cd (0.05 ± 0,04) y Hg (24 ± 57), finally in the continental shelf sediments: Zn (25 ± 18), Pb (14 ± 9), Cu (6 ± 8), Hg (6 ± 9)As (2 ± 3), Cd (0.8 ± 1) y Sb (0.8 ± 0.4). The concentrations of rare earth elements (REE) in sediments of streams are higher compared with those of the American shale. While in the tailings only light and heavy REE are higher. The elements that present heavy pollution (Igeo > 3) for stream sediments in order of importance are: Zn > Pb > As > Cu; for beach sediments: Hg > Zn; for continental shelf sediments only Zn. Based on the EF the enriches elements in sediments of different depositional environments include As, Cd, Pb and Sb. Quality criteria ERL and ERM show that As, Hg and Cd pose a risk to the biota in sediments of steams and the mining and smelting wastes. For the continental shelf sediments from the area showed that Cd and As less hazardous to the biota.