Evaluación de suelos y materiales edáficos afectados por actividades de minería de carbón a cielo abierto en zona carbonífera del centro del departamento del Cesar

Abstract

La explotación de carbón a cielo abierto en el departamento del Cesar es una de las actividades económicas más importantes, que implica la remoción de grandes cantidades de suelo que generan cambios en sus características físicas, químicas y biológicas. El objetivo de la presente investigación fue evaluar la relación entre las propiedades edáficas y contaminantes que permitan el diagnóstico de suelos y materiales edáficos afectados por actividades de minería de carbón a cielo abierto en el Departamento del Cesar por medio de la aplicación de análisis estadísticos multivariados. Se seleccionaron treinta y dos (32) sitios de muestreo de suelo del primer horizonte (0-15cm), teniendo en cuenta zonas no disturbadas por la minería (suelos naturales) y alteradas por la minería de carbón y procesos físicos, químicos y biológicos por la exposición (materiales sueltos productos de excavación, acopios de suelos, áreas rehabilitadas y materiales con presencia de sales cercanos a patios de acopio de carbón). Las muestras fueron caracterizadas teniendo en cuenta parámetros físicos (textura), químicos (pH, CE, CIC, COS, N, P, SO4, Ca, Mg, Na, P, Fe, Zn, Cu, Mn, Al) y biológico (ADN), esto para conocer el estado y la influencia de los procesos de minería en el desarrollo o rehabilitación de suelos. Posteriormente los resultados producto de la caracterización fueron analizados con técnicas de análisis multivariado aplicando el método de componentes principales (ACP) para identificar relaciones entre las propiedades, las variables más influyentes en la calidad del suelo y los materiales edáficos evaluados. Además, se empleó la técnica de agrupamiento jerárquico (AAJ) para determinar las potencialidades y limitaciones de los materiales de estudio. Se aplicó ACP y AAJ a dos escenarios de estudio (1. Escenario de estudio excluyendo las variables limo y pH, 2. Escenario de estudio excluyendo las variables, limo, Ca, Na y COS), el ACP para los dos escenarios arrojó que se logran agrupar las propiedades en 4 componentes que explican más del el 68% de la varianza total, en los que la primera componente explican más del 32% de la varianza y agrupa las variables relacionadas con limitaciones para potencial edáfico (Al, Mn, Fe, Zn, Cu, K, Arcilla, Mg, CE y SO4) y son las que mayor identifican a los materiales con limitaciones edáficas ubicados en el primer grupo de los dendogramas generados por la aplicación AAJ a estos escenarios. La segunda componente es explicada por más del 16% de la varianza total, y se encuentran aquí las propiedades químicas (CIC, ADN y N) de mayor representatividad para los materiales (suelos con potencial edáfico) aglomerados en grupo 2 de los dendogramas generados por AAJ a los dos escenarios, y son las relacionadas con la fertilidad y salud del suelo.

The exploitation of open pit coal in the department of Cesar is one of the most important economic activities, which involves the removal of large amounts of soil that generate changes in their physical, chemical and biological characteristics. The objective of the present investigation was to evaluate the relationship between edaphic and contaminant properties that allow the diagnosis of soils and edaphic materials affected by open-pit coal mining activities in the Department of Cesar through the application of multivariate statistical analyzes. Thirty-two (32) soil sampling sites of the first horizon (0-15cm) were selected, taking into account areas not disturbed by mining (natural soils) and altered by coal mining and physical, chemical and biological processes by the exhibition (loose materials excavation products, soil collections, rehabilitated areas and materials with presence of salts close to coal storage yards). The samples were characterized taking into account physical parameters (texture), chemicals (pH, EC, CEC, COS, N, P, SO4, Ca, Mg, Na, P, Fe, Zn, Cu, Mn, Al) and biological ( ADN), this to know the status and influence of mining processes in the development or rehabilitation of soils. Later, the results of the characterization were analyzed with multivariate analysis techniques applying the principal components method (PCA) to identify relationships between the properties, the most influential variables in soil quality and the edaphic materials evaluated. In addition, the technique of hierarchical clustering (AAJ) was used to determine the potentialities and limitations of the study materials. ACP and AAJ were applied to two study scenarios (1. Study scenario excluding the variables silt and pH, 2. Study scenario excluding the variables, silt, Ca, Na and COS), the ACP for both scenarios showed that they manage to group the properties in 4 components that explain more than 68% of the total variance, in which the first component explains more than 32% of the variance and groups the variables related to limitations for edaphic potential (Al, Mn, Fe, Zn, Cu, K, Clay, Mg, CE and SO4) and are the ones that most identify materials with edaphic limitations located in the first group of dendograms generated by the AAJ application to these scenarios. The second component is explained by more than 16% of the total variance, and here are the chemical properties (CIC, DNA and N) of greater representativeness for the materials (soils with edaphic potential) agglomerated in group 2 of the dendograms generated by AAJ to the two scenarios, and those related to fertility and soil health.