1. INTRODUCCIÓN -...
69
1. INTRODUCCIÓN La conservación del medio ambiente es una actividad primordial que brinda la posibilidad, entre otras cosas, de mejorar la calidad de vida de los pobladores de las zonas mineras, en la que se debe buscar una convivencia con el ecosistema. Es por este motivo que algunas empresas nacionales, como Minera Las Cenizas de Cabildo, Disputada Las Condes, ENAMI y CODELCO pertenecientes tanto a la mediana minería como a la gran minería, han tomado conciencia sobre la importancia de la conservación del medio ambiente y, más allá de los aspectos estrictamente legales, han desarrollado planes de rehabilitación para sus tranques de relaves, aunque en Chile no existe todavía una legislación que norme el cierre de faenas al término de su explotación (ENAMI, 2001). La elaboración de un plan de rehabilitación por parte de las empresas mineras, ha dejado de ser una opción voluntaria en algunos proyectos y ha pasado a ser una exigencia de los organismos relacionados con los proyectos mineros, a través de la promulgación de la Ley de Bases de Medio Ambiente (Ley Nº 19300) (MENA, 1996). Al terminar una operación minera, uno de los temas más importantes en los planes de rehabilitación, es considerar los posibles impactos ambientales que se pueden producir a futuro debido a los desechos mineros (relaves, desmonte y otros) (COTORAS, 1996).
Transcript of 1. INTRODUCCIÓN -...
1. INTRODUCCIÓN
La conservación del medio ambiente es una actividad primordial que brinda
la posibilidad, entre otras cosas, de mejorar la calidad de vida de los
pobladores de las zonas mineras, en la que se debe buscar una convivencia
con el ecosistema.
Es por este motivo que algunas empresas nacionales, como Minera Las
Cenizas de Cabildo, Disputada Las Condes, ENAMI y CODELCO
pertenecientes tanto a la mediana minería como a la gran minería, han
tomado conciencia sobre la importancia de la conservación del medio
ambiente y, más allá de los aspectos estrictamente legales, han desarrollado
planes de rehabilitación para sus tranques de relaves, aunque en Chile no
existe todavía una legislación que norme el cierre de faenas al término de su
explotación (ENAMI, 2001).
La elaboración de un plan de rehabilitación por parte de las empresas
mineras, ha dejado de ser una opción voluntaria en algunos proyectos y ha
pasado a ser una exigencia de los organismos relacionados con los
proyectos mineros, a través de la promulgación de la Ley de Bases de Medio
Ambiente (Ley Nº 19300) (MENA, 1996).
Al terminar una operación minera, uno de los temas más importantes en los
planes de rehabilitación, es considerar los posibles impactos ambientales que
se pueden producir a futuro debido a los desechos mineros (relaves,
desmonte y otros) (COTORAS, 1996).
2
Este problema cobra importancia al considerar que, por la magnitud de los
procesos mineros, los depósitos son masivos (miles a millones de toneladas).
En Chile se estima que se encuentran cerca de 900 depósitos de relaves al
año 2000 y entre 700 a 800 están abandonados y la mayoría están
concentrados entre la III y V región (GREEN, 2001).
Estos relaves se convierten en pasivos ambientales que por su tamaño es
imposible su remoción o eliminación. Una vez insertos en el paisaje hay que
convivir con ellos y, en el mejor de los casos, intentar recuperarlos del
abandono.
TROEH, HOBBS y DONAHUE (1999) indican que la vegetación es una de
las alternativas de recuperación, ya que ésta realiza un control de la erosión
tanto eólica como hídrica de la capa superficial de los tranques de relave. Por
otro lado, señalan que la falta de cohesión de las partículas del sustrato del
relave y su exposición directa al viento genera graves problemas de arrastre
derivando en contaminación principalmente de metales pesados, lo cual
puede disminuirse con la protección del sustrato frente al agua de lluvia o
viento. Así mismo, señalan que lo más efectivo para reducir el efecto del
viento, es cubrir el suelo con una cubierta vegetal o una carpeta de residuos
forestales o agrícolas.
Complementando lo anterior, KOBISCH (1993) afirma que la vegetación
limita la acción erosiva de la lluvia sobre el suelo, interceptando la lluvia y
disminuyendo la velocidad con la que llega al sustrato. Para lograr este
efecto de protección importa la densidad como la calidad de la cubierta.
Si bien existen soluciones para la capa superficial del relave, es preciso
correlacionar esta alternativa con la posible eliminación o control de los
3
desechos de metales pesados que persisten tanto en esta capa como en la
más interna. Para esto, se plantea la alternativa de una cubierta vegetal que
sea absorbedora de ellos.
Por lo tanto, surge con esta investigación la necesidad de evaluar diferentes
especies vegetales, cuyo comportamiento signifique una alternativa de
recuperación de estos depósitos de relave, persiguiendo los siguientes
objetivos:
Objetivo general
Evaluar el comportamiento de crecimiento (diámetro de tronco y altura
total) que presentan cuatro especies vegetales, establecidas en
material de relave minero.
Objetivos específicos
Cuantificar el comportamiento de las concentraciones de algunos
macronutrientes (Nitrógeno disponible (N), Fósforo disponible (P),
Potasio de intercambio (K), Calcio (Ca) y Magnesio (Mg)) y algunos
micronutrientes (Boro (B), Hierro (Fe), Manganeso (Mn), Zinc (Zn) y
Cobre (Cu)) en forma estacional presentes en el material de relave.
Comparar las concentraciones de algunos metales pesados (Cadmio
(Cd), Cromo (Cr), Níquel (Ni) y Plomo (Pb)) presentes en el tranque de
relave antes de la plantación y después de un año y tres meses de
establecidas las plantas.
Identificar las especies vegetales que presenten un desarrollo
vegetativo y de crecimiento aceptables en condiciones de material de
relave.
4
2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1. Aspectos generales de los relaves mineros:
Los relaves mineros corresponden al residuo del proceso de obtención de
minerales en la industria minera. A grandes rasgos, este proceso cuenta con
la molienda de la roca con mineral, adición de agua de 60% a 80%
aproximadamente, adición de reactivos de flotación y espumantes, inyección
de aire para generación de burbujas, extracción del mineral flotante y la
eliminación de la pulpa remanente denominada relave (GREEN, 2001).
La pulpa residual o relave es canalizada hasta un sector de acopio
permanente mediante tuberías o canaletas. El depósito queda confinado
mediante muros (embalses de relave) o se aprovechan formas favorables de
la topografía.
El proceso natural de estabilización de un depósito de relave considera en
primer término, la pérdida paulatina de humedad de las arenas, permitiendo
con esto, un tranque relativamente firme y seco. Todo el proceso de
desecación puede tomar varios años dependiendo de las condiciones
ambientales en donde se inserta el tranque de relave (GREEN, 2001).
2.2. Características físicas y químicas de un tranque de relave:
Generalmente las faenas mineras tienden a ubicarse en condiciones
ambientales extremas, situaciones de alta cordillera y de aridez en que las
restricciones por temperatura y precipitaciones son evidentes en la
vegetación. Por otro lado, el medio en que debe desarrollarse la vegetación
5
es un sustrato completamente alterado en el que las propiedades físicas, de
fertilidad y toxicidad son determinantes (GREEN, 2001).
El suelo es un cuerpo natural, que ocupa un espacio tridimensional, producto
de la transformación del material originario (material parental) a través de
procesos destructivos y de síntesis. Cada suelo puede considerarse como un
individuo, que forma parte de un universo, con características únicas,
producto de una determinada combinación de factores de formación
(HONORATO, 2000).
En un primer momento, el material de relave no puede llamarse suelo por no
contar con las propiedades que caracterizan a estos últimos. Sin embargo,
una vez establecidas las plantas, pasan a formar un sustrato que sirve de
sostén para la vegetación que eventualmente podría evolucionar a suelo. Es
por este motivo que se analizarán sus propiedades considerándolas como
tal.
2.2.1. Propiedades físicas
Una de las propiedades físicas más importantes es la textura, que es una
expresión cualitativa y cuantitativa del tamaño de las partículas. Cualitativa
porque se refiere al comportamiento que resulta del tamaño y de la
naturaleza de los constituyentes del suelo, y cuantitativa por ser una
expresión porcentual. Se refiere a la proporción relativa en peso de los
diferentes tamaños de partículas existentes en él, expresada como
porcentaje de la fracción mineral (HONORATO, 2000).
6
Generalmente, el sustrato del relave corresponde a suelos gruesos o de
textura arenosa, los cuales presentan baja retención de humedad aún con un
buen aporte hídrico (GREEN, 2001).
Por otro lado, la estructura corresponde a la forma en que se agrupan las
partículas elementales (arena, limo y arcilla) en agregados. Estos agregados
tienen propiedades diferentes de las de una masa igual de partículas
elementales sin agregación (HONORATO, 2000).
En el sustrato de relave, esta propiedad no se presenta, por lo que se
considera un suelo sin estructura. Esta característica la proporciona el origen
del material y la alta concentración de sodio presente en el sustrato que
actúa como un elemento dispersante de las partículas (HONORATO, 2000).
2.2.2. Propiedades químicas
2.2.2.1. Fertilidad
La fertilidad depende de los contenidos de macronutrientes como Nitrógeno
(N), Fósforo (P), Magnesio (Mg), Calcio (Ca) y Potasio (K), y de
micronutrientes como Zinc (Zn), Cobre (Cu), Hierro (Fe), Manganeso (Mn),
Boro (B), y Molibdeno (Mo). También es importante la presencia de bacterias
y hongos saprófitos (ALWAY, 1940).
El material original que antecede al relave proviene generalmente de zonas
donde la población vegetal y la actividad microbiana son muy escasas o
nulas. El proceso de extracción del mineral, que cuenta con la adición de
reactivos de flotación y espumantes, ocasiona lavados de macro y
7
micronutrientes, lo cual se traduce en un sustrato de muy baja fertilidad
(COTORAS, 1996).
2.2.2.2. Toxicidad
La toxicidad del relave influye en forma negativa al desarrollo de las especies
que pueden establecerse en el depósito (regeneración natural o
reforestación), retardando o eliminando un desarrollo inicial. Generalmente la
toxicidad está dada por tres componentes:
- Metales pesados
- pH
- Salinidad (CE)
Respecto a la presencia de metales pesados, la toxicidad está dada por las
concentraciones de estos elementos. Los metales con mayor probabilidad de
encontrarse en un relave corresponden a: Hierro (Fe), Molibdeno (Mo),
Cadmio (Cd), Cromo, (Cr), Níquel (Ni), Plomo (Pb) y Cobre (Cu). Algunos de
estos elementos corresponden a micronutrientes para las plantas, por lo que
son necesarios en cantidades muy pequeñas. A pesar de que las
concentraciones umbrales varían, se puede asumir que concentraciones
totales por sobre 0,1% para elementos individuales son tóxicas. Sin embargo,
por la experiencia en ensayos realizados en suelos agrícolas con aguas con
contenidos de metales pesados, aún más importante que la concentración de
elementos totales es la concentración de elementos solubles (aprovechables
para las plantas), los que empíricamente corresponden hasta un 10% de las
concentraciones totales (GREEN, 2001).
El pH determina la liberación o precipitación de ciertos elementos, es en este
sentido que la fracción soluble de los metales pesados cobra importancia, así
8
por ejemplo a un pH ácido se liberan iones metálicos de hierro, cobre, zinc o
plomo y se precipita el molibdeno. Esto quiere decir que a una misma
concentración de elementos totales puede generarse un proceso de
fitotoxicidad a un pH bajo que aumente la fracción soluble de estos metales.
El cambio de pH en un tranque de relave puede originarse principalmente por
los contenidos de pirita. En general, el proceso productivo de cobre es
alcalino o básico, generando un sustrato de relave con un pH relativamente
neutro (ENAMI, 2001).
La salinidad del sustrato también influye en el desarrollo de la vegetación,
este parámetro se mide a través de la conductividad eléctrica (CE), la cual
determina el gradiente osmótico a través del cual la planta puede absorber
agua y nutrientes. Si la salinidad es muy elevada (sobre 4 mmhos/cm a 25
ºC) se produce una deshidratación en la vegetación (GREEN, 2001).
En el caso de relaves de zonas áridas y semiáridas no se produce la
oxidación, por lo cual no hay acidificación del sustrato, manteniendo altos
contenidos de salinidad o sodicidad (TROEH, HOBBS y DONAHUE, 1999).
2.3. Emplazamiento del tranque de relave Planta Manuel Antonio Matta:
En general, la zona se caracteriza por una fisiografía abrupta de grandes y
cambiantes pendientes precordilleranas y valles de conformación hídrica. En
este conjunto de quebradas cercanas al río Copiapó se inserta el tranque
(ENAMI, 2001).
La zona de Copiapó se caracteriza por registros de lluvias más bien bajos
clasificados como semi-desértico. La región se encuentra bajo la marcada
influencia del Anticiclón Subtropical del Pacífico Sur, por lo cual se da una
9
escasez en el paso de perturbaciones como frentes de mal tiempo, lo que
implica una mínima presencia de precipitaciones. La media anual está
alrededor de 24 mm, con fluctuaciones de 4 a 39 mm. Las temperaturas
fluctúan entre un mínimo de –3,5 ºC hasta 35 ºC con temperaturas medias de
20,4 ºC en enero y 11,4 ºC en julio (DIRECCIÓN METEOROLÓGICA DE
CHILE, 1996).
El sistema hídrico del valle de Copiapó se origina en “Las Juntas”, lugar
donde confluyen los ríos Pulido y Jorquera. Unos 2,5 kilómetros más abajo
se une un tercer cauce denominado “Manflas”. Desde Las Juntas hasta el
mar, el río Copiapó alcanza a cruzar 162 Km de distancia, siendo en términos
de uso poblacional mucho más importante su acuífero subterráneo, cuyo
volumen de agua total se estima en 5.726 millones de mt3. La cuenca de
Copiapó es el primer valle transversal, sometiendo a las capas más bajas de
la tropósfera a un continuo encajonamiento de acuerdo a las características
topográficas de la zona (DIRECCIÓN GENERAL DE AGUAS DEL
MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS, 2003).
2.4. Estabilización de un tranque de relave:
Para estabilizar un tranque se consideran principalmente tres métodos no
excluyentes: enrocado, estabilización química y revegetación (LAMBERT et
al., 1999).
En cuanto al plan de revegetación, la necesidad de cubierta vegetal tiene
como objeto, no solamente el control de la erosión, el favorecimiento de la
fauna y/o establecimiento del equilibrio, sino también la integración del
espacio utilizado por la estructura en el paisaje (LAMBERT et al., 1999).
10
Por el contrario, la desprotección del suelo permite el paso del viento a gran
velocidad ocasionando el desprendimiento, transporte y deposición del
material suelo. En el caso de la lluvia, la pérdida de material se produce por
arrastre, generando grietas que dificultan la utilización de la superficie y
posibilitan la contaminación de los causes de ríos por metales pesados
(TROEH, HOBBS y DONAHUE, 1999).
2.4.1. Etapas generales de revegetación
Según GREEN (2001), al considerar la revegetación dentro de un plan de
recuperación de un depósito minero, se deberán seguir ciertas etapas
generales como son:
- Estudio de las condiciones anteriores al impacto ambiental
En el diseño de una explotación minera se deberían estudiar las
características del clima, suelo y vegetación nativa del lugar para poder tener
la información necesaria en la recuperación final.
- Estudio de las condiciones ambientales existentes
Realización de un completo estudio de clima, suelo y factores ambientales
limitantes modificados por la explotación minera.
- Elaboración de un sistema de plantación
Se debe considerar desde la obtención de la semilla o plantín hasta la
instalación del sistema de riego. Este sistema sigue los patrones generales
de reforestación de zonas degradadas considerando los factores críticos de
crecimiento de la vegetación en el caso de una explotación minera.
11
- Programas de monitoreos
El diagnóstico de sobrevivencia y desarrollo debe realizarse al menos un año
después de la plantación, cuando cada especie haya pasado por las cuatro
estaciones climáticas. Se deben monitorear parámetros edáficos como la
humedad del suelo, pH, nutrientes y la exploración de las raíces fuera de la
casilla.
2.5. Macronutrientes:
2.5.1. Nitrógeno
El nitrógeno es un nutriente esencial para el crecimiento de los vegetales, ya
que es un constituyente de todas las proteínas. Es absorbido por las raíces
generalmente bajo las formas de NO3- y NH4
+. Su asimilación se diferencia
en el hecho de que el ión nitrato se encuentra disuelto en la solución del
suelo, mientras que gran parte del ión amonio está adsorbido sobre las
superficies de las arcillas (DORRONSORO, 2004).
2.5.2. Fósforo
Después del nitrógeno, es el segundo elemento en importancia para el
crecimiento de las plantas. El fósforo se encuentra en el suelo de diferentes
formas químicas, es así como encontramos fósforo disponible, fósforo
inorgánico y fósforo orgánico, con una relación de 1 : 71 : 51 respectivamente
(THOMPSON, 1980).
El fósforo es absorbido en su mayor parte en forma de ión monovalente
H2PO4 , conocido generalmente como fosfato (THOMPSON, 1980).
12
2.5.3. Potasio
El potasio es uno de los tres cationes principales que utilizan las plantas, se
encuentra en abundancia en los suelos y presenta una alta movilidad tanto
dentro de la planta como en el suelo (PINEDA, 2000).
La abundancia de este elemento se explica por la resistencia que presentan
los minerales que contienen potasio a la meteorización, impidiendo con esto
la lixiviación, logrando que los horizontes más superficiales contengan más
potasio que el material primario (THOMPSON, 1980).
2.5.4. Calcio
El calcio se utiliza en enmiendas para mejorar la estructura del suelo, más
que como fertilizante. Las aplicaciones de calcio al suelo con productos tales
como CaCO3, CaO o Ca(OH)2 tienen dos efectos. Primero, proporcionar Ca2+
y, segundo inducir un aumento de pH debido a la reacción alcalina de dichos
compuestos (THOMPSON, 1980).
Las principales funciones del calcio dentro de la planta es su participación en
la permeabilidad e integridad de la membrana celular, procesos de
maduración y calidad de frutos (THOMPSON, 1980).
No se ha descrito toxicidad causada por elevadas concentraciones de calcio.
Eventualmente, el daño lo causaría el aumento de pH a especies sensibles a
ello y no a la presencia de este elemento (THOMPSON, 1980). Un bajo
contenido de calcio se traduce en una disminución del pH y pérdida de
estructura de las partículas de suelo (GARCÍA, 2001).
13
2.5.5. Magnesio
El rol más importante lo juega el Mg2+ como cofactor en casi todos los
sistemas enzimáticos donde intervienen reacciones de fosforilación
(transporte de energía). El magnesio forma un puente entre la estructura
pirofosfórica del ATP o ADP (THOMPSON, 1980).
No se ha descrito toxicidad por elevadas concentraciones de magnesio y las
deficiencias se muestran en una clorosis intervenal en la lámina de la hoja
(THOMPSON, 1980).
2.6. Micronutrientes:
Los micronutrientes son elementos indispensables para el normal desarrollo
de las plantas, pero se encuentran presentes en proporciones muy pequeñas
en los tejidos biológicos (LOUE, 1988).
Las fases solubles de los micronutrientes se pueden encontrar en forma
iónica o quelatada, para poder ser absorbibles por las plantas (GARCÍA,
2001).
Los micronutrientes de la solución del suelo se pueden inmovilizar por
complejación con sustancias húmicas insolubles o a través de la fijación
sobre las superficies de los minerales de la arcilla o de los óxidos (GARCÍA,
2001).
14
2.6.1. Zinc
LOUÉ (1988) indica que el contenido medio de Zinc en la corteza terrestre
bordea los 70 ppm. En el tranque de relave su concentración fluctúa entre 5 y
10 ppm, siendo este valor indicativo de una deficiencia de este elemento, lo
que se traduce en una alteración en el normal desarrollo de crecimiento.
2.6.2. Manganeso
El manganeso tiene importantes funciones en el metabolismo de las plantas,
particularmente en la activación de diferentes enzimas, síntesis de la
clorofila, fotosíntesis, reducción de nitratos y síntesis de aminoácidos y
proteínas (LOUE, 1988).
2.6.3. Hierro
El hierro se encuentra a disposición de las raíces bajo formas de Fe2+, Fe 3+
y quelatado. Las raíces lo absorben bajo la forma de Fe2+ o en una cierta
medida bajo forma quelatada. La absorción de Fe inorgánico está, por lo
tanto, ligada a la capacidad que tienen las raíces de reducir el pH y reducir el
Fe3+ a Fe2+ (MARSCHNER, 1974).
2.6.4. Boro
El boro se encuentra en la solución del suelo como anión boratado B(OH)4- o
como ácido bórico no disociado H3BO3, siendo este último la forma en que es
absorbido por las plantas (LOUE, 1988).
15
Uno de los principales factores que determina la asimilación del boro en los
suelos es el pH, siendo menor su disponibilidad a pH mayores a 7 (GUPTA,
1981). Lo anterior evidencia una deficiencia tanto en la concentración total
como en la fracción disponible presente en el tranque de relave.
2.6.5. Cobre
Las formas más comunes de encontrar el cobre en el suelo es como ión
divalente Cu2+ o como uno de sus numerosos compuestos estables (LOUE,
1988).
LOUE (1988) indica que la influencia del pH es en efecto muy importante
para la asimilación del cobre. A pH sobre 7 se reduce la disponibilidad de
este elemento.
2.7. Metales pesados:
En el suelo existen unos elementos minoritarios que se encuentran en muy
bajas concentraciones y, al evolucionar la vida adaptándose a estas
disponibilidades, ha ocurrido que las concentraciones más altas de estos
elementos se han vuelto tóxicas para los organismos. Dentro de este grupo
de elementos son muy abundantes los denominados metales pesados
(DORRONSORO, 2004).
Se considera metal pesado a aquel elemento que tiene una densidad igual o
superior a 5 gr/cm3 cuando está en forma elemental, o cuyo número atómico
es superior a 20 (excluyendo a los metales alcalinos y alcalino-térreos). Su
presencia en la corteza terrestre es inferior al 0,1% y casi siempre menor del
0,01% (DORRONSORO, 2004).
16
Algunos de estos metales pesados no tienen una función biológica conocida,
y su presencia en determinadas cantidades en seres vivos, lleva consigo
disfunciones en el funcionamiento normal de sus organismos
(DORRONSORO, 2004).
17
3. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Lugar del experimento:
El lugar de desarrollo del experimento fue en la Planta “Manuel Antonio Matta
Ruiz”, perteneciente a la Empresa Nacional de Minería (ENAMI), ubicada a
10 km al noroeste de la ciudad de Copiapó, en la III Región de Atacama, 27º
21’ latitud S y 70º 20’ longitud O.
El tranque donde se realizó el estudio, correspondió al denominado tranque
Nº1 de la planta “Manuel Antonio Matta Ruiz”. Cabe destacar que la
homogeneidad del sustrato era muy alta, ya que provenía de un proceso de
iguales características donde se extrajeron los mismos elementos. Este
tranque se encuentra actualmente en la etapa de cierre y estabilización, es
decir, no recibe aportes de pulpa residual (Figura 1).
Como zona testigo se utilizó una área aledaña al tranque de propiedad de la
misma empresa, cuya influencia climática era la misma que la del tranque de
relave. Esta zona se encontraba libre de la adición de material de relave
sobre su superficie (Figura 2).
18
FIGURA 1. Tranque de relave Nº1 Planta Manuel Antonio Matta (ENAMI), Copiapó, III Región.
19
FIGURA 2. Zona testigo (Área aledaña al tranque de relave), Copiapó, III Región.
20
3.2. Elección de las especies:
La elección de las especies para el estudio, se basó en cuatro factores
analizados en forma conjunta:
- Condiciones climáticas del lugar de emplazamiento del tranque de
relave.
- Resultados exitosos en proyectos de similares características.
- Disponibilidad de las especies en el mercado.
- Capacidad de desarrollo en condiciones edafoclimáticas similares en
forma natural.
Bajo estas condiciones, las especies seleccionadas fueron: Albizia (Albizia
lophanta), Aromo australiano (Acacia melanoxylon), Aromo azul (Acacia
saligna), y Granado (Punica granatus) (Figura 3).
La condición inicial de las plantas antes de ser establecidas era de similares
características, ya que provenían de un mismo vivero y tenían el mismo
tiempo de crecimiento.
3.3. Establecimiento de las plantas:
Para el establecimiento de las plantas, se construyeron parcelas que
albergaron nueve individuos de la misma especie cada una, en un marco de
plantación de 3 m entrehilera y 3 m sobrehilera, a su vez, cada parcela tuvo
cuatro repeticiones, obteniendo así un total de16 parcelas por especie.
21
Albizia (Albizia lophanta)
Aromo australiano (Acacia melanoxylon)
Aromo azul (Acacia saligna)
Granado (Punica granatus)
FIGURA 3. Especies vegetales seleccionadas para el establecimiento en tranque de relave y testigo.
22
Las parcelas fueron localizadas en sectores topográficos de iguales
características y su disposición fue de forma completamente al azar. El
mismo procedimiento y número de parcelas se realizó en la zona
denominada testigo.
3.4. Labores culturales:
Las especies establecidas contaron con un sistema de riego presurizado,
donde se utilizó como emisor un gotero de 4 lt/hr de caudal de entrega. El
tiempo y frecuencia de riego fueron similares para todas las especies
(Cuadro 1).
CUADRO 1. Tiempo y frecuencia de riego para el tranque de relave y la zona testigo.
MES FRECUENCIA TIEMPO (Horas)
Enero Todos los días 2
Febrero Todos los días 2
Marzo Todos los días 2
Abril Todos los días 1
Mayo Día por medio 1
Junio Día por medio 1
Julio Día por medio 1
Agosto Día por medio 1
Septiembre Todos los días 1
Octubre Todos los días 2
Noviembre Todos los días 2
Diciembre Todos los días 2
23
En cuanto a la labor de fertilización, no se consideró la adición de ningún tipo
de fertilizante. Esta determinación se sustentó en que la recuperación de
estas zonas debía ser lo menos intensiva posible.
Para la formación estructural de las especies se utilizó un tutor de madera
adosado al tronco, y cuando fue necesario, se realizó una mínima poda
formativa.
3.5. Ensayo 1: Evaluación del comportamiento de crecimiento:
Con el fin de evaluar el comportamiento de crecimiento de las especies, se
identificó y marcó un individuo en cada parcela, obteniendo así un total de
cuatro plantas por especie. El mismo procedimiento se realizó en la zona
denominada testigo.
Para conocer el diámetro del tronco se procedió a medir la zona basal de
cada planta expresando los valores en milímetros, utilizando para ello un pie
de metro.
Junto con esto, se midió la altura total de la planta, la cual se obtuvo desde la
zona basal del tronco hasta la altura máxima alcanzada por el eje principal de
la planta, utilizando para ello una huincha de medir y los resultados se
expresaron en centímetros.
Las mediciones se realizaron en forma estacional a partir de otoño del 2002 y
finalizando en primavera del 2003.
24
Los resultados se analizaron con un diseño estadístico completamente al
azar, considerando un error del 5 %.
Yij = µ + Ti + εji
Donde:
Yij : variable respuesta (diámetro de tronco, altura total)
µ : media general
Ti : i-ésimo tratamiento
εji : Error experimental ~ N (0 ; σ2)
3.6. Ensayo 2: Evolución de las concentraciones de macro y micronutrientes
presentes en el material de relave y la zona testigo:
Para conocer la evolución de las concentraciones de macro y
micronutrientes, se tomaron muestras de sustrato de aproximadamente un
kilo y a una profundidad de 20 a 30 cm de forma estacional a partir de otoño
del 2002, y finalizando en primavera del 2003. Esta toma de muestras se
realizó colectando submuestras de la zona donde se encontraban las raíces
de las plantas en estudio y realizando posteriormente una mezcla de ellas.
Este procedimiento se utilizó tanto para el tranque de relave como para la
zona testigo.
Las muestras se analizaron en el Laboratorio de Suelos de la Facultad de
Agronomía, perteneciente a la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.
Para la determinación de los macronutrientes (nitrógeno, fósforo y potasio) se
utilizó la metodología de Olsen.
25
Para determinar los micronutrientes (calcio, magnesio, zinc, manganeso,
hierro, cobre, boro y sodio) se utilizó espectroscopía de absorción atómica.
3.7. Ensayo 3: Comparación de las concentraciones de algunos metales
pesados:
Antes de realizar la plantación (invierno 2002), se tomaron cuatro muestras
del sustrato del tranque de relave, de las cuales se obtuvieron las
concentraciones de algunos metales pesados como cadmio, cromo, níquel y
plomo presentes en él.
Las muestras se obtuvieron desde una profundidad de 20 a 30 cm y con un
peso aproximado de un kilo. Estas muestras se analizaron en el laboratorio
de la Facultad de Agronomía de la Pontificia Universidad Católica de
Valparaíso utilizando la metodología de Olsen.
Las fracciones de cadmio, cromo, níquel y plomo se extrajeron mediante
digestión de ácido nítrico y ebullición con ácido clorhídrico, obteniendo los
niveles a través de espectrofotometría atómica de llama (SOON Y ABBOUD,
1993).
Una vez establecidas las especies, y con un tiempo de desarrollo de un año y
tres meses (primavera 2003), se procedió a tomar muestras de suelo de la
zona ocupada por las raíces de cada especie, considerando esta zona de 20
a 30 cm de profundidad y con un radio de 30 cm a partir del tronco. Las
muestras tuvieron un peso aproximado de un kilogramo. Estas muestras
consistieron en cuatro repeticiones para cada especie (Figura 4).
26
Albizia (Albizia lophanta)
Aromo australiano (Acacia melanoxylon)
Aromo azul (Acacia saligna)
Granado (Punica granatus)
FIGURA 4. Toma de muestras de sustrato en el tranque de relave.
27
El laboratorio donde se realizó el análisis y la metodología es el mismo que el
anterior.
Los resultados se analizaron con un diseño estadístico completamente al
azar, considerando un error del 5 %.
Yij = µ + Ti + εji
Donde:
Yij : variable respuesta (diámetro de tronco, altura total)
µ : media general
Ti : i-ésimo tratamiento
εji : Error experimental ~ N (0 ; σ2)
3.8. Metodología para la identificación de las especies con mejores
resultados:
Una vez realizados los análisis, se identificaron dentro de las especies
estudiadas aquellas que no se vieron influenciadas en su crecimiento, por
encontrarse establecidas en material de relave, y que tuvieron la capacidad
de extraer metales pesados del sustrato que los sostenía.
28
4. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
4.1. Ensayo 1: Evaluación del comportamiento de crecimiento:
Los resultados obtenidos en forma estacional a partir de otoño del 2002
hasta primavera del 2003, tanto del diámetro basal del tronco como de la
altura total de la planta, se analizaron de forma separada para cada especie,
ya que presentan diferentes comportamientos de crecimiento.
Para el análisis se consideró el diámetro de tronco y la altura total de la
planta en el momento de la plantación y después de un año y tres meses de
establecidas éstas.
4.1.1. Albizia (Albizia lophanta)
Del análisis al diámetro de tronco y a la altura total de la planta, se determinó
con un error del 5%, que no existen diferencias significativas entre los
tratamientos en lo que respecta al grosor del tronco. Sin embargo, sí existen
diferencias entre los tratamientos de la altura total de la planta (Cuadro 2).
CUADRO 2. Diámetro de tronco y altura total promedio de la especie Albizia (Albizia lophanta), establecida en tranque de relave y testigo.
Tipo de suelo Diámetro de tronco (mm) Altura total (cm)
Testigo 46,6 a 253,3 b Tranque de relave 25,0 a 154,7 a
* Letras distintas en cada columna indican diferencias significativas.
Las plantas establecidas en el tranque de relave, tuvieron un menor
desarrollo en altura que las plantas ubicadas en la zona testigo, aún cuando
29
los diámetros de los troncos fueran estadísticamente iguales en ambas
zonas.
La evolución del crecimiento se presenta en las Figuras 5 y 6.
Las figuras 5 y 6 muestran una condición inicial de las plantas, en lo que
respecta al diámetro basal del tronco y su altura total de similares
características. Su desarrollo posterior, muestra una tasa de crecimiento
constante para ambas variables en toda la duración del ensayo, pero siendo
más alta numéricamente para las especies establecidas en la zona testigo, lo
que se refleja en el crecimiento mayor y más rápido de las plantas. Cabe
señalar que la evolución de crecimiento no sufre detención en las estaciones
más frías como otoño e invierno, esto se debe principalmente a que las
condiciones climáticas de la zona no presentaron grandes diferencias entre
ellas, permitiendo un crecimiento constante a través de todo el año.
4.1.2. Aromo australiano (Acacia melanoxylon)
Del análisis al diámetro de tronco y a la altura total de la planta, se determinó
con un error del 5%, que no existen diferencias significativas entre los
tratamientos en lo que respecta al grosor del tronco y la altura total de la
planta (Cuadro 3).
CUADRO 3. Diámetro y altura promedio de la especie Aromo australiano (Acacia melanoxylon), establecida en tranque de relave y testigo.
Tipo de suelo Diámetro de tronco (mm) Altura total (cm)
Testigo 29,6 a 179,0 a Tranque de relave 24,0 a 162,8 a
* Letras distintas en cada columna indican diferencias significativas.
30
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03Estaciones
Milí
met
ros
Albizia tranque de relave Albizia testigo
FIGURA 5. Evolución estacional del crecimiento del diámetro basal del tronco de la especie Albizia (Albizia lophanta), establecida en tranque de relave y testigo.
0
50
100
150
200
250
300
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03Estaciones
Cen
tímet
ros
Albizia tranque de relave Albizia testigo
FIGURA 6. Evolución estacional de la altura total de crecimiento de
la especie Albizia (Albizia lophanta), establecida en tranque de relave y testigo.
31
Las plantas de Aromo australiano establecidas en el tranque de relave, no
tuvieron ninguna diferencia estadística en su desarrollo de crecimiento, tanto
en lo que respecta al diámetro de tronco como a su altura total comparadas
con las establecidas en la zona testigo.
La evolución del crecimiento se presenta en las Figuras 7 y 8.
Las figuras 7 y 8 muestran curvas de evolución de crecimiento muy similares
para las plantas establecidas en el tranque de relave y en la zona testigo,
tanto para el diámetro del tronco como para la altura total de la planta. Lo que
refleja una posible capacidad de esta especie a tolerar en mayor grado las
condiciones edáficas adversas presentes en el tranque de relave
comparadas con las de la zona testigo.
Por otro lado, la pendiente de la curva para ambas variables muestra un
aumento en la estación primaveral indicando con ello un mayor desarrollo en
esta época, lo que podría atribuirse a una mayor sensibilidad a los cambios
climáticos.
4.1.3. Aromo azul (Acacia saligna)
Del análisis al diámetro de tronco y a la altura total de la planta, se determinó
con un error del 5%, que no existen diferencias significativas entre los
tratamientos en lo que respecta al grosor del tronco. En cambio, sí existen
diferencias entre los tratamientos de la altura total de la planta (Cuadro 4).
32
0
5
10
15
20
25
30
35
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03Estaciones
Milí
met
ros
Aromo aust. tranque de relave Aromo aust. testigo
FIGURA 7. Evolución estacional del crecimiento del diámetro basal del tronco de la especie Aromo australiano (Acacia melanoxylon), establecida en tranque de relave y testigo.
.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03Estaciones
Cent
ímet
ros
Aromo aust. tranque de relave Aromo aust. testigo
FIGURA 8. Evolución estacional de la altura total de crecimiento de la especie Aromo australiano (Acacia melanoxylon), establecida en tranque de relave y testigo.
33
CUADRO 4. Diámetro y altura promedio de la especie Aromo azul (Acacia saligna), establecida en tranque de relave y testigo.
Tipo de suelo Diámetro de tronco (mm) Altura total (cm)
Testigo 58,5 a 240,3 b Tranque de relave 38,0 a 155,3 a
* Letras distintas en cada columna indican diferencias significativas.
Las plantas establecidas en el tranque de relave tuvieron un menor desarrollo
en altura que las plantas ubicadas en la zona testigo, aún cuando los
diámetros de los troncos fueran estadísticamente iguales en ambas zonas.
La evolución del crecimiento se presenta en las Figuras 9 y 10.
Al inicio de la plantación, las plantas estudiadas tenían en promedio la misma
altura e igual diámetro de tronco. Su desarrollo posterior no mostró mayor
influencia estacional, además para ambos tratamientos el crecimiento fue
mayor en la zona testigo que en el tranque de relave. Sin embargo,
estadísticamente sólo hubo diferencias en la altura total de la planta, siendo
mayor en la zona testigo y permaneciendo el diámetro basal
estadísticamente igual para ambas zonas.
Un crecimiento mayor en altura puede ser explicado por las diferencias
nutricionales presentes en los sustratos, así como la presencia de elementos
tóxicos para esta especie. Otro elemento que pudiese haber afectado el
crecimiento es la presencia de viento en la zona del tranque de relave que
fue siempre mayor comparada con el de la zona testigo.
34
0
10
20
30
40
50
60
70
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03Estaciones
Milí
met
ros
Aromo azul tranque de relave Aromo azul testigo
FIGURA 9. Evolución estacional del crecimiento del diámetro basal del tronco de la especie Aromo azul (Acacia saligna), establecida en tranque de relave y testigo.
0
50
100
150
200
250
300
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03Estaciones
Cen
tímet
ros
Aromo azul tranque de relave Aromo azul testigo
FIGURA 10. Evolución estacional de la altura total de crecimiento de la especie Aromo azul (Acacia saligna), establecida en tranque de relave y testigo.
35
4.1.4. Granado (Punica granatus)
Del análisis al diámetro de tronco y a la altura total de la planta, se determinó
con un error del 5%, que no existen diferencias significativas entre los
tratamientos en lo que respecta al grosor del tronco y la altura total de la
planta (Cuadro 5).
CUADRO 5. Diámetro y altura promedio de la especie Granado (Punica granatus), establecida en tranque de relave y testigo.
Tipo de suelo Diámetro de tronco (mm) Altura total (cm)
Testigo 18,5 a 102,0 a Tranque de relave 16,3 a 95,4 a
* Letras distintas en cada columna indican diferencias significativas.
Las plantas establecidas en el tranque de relave no tuvieron ninguna
diferencia en su desarrollo de crecimiento comparadas con las establecidas
en la zona testigo.
La evolución del crecimiento se presenta en las Figuras 11 y 12.
Las figuras 11 y 12 muestran evolución de crecimiento muy similares para las
plantas establecidas en el tranque de relave y en la zona testigo, tanto para
el diámetro de tronco como para la altura total de la planta. Esta similitud de
crecimientos da a conocer que esta especie no mostró sensibilidad a las
condiciones edáficas de los sustratos, considerando sólo el periodo de
estudio (un año y tres meses). Por otro lado, la posibilidad de que el viento
redujera el crecimiento de las plantas no es factible, ya que por las
características de la especie, las plantas sólo alcanzaron una altura
aproximada de un metro.
36
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03Estaciones
Milí
met
ros
Granado tranque de relave Granado Testigo
FIGURA 11. Evolución estacional del crecimiento del diámetro
basal del tronco de la especie Granado (Punica granatus), establecida en tranque de relave y testigo.
0
20
40
60
80
100
120
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03Estaciones
Cent
ímet
ros
Granado tranque de relave Granado testigo
FIGURA 12. Evolución estacional de la altura total de crecimiento
de la especie Granado (Punica granatus), establecida en tranque de relave y testigo.
37
4.2. Resultados de la evolución estacional de algunos macro y
micronutrientes:
4.2.1. Macronutrientes
4.2.1.1. Nitrógeno disponible
Las concentraciones obtenidas mediante los análisis estacionales se
presentan en la Figura 13.
La figura 13 muestra que las concentraciones de nitrógeno disponible en el
tranque de relave se mantuvieron constantes en el tiempo de estudio.
PINEDA (2000) indica que el N asimilable procede de diversas fuentes y una
de ellas es la amonificación, la cual mediante el proceso de descomposición
de la materia orgánica pasa a la forma amoniacal NH4+, encontrándose esta
última disponible para las plantas. Sin embargo, THOMPSON (1980) dice
que este proceso sólo se desarrolla si las condiciones son favorables al
desarrollo de los microorganismos, es decir, humedad, suelo templado, un
nivel adecuado de nutrientes y presencia de materia orgánica.
En el tranque de relave, las plantas establecidas otorgaban una fuente
natural de aporte de materia orgánica, como lo son las hojas y restos de
corteza que las especies desprendían. Sin embargo, esta materia orgánica
no sufría descomposición, debido a la ausencia de microorganismos
heterótrofos y las condiciones desfavorables para este proceso.
38
0
10
20
30
40
50
60
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03
Estaciones
mg/
kg
Nitrógeno disp. Tranque de relave Nitrógeno disp. testigo
FIGURA 13. Evolución de las concentraciones de nitrógeno
disponible, presentes en el suelo del tranque de relave y testigo medidas en forma estacional.
39
GARCÍA (2001) indica que el contenido de nitrógeno en los suelos varía en
un amplio espectro, pero valores normales para la zona donde se encuentran
las raíces son del orden de 0,2 a 0,7%. La zona denominada testigo tuvo un
incremento estacional de la concentración de nitrógeno, alcanzando un valor
máximo en primavera del 2003 de 57 mg/kg, lo que es equivalente a
0.0057%. Si bien los valores están muy por debajo de valores considerados
normales, se pudo apreciar un aumento significativo y constante a través del
tiempo gracias a la descomposición de materia orgánica.
4.2.1.2. Fósforo disponible
Las concentraciones de fósforo estacionales se presentan en la Figura 14.
Las concentraciones de fósforo disponible presentes en el tranque de relave
muestran valores muy bajos y constantes en el tiempo.
La absorción de este nutriente está íntimamente ligada con la concentración
de otros iones. Es así, como una elevada cantidad de nitratos disminuye la
absorción de fósforo por las plantas y una elevada concentración de sulfatos
produce un efecto similar, pero no tan notable. Este fenómeno se debe a la
competencia que se establece entre los aniones (GARCÍA, 2001).
La alta concentración de iones hidrógeno que presenta el tranque de relave,
produce que se formen sales de Ca insolubles, debido a la no disponibilidad
del fósforo, e incluso formar apatito que es un compuesto muy insoluble, lo
que ocasiona que aún habiendo fósforo en el sustrato, éste no está
disponible.
40
0
2
4
6
8
10
12
14
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03
Estaciones
mg/
kg
Fósforo disp. Tranque de relave Fósforo disp. testigo
FIGURA 14: Evolución de las concentraciones de fósforo disponible presentes en el suelo del tranque de relave y testigo medidas en forma estacional.
41
El área testigo mostró siempre valores más elevados que el tranque de
relave, aún cuando su valor más alto es de 0.0012%, muy por debajo de una
concentración normal 0.15% (THOMPSON, 1980).
4.2.1.3. Potasio de intercambio
La evolución de las concentraciones de potasio se presenta en la Figura 15.
El potasio es absorbido en forma de ión K+, aún cuando el contenido de
potasio en el suelo se exprese de forma K2O (GARCÍA, 2001).
Los resultados graficados muestran curvas de evolución de similares
características presentes en el tranque de relave y en el testigo. Sin
embargo, los valores se encuentran muy por debajo de lo normal.
THOMPSON (1980) señala que la concentración normal de un suelo es de
1.58 % en comparación con el área de estudio que es de 0.02 %.
La presencia natural de potasio en el suelo está determinada en gran medida
por el contenido en los minerales de la roca madre y su liberación a través de
los procesos de meteorización. Es por esto, que las concentraciones son
muy similares en el tranque de relave y en la zona testigo, debido a la
ausencia de aporte externo en el proceso.
La pobreza de potasio de intercambio en las áreas de estudio, puede ser
explicada por la textura arenosa del sustrato, que fomenta la lixiviación de la
fracción soluble a una tasa mayor que la aportada por el material parental.
42
0
50
100
150
200
250
300
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03
Estaciones
mg/
kg
Potasio de Inter. Tranque de relave Potasio de Inter. Testigo
FIGURA 15: Evolución de las concentraciones de potasio de
intercambio presentes en el suelo del tranque de relave y testigo medidas en forma estacional.
43
4.2.1.4. Calcio
Las concentraciones obtenidas mediante los análisis estacionales se
presentan en la Figura 16.
La evolución de las concentraciones de calcio en ambas zonas no tuvo
mayor significancia, aún cuando en la zona testigo los valores se
mantuvieron generalmente más elevados que en el tranque de relave.
La intemperización de minerales cálcicos depende en gran medida de la
presencia de iones H+ en el suelo, los cuales se presentan en gran cantidad
tanto en el tranque de relave como en la zona testigo, lo que origina una
fuente de calcio constante y abundante para las dos condiciones.
4.2.1.5. Magnesio
Las concentraciones obtenidas mediante los análisis estacionales se
presentan en la Figura 17.
El magnesio presente en las áreas de estudio tuvo un comportamiento de
evolución en el tiempo de similares características en cuanto a su
concentración se refiere. Esta condición puede ser explicada por la acción
del pH, que impide la disponibilidad de este elemento, y por el escaso aporte
obtenido de la degradación de la materia orgánica.
44
0
10
20
30
40
50
60
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03
Estaciones
cmol
+/kg
Calcio Tranque de relave Calcio Testigo
FIGURA 16: Evolución de las concentraciones de calcio presentes en el suelo del tranque de relave y testigo medidas en forma estaional.
45
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03
Estaciones
cmol
+/kg
Magnesio Tranque de relave Magnesio Testigo
FIGURA 17: Evolución de las concentraciones de magnesio presentes en el suelo del tranque de relave y testigo medidas de forma estacional.
46
4.2.2. Micronutrientes
El comportamiento de absorción de los micronutrientes se ve ampliamente
afectado por el pH en que se encuentra el material de relave (Figura 18), el
cual permite la solubilidad o inmovilidad de estos elementos (GARCÍA, 2001).
Una característica común de todos los micronutrientes es el hecho de que, a
partir de una determinada concentración, una vez superado el rango óptimo,
toda cantidad adicional se vuelve tóxica para las plantas, incluso llegando a
un rango en el cual la concentración es letal (GARCÍA, 2001).
Las concentraciones de los microelementos medidas en el tranque de relave
no sufrieron mayores alteraciones en el tiempo (Figura 19).
4.2.2.1. Zinc
Las concentraciones obtenidas mediante los análisis estacionales se
presentan en la figura 20.
Las deficiencias de Zn se encuentran en los suelos con pH elevado o sobre
suelos que han sido fuertemente encalados. Además los suelos calizos están
más sujetos a la deficiencia de Zn, debido a la muy baja solubilidad de los
complejos Zn en suelos con presencia de carbonatos.
47
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03
Estaciones
pH
FIGURA 18. Curva estacional de evolución de pH medidas en el sustrato presente en el tranque de relave.
48
0
1
10
100
1000
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03
Estaciones
mg/
kg
Zinc Manganeso Fierro Boro Cobre
FIGURA 19: Evolución de las concentraciones de micronutrientes presentes en sustrato del tranque de relave medidas de forma estacional.
49
0
5
10
15
20
25
30
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03
Estaciones
mg/
kg
Zinc Tranque de relave Zinc Testigo
FIGURA 20: Evolución de las concentraciones de Zinc presentes en el suelo del tranque de relave y testigo medidas en forma estacional.
50
En el comienzo del ensayo, las concentraciones de zinc presentes en el
suelo del tranque de relave y la zona testigo eran de similares magnitudes,
para luego mostrar un importante aumento en la zona testigo. Esto se debió
probablemente a la mejora en la actividad microbiana producto de la
incorporación de especies vegetales al sustrato, hecho que no ocurrió en el
tranque de relave por ser éste un material prácticamente sin actividad
degradativa.
4.2.2.2. Manganeso
Las concentraciones obtenidas mediante los análisis estacionales se
presentan en la Figura 21.
La concentración de manganeso medida en el tranque de relave y en la zona
testigo, mostró magnitudes y comportamiento de evolución de similares
características, atribuyendo esta conducta a la acción del pH y al nulo aporte
de este elemento en forma de materia orgánica por parte de las plantas.
LOUE (1988) sostiene que las deficiencias de manganeso se observan
generalmente en suelos con pH básico. Si consideramos que la zona en
estudio mantiene un pH de 7,5 a 8 y con contenidos de manganeso
considerados déficit, esto se traduce en una alteración en el normal
desarrollo de la planta por deficiencia de este elemento.
4.2.2.3. Hierro
Las concentraciones obtenidas mediante los análisis estacionales se
presentan en la Figura 22.
51
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03
Estaciones
mg/
kg
Manganeso Tranque de relave Manganeso Testigo
FIGURA 21: Evolución de las concentraciones de Manganeso
presentes en el suelo del tranque de relave y testigo medidas en forma estacional.
52
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03
Estaciones
mg/
kg
Fierro Tranque de relave Fierro Testigo
FIGURA 22: Evolución de las concentraciones de Hierro presentes en el suelo del tranque de relave y testigo medidas en forma estacional.
53
Las concentraciones medidas en el ensayo arrojaron deficiencias para la
zona testigo y valores considerados normales para el tranque de relave. Esta
situación se puede explicar por la extracción de elementos de interés para la
minería en el sustrato de relave, otorgando así una mayor concentración de
Fe en el sustrato final.
Otro punto a destacar es el alza notoria presentada por ambas curvas en
verano y otoño del 2003. La razón más probable de este hecho es el aporte
hídrico constante que recibió el sustrato en esa época, que de forma natural
no lo tendría, ocasionando una lixiviación de elementos antagonistas.
A pesar de que el tranque de relave contiene niveles adecuados de Fe, su
absorción se ve limitada por los altos valores de pH que presenta.
4.2.2.4. Boro
Las concentraciones obtenidas mediante los análisis estacionales se
presentan en la Figura 23.
La Figura 23 muestra deficiencias de boro en los dos tipos de sustratos
durante toda la duración del ensayo, siendo notoriamente más bajo en el
tranque de relave. Una vez más, el pH es un factor determinante para la
cantidad y disponibilidad de boro en el suelo. Es así como, suelos con pH
más altos tienden a tener menos boro en su concentración total como en la
fracción disponible.
54
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03
Estaciones
mg/
kg
Boro Tranque de relave Boro Testigo
FIGURA 23: Evolución de las concentraciones de Boro presentes en el suelo del tranque de relave y testigo medidas en forma estacional.
55
4.2.2.5. Cobre
Las concentraciones obtenidas mediante los análisis estacionales se
presentan en la figura 24.
La concentración de cobre presente en el suelo considerada como normal
varía de 5 a 30 mg/kg, lo que nos muestra que en las dos áreas de estudio
este umbral fue sobrepasado con creces. Esta condición es originada por el
material parental de donde provienen estos suelos, cuya presencia y
concentración de cobre es muy alta.
A pesar de la alta concentración de cobre presente en el tranque de relave y
en la zona testigo, se presume que no ejerce un efecto tóxico para las
plantas por no encontrarse en sus formas asimilables. Esto se debe al
elevado pH del sustrato.
4.3. Resultado de la comparación de la concentración de algunos metales
pesados:
Con el fin de identificar las especies que se comportaron de distinta manera
frente a las concentraciones de metales pesados, los resultados se muestran
de forma separada para cada una de ellas (Figura 25).
56
0
100
200
300
400
500
600
700
INV 02 PRI 02 VER 03 OTO 03 INV 03 PRI 03
Estaciones
mg/
kg
Cobre Tranque de relave Cobre Testigo
FIGURA 24: Evolución de las concentraciones de Cobre presentes en el suelo del tranque de relave y testigo medidas en forma estacional.
57
1
10
100
1000
10000
Testigo(antes deplantar)
AromoAust.
Albizia Granado AromoAzul
ppm
CadmioCromoNíquelPlomo
FIGURA 25. Comparación de las concentraciones de algunos metales pesados antes de plantar y después de un año y tres meses de establecidas las especies en el tranque de relave.
58
4.3.1. Albizia (Albizia lophanta)
Del análisis efectuado a las concentraciones de metales pesados presentes
en el sustrato, se determinó con un error de 5 %, que no existen diferencias
significativas entre los tratamientos antes de plantar y después de un año y
tres meses de establecidas las plantas (Cuadro 6).
CUADRO 6. Cantidad promedio de metales pesados presentes en el sustrato del tranque de relave antes de plantar y después de un año y tres meses de establecidas las plantas.
Condición del
sustrato Cadmio (ppm)
Níquel (ppm)
Plomo (ppm)
Cromo (ppm)
Antes de plantar 4,7 a 22,7 a 1491,4 a 19,0 a Un año y tres meses
de plantadas 3,2 a 21,5 a 1076,6 a 18,8 a * Letras distintas en cada columna indican diferencias significativas.
La especie albizia (Albizia lophanta) no presentó estadísticamente ninguna
influencia en las concentraciones de los metales pesados estudiados, lo que
hace pensar que esta especie no tiene capacidad absorbedora de ellos. Sin
embargo, el pH del tranque de relave, presentaba valores muy alcalinos lo
que hace presentar una condición de muy poca disponibilidad de metales
pesados para las plantas.
4.3.2. Aromo australiano (Acacia melanoxylon)
Del análisis efectuado a las concentraciones de metales pesados presentes
en el sustrato, se determinó con un error de 5 %, que no existen diferencias
significativas entre los tratamientos antes de plantar y después de un año y
tres meses de establecidas las plantas (Cuadro 7).
59
CUADRO 7. Cantidad promedio de metales pesados presentes en el sustrato del tranque de relave antes de plantar y después de un año y tres meses de establecidas las plantas.
Condición del
sustrato Cadmio (ppm)
Níquel (ppm)
Plomo (ppm)
Cromo (ppm)
Antes de plantar 4,7 a 22,7 a 1491,4 a 19,0 a Después de plantar 3,4 a 23,8 a 1479,7 a 20,1 a
* Letras distintas en cada columna indican diferencias significativas.
Ninguno de los metales pesados estudiados presentó diferencia entre su
medición antes de plantar y luego de un año y tres meses de establecidas las
plantas, lo que puede ser explicado por la poca disponibilidad de estos
elementos en el suelo debido a su alto pH o bien por la baja capacidad de
absorber metales por parte de la especie.
4.3.3. Aromo azul (Acacia saligna)
Del análisis efectuado a las concentraciones de metales pesados presentes
en el sustrato, se determinó con un error de 5 %, que no existen diferencias
significativas entre los tratamientos antes de plantar y después de un año y
tres meses de establecidas las plantas (Cuadro 8).
CUADRO 8. Cantidad promedio de metales pesados presentes en el sustrato del tranque de relave antes de plantar y después de un año y tres meses de establecidas las plantas.
Condición del
sustrato Cadmio (ppm)
Níquel (ppm)
Plomo (ppm)
Cromo (ppm)
Antes de plantar 4,7 a 22,7 a 1491,4 a 19,0 a Después de plantar 3,9 a 22,2 a 1270,3 a 18,6 a
* Letras distintas en cada columna indican diferencias significativas.
60
Al igual que en los casos anteriores, no se presentaron cambios estadísticos
entre las concentraciones de los metales pesados, probablemente debido a
las mismas circunstancias antes señaladas.
4.3.4. Granado (Punica granatus)
Del análisis efectuado a las concentraciones de metales pesados presentes
en el sustrato, se determinó con un error de 5 %, que no existen diferencias
significativas entre los tratamientos antes de plantar y después de un año y
tres meses de establecidas las plantas (Cuadro 9).
CUADRO 9. Cantidad promedio de metales pesados presentes en el sustrato del tranque de relave antes de plantar y después de un año y tres meses de establecidas las plantas.
Condición del
sustrato Cadmio (ppm)
Níquel (ppm)
Plomo (ppm)
Cromo (ppm)
Antes de plantar 4,7 a 22,7 a 1491,4 a 19,0 a Después de plantar 4,5 a 20,9 a 1089,1 a 20,7 a
* Letras distintas en cada columna indican diferencias significativas.
Finalmente para el caso del granado (Punica granatus), las concentraciones
de metales pesados se mantuvieron en el tiempo que duró el ensayo, no
mostrando evidencia de alguna capacidad absorbedora por parte de la
especie.
61
4.4. Identificación de las especies que presentan un mejor comportamiento
de crecimiento:
Para identificar las especies que presentaron un mejor resultado, se comparó
el comportamiento del desarrollo de crecimiento y su eventual capacidad
absorbedora de metales pesados. Es así como:
- Las especies Aromo australiano y Granado no mostraron diferencias de
crecimiento en comparación con sus pares establecidas en la zona
testigo.
- La especie Aromo australiano alcanzó una altura total promedio mayor
que la especie Granado.
- La especie Aromo australiano presentó un promedio de diámetro de
tronco mayor que la especie Granado.
- Las especies Albizia y Aromo azul establecidas en el tranque de relave
tuvieron una disminución en la tasa de crecimiento en altura comparadas
con sus símiles en la zona testigo.
- Las especies Aromo azul y Albizia alcanzaron una altura total promedio
de similar magnitud.
- La especie Aromo azul presentó un promedio de diámetro de tronco
mayor que la especie Albizia.
- Ninguna de las especies presentó una capacidad absorbedora de
metales pesados en el tiempo de estudio.
62
En base a los resultados obtenidos, se afirma que la especie que presentó un
mejor resultado de crecimiento fue Aromo australiano (Acacia melanoxylon),
seguido por Granado (Punica granatus).
63
5. CONCLUSIONES
De las cuatro especies evaluadas, el Aromo australiano y Granado mostraron
un comportamiento de crecimiento similar a sus testigos, siendo estas
especies las que presentaron una mejor adaptabilidad a las condiciones del
tranque de relave. Cabe destacar que las especies Aromo azul y Albizia, si
bien se vieron afectadas por la condición en que se encontraban, lograron
desarrollarse, pero en menor grado.
Las evoluciones en el tiempo de las concentraciones de macronutrientes
mostraron valores más elevados en el testigo que en el tranque de relave,
exceptuando al potasio que presentó una condición inversa. La evolución
marca un claro aumento de estos niveles pero con una mayor tasa de
crecimiento para la zona testigo. De los resultados obtenidos se concluye
que la adición de material vegetal vivo en estos dos sustratos, genera un
aporte de estos elementos y que estos aportes, así como su disponibilidad,
presentan una tendencia creciente.
Las evoluciones en el tiempo de las concentraciones de micronutrientes no
tuvieron una tendencia al aumento. De los resultados obtenidos se concluye,
que el aporte de estos elementos por parte de las plantas fue muy bajo o no
se encontraron disponibles para formar parte de la solución del suelo.
Los metales pesados no se vieron afectados por la presencia o ausencia de
las especies en el sustrato. El tiempo en el cual se llevaron a cabo las
mediciones fue un factor preponderante para este resultado, ya que las
plantas se encontraban en un estado muy juvenil, no alcanzando a influir de
manera importante en las características químicas del sustrato.
64
La identificación de especies, con capacidad de adaptación a las condiciones
presentes en el material de relave, se basó en su grado de desarrollo y/o su
capacidad absorbedora de elementos contaminantes. Sin embargo, surge la
necesidad de un análisis que incluya la posible inserción de otros factores
como plagas y enfermedades, capacidad de reproducción de las especies y
capacidad de albergar la fauna natural del lugar y poder dimensionar estos
factores en un tiempo más prolongado.
Frente a la necesidad de recuperar zonas contaminadas como lo son los
tranques de relave, la utilización de especies vegetales arbóreas que
presenten una adaptabilidad a dichas condiciones, es una alternativa válida y
realizable.
65
EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO EN EL CRECIMIENTO DE CUATRO ESPECIES, ALBIZIA (Albizia lophanta), AROMO
AUSTRALIANO (Acacia melanoxylon), AROMO AZUL (Acacia
saligna) Y GRANADO (Punica granatus) ESTABLECIDAS SOBRE MATERIAL DE RELAVE MINERO
6. RESUMEN
Los residuos originados de los procesos mineros forman un foco de contaminación que por su tamaño es imposible su remoción o eliminación y, una vez insertos en el paisaje hay que convivir con ellos y, en el mejor de los casos, intentar recuperarlos del abandono.
Se plantea que una alternativa de recuperación es la implementación de una cubierta vegetal sobre estos residuos. La determinación de las especies a utilizar para establecer la cubierta, necesariamente tiene que considerar factores como adaptabilidad de las especies a estas condiciones. En la planta Manuel Antonio Matta perteneciente a ENAMI ubicada en la ciudad de Copiapó, III región de Chile, se realizó una evaluación en un tiempo de un año y tres meses de cuatro especies con potencial uso de rehabilitación: Albizia (Albizia lophanta), Aromo australiano (Acacia melanoxylon), Aromo azul (Acacia saligna) y Granado (Punica granatus). Los resultados muestran que Aromo australiano y Granado son especies que no se vieron influenciadas en su crecimiento por las condiciones extremas en que se encontraban. Las especies Aromo azul y Albizia, presentaron una disminución en su tasa de crecimiento producto de las condiciones en que se encontraban, sin embargo, estas especies sobrevivieron al tratamiento. Por último, se evaluó la capacidad absorbedora de metales pesados que poseían las especies, dando como resultado que ninguna especie presentaba esta característica. Cabe destacar, que la disponibilidad de estos
66
metales para las plantas era muy baja, ya que la alcalinidad del sustrato hacía insolubles estos elementos.
67
GROWTH BEHAVIOUR OF FOUR SPECIES: WHITE WATTLE BRUSH (Albizia lophanta), AUSTRALIAN BLACKWOOD (Acacia melanoxylon),
GOLDEN WREATH WATTLE (Acacia saligna) AND POMEGRANATE (Punica granatus) ESTABLISHED ON MINE WASTE MATERIAL
7. ABSTRACT
Waste materials from mining processes focal point of contamination. Because of their size it is impossible to remove or eliminate them. Once they are inserted in the landscape, we must live with them or, in the best case scenario, try to recover these abandoned materials. One of the rehabilitation alternatives is to plant a vegetative cover over these residues. The determination of which species to use in the establishment of a cover must necessarily consider factors such as their adaptability to these conditions. A fifteen month study was done at the Manuel Antonio Matta Plant, part of the ENAMI mining company, located in Copiapó, III Región, Chile. Four species with rehabilitation potential were used: White wattle brush (Albizia lophanta), Australian blackwood (Acacia melanoxylon), Golden wreath wattle (Acacia saligna), and Pomegranate (Punica granatus). The results indicated that the growth of Australian Blackwood and Pomegranate were not affected by the extreme planting conditions. The growth of both the Golden wreath wattle and White wattle brush was decreased in the extreme conditions. However, they were able to survive the trials. The heavy metals absorption capacity of the plants was also assessed, with the resul that none of them had this capacity. It should also be mentioned that metal availability for these plants was very low due to the alkalinity of the substrate, which made these elements insoluble.
68
8. LITERATURA CITADA
ALWAY, C. 1940. Nutrient Element Slighted in Agricultural Research. J. Am. Soc. Agron. 32:913-921.
COTORAS, D. 1996. La enfermedad de los relaves. Induambiente, Nº
20:26-27. DIRECCIÓN GENERAL DE AGUAS DEL MINISTERIO DE OBRAS
PÚBLICAS. 2003. Información hidrológica, (on line) www.mop.cl
DIRECCIÓN METEOROLÓGICA DE CHILE. 1996. Anuario
agrometeorológico de Chile, Regiones I-II-III y IV. Santiago, departamento de meteorología aplicada s/p.
DORRONSORO, C. febrero 2004. Degradación del suelo.
www.edafologia.ugr.es\conta\tema10\degra.htm EMPRESA NACIONAL DE MINERIA. 2001. EXPERIENCIAS SOBRE
FORESTACIÓN DE TRANQUES DE RELAVES EN PLANTA M. A. MATTA R. ENAMI III REGIÓN. 2001. ENAMI. VOL. 45:19-25.
GARCÍA, I. 2001. Contaminación por fertilizantes. Avances en
rehabilitación de áreas degradadas con énfasis en recuperación ecológica Nº18:7-16.
GREEN, D. 2001. Forestación de depósitos de relave abandonados
presentación de caso: Depósito de relave ácido en alta montaña zona central de Chile. Santiago, Universidad de Chile. 156p.
GUPTA U. 1981. Plant and soil boron as influenced by soil pH and calcium
sources on podzol soils. Soil Science. 20-25. HONORATO R. 2000. Manual de Edafología. Santiago, Ediciones
Universidad Católica de Chile. 241p.
69
KOBISH, M. 1993. Erosion susceptibility and soil loss on grazing lands in some semiarid and subsumid locations in eastern Kenya. J. Soil Water Cons. 48:445-448.
LAMBERT, M.; PIERZYNSKI, G.; HETTIARACHCHI, G.; ERICKSON, L. and
SWEENEY, D. 1999. Revegetation of heavy metal contaminated mine tailings. Proceedings of the 1999 conference on Hazardous Waste Research. 114-120p.
LOUE, A. 1988. Los Microelementos en la agricultura. Madrid, Mundi
prensa. 354p. MARSCHNER, H. 1974. Mechanism of iron uptake in different plant species.
In WEHRMANN, J. ed, Proceedings of the 7th international colloquium on plant analysis an fertilizer problems. Hannover, German society of plant nutrition pp.273-281.
MENA, C. 1996. Análisis de la situación ambiental en la zona de
Puchuncaví producida por la minería y sus perspectivas. Tesis. Ing. Civil Industrial mención Química. Valparaíso, Universidad Técnica Federico Santa María 82p.
PINEDA, E. 2000. Revegetación en canchas de relave. Santiago, Ecomul.
7-14p. SOON, Y. and ABBOUD, S. 1993. Cadmium, Chromium, Lead, and Niquel.
In: Carter, M. ed Soil sampling and methods of analysis. Florida, Canadian Society of Soil Science. 5-18p.
THOMPSON, L. 1980. El suelo y su Fertilidad 3ra ed. Barcelona, Reverte
S. A. 399p. TROEH, F., HOBBS, J. and DONAHUE, R. 1999 Soil and Water
conservation: Productivity and Environmetal Protection. Tercera edición. New Yerse, Prentice-Hall, Inc. 610p.
