Basado en El SIG Base de Datos Ambientales Para Evaluar La Contaminación de Minas

Basado en el SIG base de datos ambientales para evaluar la contaminación de minas: Un estudio de caso de una mina abandonada en Marruecos

A. Khalil una ,, ,

L. Hanich una ,

R. Hakkou b ,

M. Lepage c

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doi: 10.1016 / j.gexplo.2014.03.023

Obtener los derechos y contenidos

Reflejos

•

Evaluamos la contaminación de minas en las zonas de los alrededores de una mina

abandonada.

•

Base de datos del medio ambiente es muy relevante en la evaluación de la contaminación

de minas.

•

Herramienta SIG es muy poderoso en la elaboración de mapas de distribución espacial de

los contaminantes.

•

El ecosistema de Kettara están contaminados por la contaminación de minas.

•

El origen de la contaminación es producido los residuos mineros depositados.

Abstracto

Marruecos con las actividades mineras importantes es cada vez más preocupados

acerca de los impactos de la minería sobre el medio ambiente. En Marruecos, hay

aproximadamente 200 minas abandonadas que pueden variar de las minas subterráneas

de pequeña escala para minas a cielo abierto a gran escala.Algunas de estas minas, con

colas reactivas y rocas de desecho, son problemáticos. De hecho, Drenaje Ácido de

Minas (AMD) la contaminación de las minas abandonadas es responsable de la

contaminación del suelo y del agua, la degradación de los recursos de tierras, los

cambios en los paisajes, la destrucción del hábitat y los peligros para la salud

humana. En el caso de estudio actual sobre el sitio de la mina Kettara abandonado, el

impacto de la edad, la actividad minera se evalúa el diseño y la elaboración de una base

de datos ambientales que se apoya en la tecnología de Sistema de Información

Geográfica (SIG). Esta base de datos incluye datos multidisciplinares relacionados con la

geoquímica, hidroquímica, la hidrología, la cobertura del suelo, la geología y los climas.

La investigación actual ha demostrado la eficacia de la integración de datos

multidisciplinares y el uso de las tecnologías SIG hora de evaluar el impacto ambiental

de las minas abandonadas y previsión de cómo se produjo la contaminación. Los

resultados obtenidos muestran que, además de la tierra, el agua superficial y el agua

subterránea de la mina Kettara también están contaminados por los contaminantes que

se han publicado previamente a partir de desechos de la mina por la acción de AMD. El

contenido de sulfato y la conductividad eléctrica (CE) de las aguas superficiales y las

aguas subterráneas son altos. Los valores medios de las aguas superficiales son: sulfato

de ≈ 7920 mg / L y CE ≈ 25.685 S / cm. Sin embargo, en las aguas subterráneas son:

sulfato de ≈ 2.088 mg / L y EC ≈ 631 mS / cm. Estos valores superan las directrices para

la calidad del agua potable establecido por la Organización Mundial de la Salud (OMS)

de 600 mg / L y 1500 S / cm para el sulfato y CE respectivamente.

La base de datos del medio ambiente basado SIG desarrollado servirá como un estudio

de referencia para otros sitios mineros abandonados. Por último, se puede emplear para

el establecimiento de un Sistema de Apoyo a la Decisión SIG basado en la web que

ayudará a los tomadores de decisiones en la evaluación y el control de la contaminación

de minas ocurrido.

Palabras clave

Base de datos del medio ambiente ;

SIG ;

La teledetección ;

Toma de decisiones ;

Drenaje Ácido de Minas;

Kettara abandonada mina

1. Introducción

Marruecos es un país con una larga tradición minera, donde se han registrado intensas

actividades mineras en el último siglo debido a la riqueza y diversidad de sus recursos

minerales. El sector minero es uno de los pilares del desarrollo económico y social de

Marruecos. Oficialmente, hay aproximadamente 240 minas en Marruecos. Estas minas

varían de las minas subterráneas de pequeña escala que producen 100 toneladas por

día a gran escala las minas a cielo abierto que producen miles de toneladas de mineral

por día. Alrededor de 200 minas abandonadas se encuentran en Marruecos. Estas minas

antiguas han sido abandonados sin ninguna aplicación de un plan de cierre adecuado y

algunos de ellos se han convertido en una fuente de daño ambiental considerable

( Hakkou et al., 2009 ). Drenaje Ácido de Minas (AMD) es el problema ambiental más

común relacionado con las minas abandonadas, donde se depositan los desechos de las

minas sin ninguna preocupación ambiental ( Hakkou et al., 2008 , Mighanetara et al.,

2009 y los Estados Unidos Oficina de Minas, 1994 ). Este fenómeno se produce cuando

el material de sulfuro de soporte por ejemplo la pirita y pirrotita, contenida en los residuos

mineros, está expuesto a oxígeno y agua. Además, las bacterias de origen natural

pueden acelerar la producción de AMD, ayudando en la descomposición de minerales de

sulfuro. En consecuencia, la acidificación aumentaría la disolución de metales tóxicos de

los desechos mineros ( Akcil y Koldas de 2006 , Bussiere de 2009 y Hakkou et al.,

2008 ). La oxidación de minerales de sulfuro dentro de desechos de la mina continúa

para liberar los metales en el medio ambiente durante décadas a milenios ( Nordstrom y

Alpers, 1999 y Pyatt y Grattan, 2001 ). Por lo tanto, el suelo, las aguas superficiales, las

aguas subterráneas y el ecosistema se verá afectado. En consecuencia, la población se

verá afectada ( Acosta et al., 2011 , Bell y Donnelly, 2006 , Bell et al.,

2001 , Bhattacharya et al., 2006 , Cidu et al., 2009 , Passariello et al., 2002 , Ribeiro et

al., 2010 , Sams y cerveza, 2000 , Si et al., 2010 y Yenilmez et al., 2011 ).

Hoy en día, cuando se examinan los problemas a nivel de mina abandonada, los

científicos y los encargados de tomar decisiones están siempre pidiendo ciertas

preguntas como dónde se produce la contaminación del medio ambiente? ¿Cuáles son

las fuentes, la medida y los principales mecanismos de dispersión de la contaminación

ocurrido? Por desgracia, la mayoría de los estudios ambientales realizados con el fin de

responder a estas preguntas se basan sólo en los métodos convencionales, como

estudios sobre el terreno. Estos métodos son conocidos por ser costoso y consume

tiempo. Sin embargo, las mejoras continuas en SIG y teledetección (RS) han mejorado

las oportunidades para el análisis de datos ambientales ( Fengxia y Wenbao de

2010 , Mishra et al., 2012 y Wang et al., 2008 ). GIS y RS ofrecen muchos enfoques

útiles para pronosticar cómo las minas podrían afectar al medio ambiente

circundante.Una característica importante de estas tecnologías pertinentes es la

capacidad de generar nueva información mediante la integración de los diversos

conjuntos de datos existentes que comparten un sistema de referencia espacial

compatible ( Goodchild, 1993 ). Numerosos estudios previos han utilizado SIG y RS para

la evaluación del riesgo ambiental. Por ejemplo, las técnicas de SIG se han utilizado

cada vez más para el estudio de la distribución de la contaminación del medio ambiente

en términos de metales traza ( Delgado et al., 2010 , Filippini-Alba y de Souza Filho,

2010 , García-Lorenzo et al., 2012 , Guillén et al., 2012 y Nakayama et al., 2011 ). Por

otra parte, fueron ampliamente empleadas con éxito en los estudios hidrológicos

relacionados con el medio ambiente mina ( Strager et al., 2009 y Strager et al.,

2010 ).Igualmente, la tecnología RS se ha utilizado para la evaluación de las industrias

mineras riesgo. Por ejemplo Ferrier, 1999 y Swayze et al., 2000 y Williams et al.,

2002 RS han utilizado en la identificación de la contaminación ambiental causada por la

minería, la cartografía de desechos de la mina ácida y la evaluación de la mía pH

drenaje. Por otra parte, Bonifazi y Serranti de 2007 y Charou et al., 2010 han aplicado

RS en el monitoreo, la rehabilitación de las minas y en la evaluación del impacto de las

actividades mineras sobre los recursos de tierra y agua.

Una gestión eficaz de los asuntos ambientales en las minas abandonadas siempre

requiere una gran cantidad de datos relacionados con diferentes ámbitos del medio

ambiente. En este sentido, el Kettara abandonada mina pirrotita se estudió como un

ejemplo para la elaboración de un SIG basado EDB-(Base de datos del Medio

Ambiente), que incluye datos relacionados con la geoquímica, hidroquímica, la

hidrología, la geología, la cobertura del suelo y el clima. La elaborada EDB en el que

múltiples capas temáticas se puede integrar superará las dificultades existentes en la

combinación de numerosos parámetros relacionados espaciales que participan en los

estudios ambientales. Se espera que para apoyar los tomadores de decisiones en la

comprensión y la previsión de cómo la contaminación puede afectar a la mina el

ecosistema circundante. Por último, el esquema elaborado EDB puede aplicarse para

evaluar la contaminación de minas en cualquier sitio de la mina abandonada.

Zona 2. Estudio

La mina Kettara abandonado se encuentra cerca del pueblo Kettara que incluye una

población de 2 000 personas. Se encuentra a 35 km al noroeste de Marrakech

(Marruecos) en el núcleo de las centrales Montañas Jebilet ( Fig. 1 ). El clima de esta

región se clasifica como semiárido con mínima y máxima temperatura promedio oscila

entre 12 ° C en enero a 29 ° C en julio, respectivamente. La precipitación media anual es

de 250 mm. La tasa de evapotranspiración potencial supera 1,500 mm / año. Flujo de

viento NE-SW se está imponiendo en el sitio de estudio ( ONEM, 1997 ). No existen

arroyos perennes y de las aguas superficiales se compone de cursos de agua efímeros

activos sólo durante y después de los grandes eventos de precipitación.

Fig. 1.

Ubicación geográfica y presentación en 3D de la zona de estudio.

Opciones Figura

El depósito de sulfuro Kettara es un ejemplo típico de los depósitos metamorfoseados

alojados por Viseense formaciones volcano-sedimentarias. El cuerpo mineralizado

consiste en mayores y menores lentes de pirrotita masiva, con pequeñas cantidades de

blenda, galena, calcopirita, pirita, arsenopirita y glaucodot. La estructura resultante de

una fase intra-Westfalia tectono metamórfica de la orogenia Hercínico ( Hibti et al.,

1999 ). La explotación minera del cuerpo mineralizado dejó una reserva de más de 4

millones de toneladas (Mt) de residuos mineros depositados en una superficie de 30

ha. Los desechos de las minas se dividen en 1 Mt de residuos gruesos rocas ( Fig. 2 a) y

3 millones de toneladas de relaves ( Fig. 2 b). Los relaves Kettara contienen 1,6 a 14,5%

en peso de azufre, principalmente minerales de sulfuro (por ejemplo, pirrotita, pirita,

calcopirita, galena, esfalerita y) ( Hakkou et al., 2008 ). En consecuencia, se han

producido cantidades significativas de AMD ( Fig. 2 c). En la estación seca, varios

minerales secundarios (por ejemplo, goethita, jarosita, alunita, yeso) se observan en la

superficie ( Fig. 2 d). Según Hakkou et al., 2008la presencia de estos minerales en

grandes cantidades muestra que la generación de AMD es muy activo en la mina

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375674214001174#gr1

Kettara. Finalmente, otra investigación anterior ( Khalil et al., 2013 ) ha demostrado que

los suelos Kettara están contaminados por metales pesados y metaloide (Cu, Pb, Zn, As

y Fe) que se derivan de los residuos Kettara por la acción AMD y dispersas

posteriormente en el entorno que rodea a través de redes de flujo y la escorrentía

superficial durante la estación húmeda.

Fig. 2.

Ilustración de la contaminación generada por la mina de AMD en el área de estudio. (A) y (b) los desechos

de las minas oxidadas;(C) los efluentes de AMD; y (d) las floraciones de minerales eflorescentes

secundarias.

Opciones Figura

3. Datos y metodología

3.1. Diseño de base de datos del Medio Ambiente


Los estudios ambientales dependen fuertemente de la disponibilidad de datos

multidisciplinares de alta calidad. Por lo tanto, el esquema de EDB ha sido diseñado de

una manera que permite la obtención de una amplia gama de datos requeridos por los

tomadores de decisiones para la evaluación de la contaminación de minas, así como los

escenarios de recuperación de sitio de la mina. Por esta razón, el enfoque adoptado en

esta investigación considera todos los datos relacionados con la mina abandonada y su

ecosistema circundante: Geoquímica, datos hidroquímica, datos de hidrología, geología

de datos, los datos de cobertura del suelo y de datos climáticos.

El EDB fue modelado usando la estructura de diagrama de clases en el Lenguaje

Unificado de Modelado (UML) ( Laplanche, 2002 ). Como se ilustra en la Fig. 3 , el

modelo de base de datos se compone de entidades y atributos que representan los datos

del medio ambiente, que se inspira en una estructura relacional. Por lo tanto, un grupo de

relaciones se define entre entidades mediante claves primarias y externas. Esta es una

forma general de modelado de datos que se puede aplicar para evaluar la contaminación

de minas en cualquier mina abandonada.

Fig. 3.

Unified Modeling Language (UML) diagrama que ilustra atributos, entidades y relaciones de la EDB.

Opciones Figura

3.2. Los datos ambientales utilizados en este estudio

3.2.1. Datos geoquímicos

Los datos geoquímicos utilizados en este estudio fueron obtenidos de nuestro trabajo

anterior sobre la mina Kettara ( Khalil et al., 2013 ). De acuerdo a esta investigación

anterior, Cu, Pb, Zn, As y Fe fueron seleccionados como elemento de especial interés en

relación con la contaminación del suelo en la mina Kettara.


3.2.2. Datos hidroquímica

Datos hidroquímicos considerados en este estudio consiste en los resultados de análisis

químicos de las muestras de agua subterráneas y superficiales. 20 muestras de agua

subterránea (de P1 a P20) se obtuvieron de los pozos ubicados en el área de estudio y

cuatro muestras de agua de superficie (de E1 a E4) se obtuvieron de los charcos

después de un evento de lluvia en la mina Kettara ( Fig. 4 ). Datos hidroquímica del agua

de la superficie se obtienen de un estudio de investigación publicado en Kettara ( Ouakibi

et al., 2013 ). Sin embargo, los datos hidroquímicos de las aguas subterráneas se han

adquirido en este estudio.Las muestras de aguas subterráneas recogidas se

almacenaron en botellas de polietileno que se lavaron previamente con ácido clorhídrico

diluido y luego se enjuaga dos veces con agua destilada. En el laboratorio, las muestras

se filtraron a través de filtros de membrana de 0,45 micras Millipore para separar los

sedimentos en suspensión. A continuación, se analizaron para la conductividad eléctrica

(CE), sulfato (SO42 - ), metales y metaloides (Fe, Cd, Pb y As) siguientes métodos

analíticos estándar.

Fig. 4.

Digital mapa de elevación del terreno de la zona de estudio que muestra la ubicación de puntos de

muestreo.

Opciones Figura

3.2.3. Datos hidrológicos

Los datos hidrológicos considerados en esta investigación consiste en redes de corriente

y datos subcuencas. Estos últimos se extrajeron de modelo de elevación digital (DEM) de

la zona de estudio el uso de la herramienta ArcHydro desarrollado en el Centro para la

investigación en los recursos hídricos de la Universidad de Texas ( Arco Hydro,

2009b y ArcHydro, 2009a ). El modelo de elevación digital ASTER Global (ASTER

GDEM) desarrollado por el Ministerio de Economía, Comercio e Industria (METI) de

Japón y la National Aeronautics and Space Administration (NASA) se utilizó en este

estudio como un conjunto de datos de entrada para extraer la redes de arroyos y


subcuencas ( ASTER GDEM, 2011 ). Este DEM es conocido por su buena precisión y su

alta resolución espacial de 30 x 30 m, que lo hacen muy adecuado para su uso en red de

arroyos y delineación de captación.

3.2.4. Datos de cobertura de la tierra

La cobertura de la tierra derivados de imágenes de satélite desde consiste en mapa de

cobertura terrestre que incluye clases de cuatro características: la vegetación, las zonas

habitadas, desechos de minas y suelo desnudo. Fue elaborado mediante el software

ENVI ( Exelis de 2012 ). Una imagen de satélite QuickBird tomada el 26 de febrero de

2002. Los datos de entrada QuickBird era tiene una muy alta resolución espacial de 2,44

× 2,44 m. En el modo multiespectral, tiene cuatro bandas espectrales. Tres bandas en el

dominio visible (0,450 a 0,520 micras; 0,520 a 0,600 m; desde 0,630 hasta 0,690 M) y

una banda en el dominio infrarrojo cercano (0,760-0,900 m) ( Kramer, 2002 ).

Clasificación supervisada se usó como un método de procesamiento de la imagen de

satélite. Se llevó a cabo sobre la base de Región de Interés (ROI), donde las áreas

seleccionadas (recogidos durante la investigación de campo) fueron región de terreno

con propiedades conocidas. Muchos enfoques de clasificación supervisadas fueron

juzgados (Distancia mínima, máxima verosimilitud, paralelepípedo y Mahalanobis

Distancia). Por último, el enfoque Distancia mínima resultó ser el más útil para

discriminar las clases definidas. El mapa raster cobertura del suelo proporcionado por

ENVI fue convertida en un mapa vectorial que tiene el formato de archivo de formas.

3.2.5. Los datos geológicos

Los datos geológicos utilizados en este estudio contenían datos litológicos y

estructurales. Se extrae de la 1: mapa geológico escala 100 000 ( Huvelin, 1972 ). Este

último se escanea y se importa al entorno de software ArcGIS donde fue

georeferenciada. Entonces, la litología y las estructuras geológicas fueron extraídos por

el método de digitalización en pantalla utilizando el paquete ArcMap del software

ArcGIS. Por último, cada objeto se clasifica en base a la leyenda disponibles en el mapa

original.

3.2.6. Datos del Clima

Los datos climáticos utilizados en el presente estudio incluye datos que describen la

temperatura, las precipitaciones, la humedad relativa y la evapotranspiración. Estos

datos fueron amablemente puestos a disposición por la Estación Meteorológica Saada

situado a 36 km del pueblo Kettara para el período 2008-2011.

3.3. La elaboración de la base de datos ambientales

Antes de comenzar el desarrollo de EDB, todos los datos recogidos se importaron en

entorno de software ArcGIS. El desarrollo EDB se llevó a cabo utilizando el paquete

ArcCtalog del software ArcGIS. Se logra a través de las siguientes etapas: ( i ) la

creación de un proyecto de geodatabase con sus datasets de entidades; ( ii ) la

importación de los datos de origen en el proyecto de geodatabase y ( iii ) establecer

relaciones entre las entidades de la geodatabase. La primera etapa consiste en la

creación de un proyecto geodatabase utilizando el paquete ArcCtalog. El proyecto

contiene seis conjuntos de datos de características (geoquímica, hidroquímica, la

hidrología, la cobertura del suelo, la geología y el clima) en la que se almacenan los

datos ambientales. La segunda etapa se refiere a la importación de los datos que ya se

han elaborado en los seis conjuntos de datos de características. Por ejemplo, las

subcuencas y redes de flujo de datos se importaron en el dataset de entidades

hidrología. La última etapa corresponde al establecimiento de relaciones entre las

diferentes entidades de la EDB. Las claves primarias, claves foráneas y la cardinalidad,

que fueron utilizados para el establecimiento de las relaciones, se habían definido

previamente en la etapa de diseño EDB como se ilustra en la figura. 3 .

3.4. Técnicas de mapeo GIS para la toma de decisiones

Técnicas de mapeo GIS que se basan en la geoestadística proporcionan un medio eficaz

para el análisis de la variabilidad espacial de los contaminantes ( Sun et al., 2012 ). Por

lo tanto, se adoptaron estas técnicas para la elaboración de mapas de la variación

espacial de los contaminantes considerados en este estudio.Las coordenadas

geográficas de los puntos de muestreo de las aguas subterráneas, así como sus

parámetros relacionados se utilizaron para llevar a cabo la interpolación espacial

utilizando el Analista Geoestadística del paquete de ArcMap. Esta consistió en complejo

semi-variogramas para cada parámetros considerados (sulfato y de la CE). Tanto kriging

ordinario y simple se pusieron a prueba teniendo en cuenta diferentes modelos

matemáticos para el ajuste. Exactitudes similares se obtuvieron con kriging ordinario y

simple. En consecuencia, sólo se seleccionó la última en este estudio.

4. Resultados y discusión

4.1. Datos geoquímicos

Los datos geoquímicos integrados en la EDB consisten en los resultados del análisis

químico del suelo Kettara y muestras de desechos mineros. Estos resultados se obtienen

a partir del estudio anterior Khalil et al., 2013 . De acuerdo con los resultados de este

estudio, sólo las zonas situado aguas abajo de la mina de los residuos presentan un

contenido anómalo de metales pesados y metaloides (Cu, Pb, Zn, As y Fe ). Este estudio

reveló también que los residuos mineros depositados son responsables de la

contaminación del suelo en Kettara.

4.2. Datos hidrológicos

Red de arroyos y delineación subcuenca son muy útiles en la evaluación de la dispersión

de la contaminación de minas en la zona de estudio. El análisis de las redes de

transmisión en superpuesto y mapas vectoriales subcuencas ( Fig. 5 ) revela que las

redes de arroyos que drenan en el área de estudio, se componen principalmente por

primera, arroyos segundo y tercer orden. Son corrientes efímeras, ya que están en

funcionamiento sólo durante eventos de lluvia. El análisis visual de la Fig. 5 confirma los

resultados del estudio de investigación Khalil et al., 2013 , donde los autores encontraron

que las redes de flujo y escorrentía superficial son responsables de la dispersión de

elementos tóxicos en el área de estudio. En este contexto, hay que señalar que de

acuerdo con Hakkou et al., 2008 una capa de minerales secundarios (Fig. 2 d) que

contienen altos niveles de concentración de Cu 13 000 mg / kg, Zn 800 mg / kg, y As 230

mg / kg había sido identificado en las redes de transmisión en Kettara durante las

estaciones secas. Después, los minerales secundarios se disolverán por eventos de

lluvia. En consecuencia, los sulfatos y los elementos tóxicos se encuentran dispersas en

las áreas circundantes. Del mismo modo, la Fig. 5 muestra la presencia de muchos

subcuencas en el área de estudio. El análisis de este mapa muestra que sólo la

subcuenca Kettara situado en el centro de la zona de estudio es vulnerable a la

contaminación de minas que se dispersa a partir de los desechos de la mina a través de

las redes de arroyos y la escorrentía superficial.


Fig. 5.

Mapa hidrológico de la zona de estudio.

Opciones Figura

4.3. Los datos geológicos

El análisis del mapa geológico muestra que la mayoría de la zona de estudio está hecho

de rocas esquistosa (esquistos Sarhlef). Esta formación ocupa casi el 75% de la región

de estudio ( Fig. 6 ). Las otras formaciones geológicas son rocas magmáticas ácidas y

básicas. Por otra parte, las estructuras geológicas presentes en el área de estudio

consisten en faltas Mayor hercinianas ( Fig. 6 ). Sabiendo eso, el sustrato esquistosa

(esquistos Sarhlef) sobre el que se depositan los desechos de la mina Kettara es

relativamente permeable. Se espera que la infiltración de las aguas superficiales

fuertemente cargada con los efluentes de AMD hacia la capa freática.

Fig. 6.

Mapa geológico del área de estudio.

Opciones Figura


4.4. Datos de cobertura de la tierra

Tierra mapa de la cubierta de la zona de estudio consta de cuatro clases de entidades: la

vegetación, desechos mineros (relaves finos y gruesos), las zonas habitadas y de suelo

desnudo ( Fig. 7 ). El análisis de este mapa utilizando la herramienta SIG muestra que

los residuos mineros depositados están ocupando una gran superficie de alrededor de 30

hectáreas en la zona de estudio. Además, muestra que la mayoría de la población está

viviendo Kettara justo aguas abajo de estos desechos mineros. Además, la vegetación

que corresponde esencialmente a las tierras de cultivo también se encuentran aguas

abajo de los desechos de la mina ( Fig. 7 ). En consecuencia, la cobertura vegetal podría

verse afectada por los efluentes de desechos mineros. Por lo tanto un peligro grave para

la salud de los seres humanos y los animales se podría esperar en esta región.

Fig. 7.

Tierra mapa de la cubierta de la zona de estudio.

Opciones Figura

4.5. Datos hidroquímica


Después de cada evento de lluvia, AMD había sido generada por los desechos de la

mina Kettara ricas en minerales de sulfuro. En consecuencia, la superficie del agua

(agua de lluvia) fue contaminada por los elementos químicos lixiviados. Este hecho se ve

confirmado por el análisis de muestras de agua superficiales recogidas en charcos en la

mina Kettara después de un evento de lluvia. Las muestras mostraron un pH ácido, de

alta CE y el alto nivel de concentración de sulfato con un medio de 2.7, 7.920

microsiemens / cm y 25.685 mg / L respectivamente ( Tabla 1 ).

Tabla 1.

Datos hidroquímicos de las muestras de agua subterráneas y superficiales Kettara.Parámetros Aguas superficiales El agua subterránea OMS (1997) una

N Min Max Significar N Min Max Significar

pH 4 2.5 3.3 2.7 20

6.6 7.6 7 06.05 a 09.02

CE S / cm 4 2250 12360 7920 20

740 3720 2088 1500

S04 - 2 mg / L 4 15207

41904 25685 20

27 3337 631 600

un

Directrices para la calidad del agua potable ( OMS, 1997 )

Opciones de tabla

El agua potable de Kettara es suministrada por pozos ubicados en el pueblo. El análisis

de muestras de aguas subterráneas recogidas en los pozos Kettara mostró un pH

básico, un CE relativamente alto contenido de sulfato y con un medio de 7, 2088

microsiemens / cm y 631 mg / L respectivamente ( Tabla 1 ).El mapa de la variación

espacial de sulfato en el agua subterránea Kettara mostró alta nivel de concentración de

este elemento en el agua subterránea situada aguas abajo de los desechos de la mina

(Fig. 8 a). El sulfato se deriva generalmente de la erosión oxidativa de minerales que

contienen sulfuros como la pirita (FeS 2 ) y pirrotita (FeS) (Ecs. (1) y (2) ) ( Nicholson y

Scharer, 1994 y Nieto et al., 2007 y Singh et . al, 2010 ). También se deriva de la

disolución de minerales secundarios tales como halotrichite (FeAl 2 (SO4 ) 4 22H 2 O),

jarosita (K, H 3 O) Fe 3 (SO4) 2 (OH) 6 ) y copiapite (Fe 0,65 Fe 4 (SO 4 ) 6 (OH) 2 (H 2 O) 20 ),

que son abundantes en el sitio de la mina Kettara ( Hakkou et al., 2008 ). En

consecuencia, el contenido de sulfato anómala en el agua subterránea se deriva de los

desechos de la mina a través de la superficie de la infiltración de agua fuertemente

cargada con sulfato y otros elementos químicos.

ecuación( 1 )FeS 2 (s) + 7 / 2O 2 (aq) + H 2 O → Fe2 ++ 4 2SO2- + 2H +Gire MathJaxen

ecuación( 2 )Fe (1-x) S + (2- (x / 2)) O 2 + xH 2 O → SO 4 2 - + (1-x) Fe2 ++ 2XH +Gire MathJaxen

x varía de 0 (FeS) a 0125 (Fe 7 S 8 ).

Fig. 8.

(A) los mapas de la variación espacial de sulfato y (b) la conductividad eléctrica en el agua subterránea de

la zona de estudio.

Opciones Figura

Por otra parte, la CE es un parámetro importante en la evaluación de la calidad de las

aguas subterráneas para beber y para riego, ya que está relacionada con la

concentración de partículas cargadas en el agua (Tutmez et al., 2006 ). Un mapa

variación espacial de la CE mostró relativamente el mismo patrón de distribución

espacial de las concentraciones de sulfato en el área de estudio que confirma el hecho

de que los desechos de la mina Kettara son responsables de la contaminación de aguas

subterráneas ( Fig. 8 b).Estos resultados corroboran los hallazgos del estudio

anterior Khalil et al., 2013 , donde los mapas geoquímicos de los contaminantes tienen

relativamente el mismo patrón de distribución espacial de sulfato y de la CE en las aguas

subterráneas.

Por último, las directrices para la calidad del agua potable establecido por la OMS

( OMS, 1997 fueron utilizados) para evaluar la idoneidad de las aguas subterráneas en el


área de estudio. De acuerdo con las directrices de la OMS, los límites recomendados

para la CE y sulfato son 1.500 microsiemens / cm y 600 mg / L

respectivamente. Mediante la comparación de estas directrices con los valores en los

mapas mostraron variación espacial de sulfato y CE ( Fig. 8 A y B), llegamos a la

conclusión que el agua subterránea se encuentra aguas abajo de los desechos de la

mina no es adecuado para su uso directo en usos domésticos y beber. Esta agua puede

tener efecto laxante frecuente que podría conducir a muchos riesgos de salud graves en

la población.

4.6. Datos del Clima

El clima de la zona de estudio se clasifica como semiárido. Con base en los datos del

tiempo almacenados, la precipitación media anual en Kettara es de 250 mm. Durante los

cuatro años de la medición, la precipitación máxima diaria alcanzó los 40 mm. En

consecuencia, la generación de AMD, así como la dispersión hídrica de los

contaminantes serán acelerados durante un evento de tales precipitaciones. Por otra

parte, la evaporación potencial promedio anual supera los 1.500 mm y las temperaturas

medias mensuales oscilan entre 12 ° C en enero a 29 ° C en julio. Por otra parte, la

estación seca se identificó como de junio a septiembre. Durante este período, los

minerales secundarios, donde se absorben elementos tóxicos se observan en los

alrededores de la mina Kettara. Estos minerales se disuelven durante los próximos

eventos de lluvia y los elementos tóxicos en consecuencia, se pueden dispersar en el

medio ambiente circundante.

5. Conclusiones

El objetivo de este estudio fue utilizar tecnologías basadas en SIG y RS con el fin de

elaborar un modelo de una base de datos ambiental para la evaluación del impacto de

las minas abandonadas en el medio ambiente. La mina Kettara abandonada que está

generando la contaminación fue elegida como caso de estudio en esta investigación. En

este sentido, un SIG basado Base de Datos Ambiental relativa a los datos relacionados

con la geoquímica, hidroquímica, la hidrología, la geología, la cobertura de la tierra y el

clima fue diseñado y elaborado para este sitio utilizando técnicas SIG y RS. Después de

eso, se adoptaron las técnicas de mapeo GIS basados en geoestadística para establecer

mapas de variación espacial de los contaminantes. Los resultados obtenidos ponen de

manifiesto la eficacia de las técnicas aplicadas en la evaluación de los problemas

ambientales en las minas abandonadas. Estos resultados muestran también la

relevancia de la integración de una gran cantidad de datos multidisciplinares

relacionados con los diferentes componentes del ecosistema en que revela el origen y la

extensión de los contaminantes.

Los datos ambientales analizados revelan que AMD fenómeno es responsable de la

liberación de contaminantes de los residuos mineros Kettara. Por otra parte, el análisis

de hidroquímica de las muestras de agua de superficie y subterránea mostró que los

contaminantes liberados se infiltraron en la tabla de agua a través del sustrato permeable

esquistosa. El contenido de sulfato y CE en el agua subterránea se encuentra aguas

abajo de los desechos mineros superan las directrices para la calidad del agua potable

proscrita por la OMS. Por último, las redes de arroyos y la escorrentía superficial se

encuentran para ser los principales mecanismos de difusión de los contaminantes en la

superficie de la zona de estudio durante eventos de lluvia.

La base de datos del medio ambiente desarrollado en este estudio se considera como la

base de la creación de un Sistema de Decisión SIG Apoyo basado en la web para la

mina Kettara. Se espera que este sistema para hacer que los datos ambientales

disponibles a través de la web para los tomadores de decisiones que lo utilizarán, por

ejemplo, en la implementación de un programa de recuperación para el sitio Kettara

abandonado.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Investigación Internacional Sillas Iniciativa financiada por

el Centro Internacional de Investigaciones para el Desarrollo (IDRC), de Canadá, y por

el Canadá de Cátedras de Investigación del programa de apoyo a esta investigación. Los

autores también agradecen el Laboratorio Internacional Conjunto (TREMA) titulado

"Recursos de detección y de agua a distancia en el área mediterránea semiárida",

financiado por el IRD (Francia). Por último, los autores desean agradecer a los revisores

anónimos por sus comentarios constructivos.

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Autor para correspondencia. Tel .: + 212 664 06 27 14; Fax: + 212 524 43 31 70.

Basado en El SIG Base de Datos Ambientales Para Evaluar La Contaminación de Minas

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