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Introducción Las actividades mineras del distrito de Pueblo Viejo, en la República Dominicana, conllevan importantes afecciones en el medio ambiente debido principal- mente a la generación de drenajes ácidos asociados al lavado meteórico de los yacimientos y las escom- breras. Estas aguas ácidas se forman por la disolu- ción oxidativa de los sulfuros y sulfosales, tales como pirita, siguiendo la reacción: FeS2 + 7 / 2 O 2 +H 2 O Fe 2+ +2SO 4 2- +2H + El riesgo ambiental de estas aguas no sólo está ligado a su acidez sino que, bajo estas condiciones, muchos elementos se solubilizan fácilmente pudien- RESUMEN La explotación minera del yacimiento epitermal de alta sulfidación de Pueblo Viejo, en la República Dominicana, conlleva importantes afecciones en el medio ambiente debido principalmente a la generación de drenajes ácidos asociados al lavado meteórico de los yaci- mientos y las escombreras. Estas aguas ácidas se forman por la disolución oxidativa de los sulfuros y sulfosales. El riesgo ambiental de estas aguas no sólo está ligado a su acidez sino que, bajo estas condiciones, muchos elementos se solubilizan fácilmente pudiendo ser transportados fuera del entorno minero. En este trabajo se describe el estudio geoquímico de los sedimentos depositados en el embalse de Hatillo, que recibe las aguas de los ríos Margajita y Yuna, los cuales transportan lixiviados procedentes de Pueblo Viejo y Falcondo- Bonao (Cr-Ni), respectivamente. Los resultados muestran que los sedimentos en el fondo del embalse de Hatillo tienen concentraciones muy elevadas de metales y metaloides, principalmente Fe, Al y sulfato, además de concentraciones especialmente significativas desde el punto ambiental de As, Zn y Te. El principal contribuyente a la contaminación del embalse es, al menos actualmente, la cuenca del río Margajita. El río Yuna no transporta concentraciones significativas de metales y metaloides en solución debido a su pH neutro, aunque es posible que transporte partículas sólidas con contenidos significativos de Mn, Cr, Ni y Co procedentes de la zona minera de Falcondo. Palabras clave: distrito de Pueblo Viejo, drenaje ácido de mina, embalse de Hatillo, río Margajita, río Yuna Impact of acid mine drainage from mining exploitations on the Margajita River basin and the Hatillo reservoir (Dominican Republic) ABSTRACT Mining of the Pueblo Viejo high-sulphidation epithermal deposit (Dominican Republic) leads to environmental impact due to the forma- tion of acid mine drainage associated with the oxidative dissolution of sulphides and sulphosalts. In addition to the very low pH, the acid waters are capable of transporting away from the mining areas high concentrations of metals and metalloids in solution. In the present work, a geochemical study of sediments deposited in the Hatillo reservoir is carried out. This reservoir is fed by the Margajita and Yuna streams which transport leachates from the Pueblo Viejo and Falcondo-Bonao (Cr-Ni) mining areas, respectively. The results show that these sediments have very high concentrations of Fe, Al and sulphate, along with significant amounts of As, Zn and Te, which are of espe- cial environmental concern. The main contributor to this metal discharge into the reservoir is the Margajita stream, whereas the Yuna stream does not transport significant amounts of metals in solution due to its neutral pH, although it is likely that metals such as Mn, Cr, Ni and Co can be mobilised as a particulate. Key words: acid mine drainage, Hatillo reservoir, Margajita river, Pueblo Viejo district, Yuna river Impacto del drenaje ácido de explotaciones mineras en la cuenca del Río Margajita y Embalse de Hatillo (República Dominicana) F. Grandia (1) , J. Salas (1) , D. Arcos (1) , A. Archambault (2) y F. Cottard (2) (1) AMPHOS XXI Consulting S.L., Passeig Garcia i Faria 49-51, 08019, Barcelona, España [email protected] (2) BRGM, 3 Avenue Claude Guillemin, BP 36009, 45060 Orleans Cedex 2, Francia [email protected] 595 Grandia, F. et al., 2009. Impacto del drenaje ácido de explotaciones mineras en la cuenca del Río Margajita y Embalse de Hatillo (República Dominicana). Boletín Geológico y Minero, 120 (4): 595-606 ISSN: 0366-0176 ARTICULO 7:ART. El material tipo de la 21/12/09 15:18 P gina 595

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Introducción

Las actividades mineras del distrito de Pueblo Viejo,en la República Dominicana, conllevan importantesafecciones en el medio ambiente debido principal-mente a la generación de drenajes ácidos asociadosal lavado meteórico de los yacimientos y las escom-breras. Estas aguas ácidas se forman por la disolu-

ción oxidativa de los sulfuros y sulfosales, tales comopirita, siguiendo la reacción:

FeS2+7/2O2+H2O ⇒ Fe2++2SO42-+2H+

El riesgo ambiental de estas aguas no sólo estáligado a su acidez sino que, bajo estas condiciones,muchos elementos se solubilizan fácilmente pudien-

RESUMEN

La explotación minera del yacimiento epitermal de alta sulfidación de Pueblo Viejo, en la República Dominicana, conlleva importantesafecciones en el medio ambiente debido principalmente a la generación de drenajes ácidos asociados al lavado meteórico de los yaci-mientos y las escombreras. Estas aguas ácidas se forman por la disolución oxidativa de los sulfuros y sulfosales. El riesgo ambiental deestas aguas no sólo está ligado a su acidez sino que, bajo estas condiciones, muchos elementos se solubilizan fácilmente pudiendo sertransportados fuera del entorno minero. En este trabajo se describe el estudio geoquímico de los sedimentos depositados en el embalsede Hatillo, que recibe las aguas de los ríos Margajita y Yuna, los cuales transportan lixiviados procedentes de Pueblo Viejo y Falcondo-Bonao (Cr-Ni), respectivamente. Los resultados muestran que los sedimentos en el fondo del embalse de Hatillo tienen concentracionesmuy elevadas de metales y metaloides, principalmente Fe, Al y sulfato, además de concentraciones especialmente significativas desde elpunto ambiental de As, Zn y Te. El principal contribuyente a la contaminación del embalse es, al menos actualmente, la cuenca del ríoMargajita. El río Yuna no transporta concentraciones significativas de metales y metaloides en solución debido a su pH neutro, aunquees posible que transporte partículas sólidas con contenidos significativos de Mn, Cr, Ni y Co procedentes de la zona minera de Falcondo.

Palabras clave: distrito de Pueblo Viejo, drenaje ácido de mina, embalse de Hatillo, río Margajita, río Yuna

Impact of acid mine drainage from mining exploitations on the Margajita River basin andthe Hatillo reservoir (Dominican Republic)

ABSTRACT

Mining of the Pueblo Viejo high-sulphidation epithermal deposit (Dominican Republic) leads to environmental impact due to the forma-tion of acid mine drainage associated with the oxidative dissolution of sulphides and sulphosalts. In addition to the very low pH, the acidwaters are capable of transporting away from the mining areas high concentrations of metals and metalloids in solution. In the presentwork, a geochemical study of sediments deposited in the Hatillo reservoir is carried out. This reservoir is fed by the Margajita and Yunastreams which transport leachates from the Pueblo Viejo and Falcondo-Bonao (Cr-Ni) mining areas, respectively. The results show thatthese sediments have very high concentrations of Fe, Al and sulphate, along with significant amounts of As, Zn and Te, which are of espe-cial environmental concern. The main contributor to this metal discharge into the reservoir is the Margajita stream, whereas the Yunastream does not transport significant amounts of metals in solution due to its neutral pH, although it is likely that metals such as Mn, Cr,Ni and Co can be mobilised as a particulate.

Key words: acid mine drainage, Hatillo reservoir, Margajita river, Pueblo Viejo district, Yuna river

Impacto del drenaje ácido de explotaciones minerasen la cuenca del Río Margajita y Embalse de Hatillo

(República Dominicana)F. Grandia(1), J. Salas(1), D. Arcos(1), A. Archambault(2) y F. Cottard(2)

(1) AMPHOS XXI Consulting S.L., Passeig Garcia i Faria 49-51, 08019, Barcelona, Españ[email protected]

(2) BRGM, 3 Avenue Claude Guillemin, BP 36009, 45060 Orleans Cedex 2, [email protected]

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Grandia, F. et al., 2009. Impacto del drenaje ácido de explotaciones mineras en la cuenca del Río Margajita y Embalse de Hatillo (República Dominicana).Boletín Geológico y Minero, 120 (4): 595-606ISSN: 0366-0176

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do ser transportados fuera del entorno minero y serdepositados en zonas de interés ambiental causandograves perjuicios. En especial, en el caso del distritode Pueblo Viejo existe un gran interés en determinarla interacción de las aguas ácidas con los sedimentosactuales y con las aguas superficiales y subterráneas.

En este trabajo se describe el estudio geoquímicode los sedimentos depositados en el embalse deHatillo, situado en las proximidades del distrito dePueblo Viejo, y en la confluencia entre los ríosMargajita y Yuna (Fig. 1) con el objetivo de caracteri-

zar el comportamiento geoquímico de los distintoselementos, sus vías de entrada al embalse y quéfases minerales pueden ejercer de huésped de loselementos que constituyen mayor riesgo ambiental.Este embalse recibe las aguas tanto del río Margajitay sus tributarios, los cuales drenan el área minera dePueblo Viejo, como del río Yuna, el cual se ve afecta-do por la minería y metalurgia de la planta deFalconbridge en Falcondo-Bonao (Ni-Cr). La caracteri-zación de las fases minerales presentes en los sedi-mentos puede permitir determinar la estabilidad de

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Figura 1. Localización del embalse de Hatillo y los distritos mineros de Pueblo Viejo y Falcondo-Bonao en la República DominicanaFigure 1. Location of the Hatillo reservoir and the Pueblo Viejo and Falcondo-Bonao mining districts in the Dominican Republic

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los elementos de interés y su posible movilización acausa de cambios ambientales en el sistema. Paraesta evaluación, se han establecido correlacionesentre elementos a partir de los datos analíticos pro-porcionados en las campañas de muestreo de julio yoctubre de 2007 y marzo y mayo de 2008. Algunos deestos datos se han comparado con los obtenidos porla compañía minera Placer Dome Dominicana Corp.en 2002 y 2003. Además, se han llevado a cabo ensa-yos de lixiviación secuencial de metales en un con-junto seleccionado de muestras para establecer lacapacidad de movilización de dichos metales en lossedimentos estudiados.

Geoquímica de la mineralización del distrito dePueblo Viejo y de las aguas de la cuenca del RíoMargajita

El río Margajita drena los principales yacimientos deldistrito de Pueblo Viejo, principalmente Moore yMontenegro. Estos depósitos son considerados detipo epitermal de alta sulfidación (Sillitoe et al., 2006)y contienen unas 100 Mt de sulfuros con leyes de 3g·t-1 Au, 23 g·t-1 Ag, 0.8% Zn y 0.2% Cu. Es remarcableque las leyes de Au-Ag (y de otros elementos como elTe) se hallan notablemente enriquecidas en la zonade oxidación, que es la que mayoritariamente se haexplotado. La mineralogía de la zona no oxidada con-siste principalmente de pirita (FeS2), esfalerita (ZnS) yenargita (Cu3AsS4), con cantidades menores de otrassulfosales como las del grupo tetrahedrita-tennantita(Cu12Sb4S13 - Cu12As4S13). Estos minerales proporcio-nan la mayor parte de elementos de interés encontra-dos en los sedimentos de los ríos y del embalse deHatillo. En particular, de éstos, cabe destacar aquelloscon elevada toxicidad como el arsénico o el mercurio.Por otro lado, los metales preciosos como el oro y laplata se encuentran en estado nativo o como sulfuros(Ag2S) y teluluros (AuTe2, AgTe2) paragenéticamenteasociados a la pirita.

Durante el proyecto “O” SYSMIN I se llevó a caboun muestreo exhaustivo de los cauces fluviales paradeterminar el grado de afección del drenaje ácido demina (Blanchard y Gutiérrez, 2003; Cottard, 2003;Cottard y Cazaux, 2003). Globalmente, los resultadosmostraron importantes afecciones (en pH y metales)en el río Margajita y menor contaminación en lascuencas fluviales situadas al este de las explotacionesde Pueblo Viejo. También cabe destacar que en perio-dos de aguas bajas, cuando el río Margajita se unecon el Yuna antes que este último desemboque en elembalse de Hatillo, las aguas del Margajita mantie-nen un pH ácido (con valores alrededor de 2.5) hasta

la propia confluencia con el río Yuna. En este caso, elmayor caudal del río Yuna (alrededor de 10 vecessuperior) diluye y neutraliza las aguas ácidas delMargajita justo en la confluencia de los dos ríos. Porotra parte, en periodos de aguas altas, como conse-cuencia de grandes crecidas del río Yuna después defuertes tormentas (Noel y Olga), el nivel de las aguasdel embalse crece y penetran aguas arriba del ríoMargajita, neutralizando la acidez de este río aguasarriba de su desembocadura en el embalse de Hatillo(Fig. 2).

Los datos obtenidos en el proyecto “O” SYSMINI permitieron determinar la existencia de clarascorrelaciones entre, por ejemplo, el pH y metalescomo arsénico y hierro en las aguas superficiales. Lasolubilidad de estos metales refleja equilibrios quí-micos con distintas fases minerales, principalmentejarosita (KFe3(SO4)2(OH)6) y schwertmannita(Fe8O8(SO4)1.5(OH)5). Es interesante mencionar quedichas correlaciones también han sido observadasen los sedimentos estudiados en el presente pro-yecto en el embalse de Hatillo que confirman la rela-ción entre el distrito minero y la deposición de meta-les en el embalse.

Figura 2. Variación del pH de las aguas superficiales en función delnivel de las aguas en el embalse de Hatillo. En periodos de aguasbajas, el pH del río Margajita se mantiene en valores inferiores a 3hasta la misma confluencia con el río Yuna (línea discontinua en elgráfico). En cambio, en periodos de aguas altas, las aguas delembalse penetran en el río Margajita neutralizando el pH aguasarriba de su desembocadura en el embalse de Hatillo (línea conti-nua en el gráfico)Figure 2. pH changes in surface waters as a function of reservoirwater level. In a low reservoir water level, pH in the Margajita riveris around 3 as far as the discharge point in the Yuna river (dashedline). In contrast, in high water level periods, the reservoir waterneutralizes the pH in the lower part of the Margajita river (solid line)

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Geoquímica de los sedimentos del embalse deHatillo y de sedimentos de superficie de los caucesde los ríos Margajita y Yuna

Las muestras analizadas a partir de las cuales se hallevado a cabo el presente estudio en el embalse deHatillo proceden principalmente de 4 campañas demuestreo realizadas entre julio 2007 y mayo 2008 enel embalse de Hatillo (Fig. 3). Estas muestras consis-ten en sedimentos del fondo del embalse (muestrea-das mediante inmersión por un buzo; 36 muestras de30 puntos de muestreo), y sedimento de sondeos enla desembocadura del río Margajita (8 muestras dedos puntos de muestreo). A pesar de que la mayoría

de puntos de muestreo se localizan en el sector surdel embalse, próximos a la desembocadura de losríos Yuna y Margajita, existen suficientes puntos en elresto del embalse. La muestra más alejada de la fuen-te de los metales se encuentra a pocos metros de lapresa del embalse (Fig. 3). El sedimento del embalsefue muestreado mediante testigos de 0.10×0.50 m. Engeneral, estos testigos presentan un sedimento detamaño limo, poco consolidado en su parte superiory con coloraciones ocres asociadas a la presencia deóxidos de hierro, mientras que la parte inferior secaracteriza por niveles más oscuros compactados(considerados como más anóxicos) con frecuentesrestos vegetales. En algunos testigos se aprecia una

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Figura 3. Mapa del embalse de Hatillo y situación de los puntos de muestreo del sedimentoFigure 3. Map of the Hatillo reservoir showing the location of the sampling points

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estructura varvada indicando que los procesos desedimentación varían estacionalmente. El análisis delas muestras proporcionaron datos de concentraciónelemental de Cl, S, Al, Sb, As, Cd, Co, Cu, Cr, Fe, Mn,Hg, Ni, Ag, Pb, K, Se, Te, Zn y compuestos orgánicos.También se han estudiado sedimentos de superficieen los cauces de los ríos Margajita y Yuna (4 mues-tras). En principio, estas muestras proporcionan lacomposición química de fondo de las aguas antes deentrar en el embalse de Hatillo. Además de las mues-tras recogidas en el presente proyecto, también sehan incluido datos de muestras de sedimentos reco-gidas en 2002 y 2003 en 2 puntos del embalse porPlacer Dome Dominicana Corp.

Los datos obtenidos a partir del análisis de lossedimentos del embalse indican que en la mayoría delas muestras el elemento mayoritario es el hierro. Engeneral, las muestras procedentes de la cuenca delrío Margajita contienen las mayores concentracionesde Fe (hasta 20%wt), con concentraciones muy altasde sulfato (hasta 2%wt) y Al (hasta 6%wt). Respecto aotros elementos de interés, cabe destacar las máxi-mas concentraciones de As (1.5%wt), Te (0.16%wt),Sb (30 ppm), Se (18 ppm), Zn (0.26 %wt) y Pb (160ppm), que se encuentran en equilibrio con un agua depH bajo (<3 en condiciones de aguas bajas). Para lamayoría de estos elementos se observa una claracorrelación entre el pH del agua intersticial con laconcentración en el sedimento (Fig. 4, en el caso delarsénico). El contenido de estos elementos en los

sedimentos disminuye, pues, al aumentar el pH,incluso dentro de la propia cuenca del río Margajita.Ello está en concordancia con el drenaje ácido proce-dente del distrito de Pueblo Viejo y con un proceso deprecipitación química de estos elementos como con-secuencia de un aumento de pH (probablemente aso-ciado a la influencia de las aguas del río Yuna o delembalse de Hatillo).

En cuanto a Cr (hasta 420 ppm), Ni (hasta 640ppm), Co (hasta 49 ppm) y Mn (hasta 0.13%wt), estoselementos presentan una muy buena correlaciónentre ellos (Fig. 5) encontrándose los mayores conte-nidos en los sedimentos del río Yuna, con pH neutro.Esto parece indicar claramente que estos elementostienen su área fuente en las zonas mineras deFalcondo-Bonao y son transportados por el río Yunay sus afluentes. Tan solo dos de las muestras de sedi-mentos tomadas en la desembocadura del Margajitapresentan también altos contenidos en estos elemen-tos. Sin embargo, estas muestras pueden correspon-der total o parcialmente a sedimentos depositadospor el río Yuna en periodos de aguas altas (tras lastormentas Noel y Olga).

A partir de las observaciones tomadas, se puedeestablecer que los principales procesos de acumula-ción de metales observados en el embalse de Hatilloson, por un lado, la deposición de partículas sólidastransportadas por las aguas (mayoritariamente pro-cedentes del río Yuna) y, por otro, la precipitación demetales en solución, principalmente en la desembo-

Figura 4. Correlación entre la concentración de arsénico en lossedimentos del embalse de Hatillo y el pH del agua de poroFigure 4. Correlation between the concentration of arsenic andporewater pH in the sediments collected in the Hatillo reservoir

Figura 5. Correlación entre la concentración de cromo y de níquelen los sedimentos del embalse de HatilloFigure 5. Correlation between the chromium and nickel concentra-tions in the sediments collected in the Hatillo reservoir

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cadura del río Margajita, a causa de la mezcla deaguas.

La distribución del pH intersticial en el embalse deHatillo se muestra en la Fig. 6. Se observa que losvalores de pH más bajos (<3) se encuentran circuns-critos a los sedimentos del río Margajita y en susinmediaciones. A partir de esta zona, los valores de

pH aumentan gradualmente, formando una pluma deacidez que queda perfectamente delimitada por el tra-zado de la corriente del río Yuna.

Por otra parte, es algo sorprendente la presenciade diversos focos de pH ligeramente ácido (pH entre5 y 6) a lo largo de todo el margen derecho del embal-se. Estos focos de acidez moderada están asociados a

Figura 6. Distribución de los valores de pH de las aguas intersticiales de los sedimentos del fondo del embalse de Hatillo y de los sedi-mentos de los ríos Margajita y YunaFigure 6. Spatial distribution of porewater pH in the sediments of the Hatillo reservoir and in the bed sediments of Margajita and Yunarivers

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la desembocadura de los arroyos que drenan la LomaLa Cuaba, en cuya ladera meridional se encuentranlas labores mineras de Pueblo Viejo. Esta distribuciónparece indicar la presencia de otros depósitos de sul-furos que, debido a la menor superficie aflorante y/ola ausencia de labores mineras, producen una acidezmenor en comparación con el río Margajita.

En cuanto a la distribución de hierro en los sedi-mentos, éste sigue una pauta similar a la del pH delas aguas intersticiales (Fig. 7), por lo que parece con-firmar la existencia de aportes no identificados ante-riormente a lo largo del margen derecho del embalse.Sin embargo, lo que sí se puede observar es que enla desembocadura del río Margajita los contenidos dehierro de los sedimentos están empobrecidos con

respecto a la acumulación de sedimentos que seencuentra entre la confluencia de los ríos Yuna yMargajita. Esto parece indicar que los minerales dehierro que seguramente precipitaban a lo largo del ríoMargajita deben haber sido redisueltos o arrastradosdurante los periodos de aguas altas, cuando lasaguas del embalse penetran en el curso del Margajita.En esta situación, el hierro puede volver a precipitaren forma de hidróxido de Fe(III), e incluso llegar atransformarse en goethita con el tiempo, en toda laextensión del embalse, lo cual podría quedar confir-mado por un contenido de hierro en los sedimentosde la mayor parte del embalse entre 60 y 80 g/kg, aligual que en el último tramo del río Yuna.

La distribución de arsénico en los sedimentos del

Figura 7. Distribución de hierro en los sedimentos del embalse de HatilloFigure 7. Spatial distribution of Fe in the sediments of the Hatillo reservoir

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embalse sigue también una distribución parecida alhierro. Sin embargo, en este caso, la mayor concen-tración de arsénico se encuentra en los sedimentosdepositados en la desembocadura del río Margajita.Hay que destacar que a lo largo del río se encuentrandos zonas bien diferenciadas, una zona aguas arribadel río, probablemente correspondiente a la sorciónde As en hidroxisulfatos de Fe(III), como la jarosita, yotra zona en la propia desembocadura del río, que

puede estar relacionada con la sorción de As en oxi-hidróxidos de Fe(III). También en el caso del As seobserva la presencia de una zona con contenidos lige-ramente elevados (>10 mg/kg) en la zona de desem-bocadura en el embalse de los arroyos Plátano yMargal que drenan la Loma La Cuaba. Esto parececonfirmar la presencia de depósitos de sulfuros endicha zona que producen una cierta acidificación delas aguas que los drenan.

Figura 8. Distribución de cobre en los sedimentos del embalse de HatilloFigure 8. Spatial distribution of Cu in the sediments of the Hatillo reservoir

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Los contenidos de cobre, en cambio parecenseguir una distribución ligeramente distinta del hierroy otros metales (Fig. 8). Los contenidos de cobre enlos sedimentos procedentes del Margajita son bas-tante bajos. Esto es posible que se deba al hecho deque este metal se extraiga en los trabajos mineros,por lo que las concentraciones de cobre en las aguasdel Margajita serían menores de lo que le correspon-dería en el caso en que este metal no se beneficiara.En cambio, los mayores contenidos en cobre corres-ponden a aquellos sedimentos asociados a la desem-bocadura de los arroyos que drenan la Loma LaCuaba, lo que confirmaría la presencia de depósitosde sulfuros no explotados en este sector. Respecto alzinc, este metal presenta un comportamiento idénticoal cobre, tal y como se puede deducir de la muybuena correlación existente entre los contenidos deambos metales en los sedimentos del embalse deHatillo.

El manganeso muestra una distribución en lossedimentos del embalse de Hatillo muy distinta de lade los otros metales. Tal y como cabía esperar, consi-derando que la mayor parte de manganeso en lossedimentos del embalse proviene de los aportes desólidos del río Yuna, los contenidos en manganeso seenriquecen desde la desembocadura del río Yuna yhacia la presa de Hatillo, donde es probable que seencuentren los mayores espesores de sedimentos enel embalse. Tan solo existe una discontinuidad en elenriquecimiento de manganeso en los sedimentos,asociada a la desembocadura del río Margajita.

El cromo sigue una distribución parecida al man-ganeso (Fig. 9). Aunque en este caso también existeuna acumulación en los sedimentos que se encuen-tran entre la confluencia de los ríos Margajita y Yunatal y como ocurría con el hierro. Esto puede debersea la sorción del cromo procedente de las aguas ácidasdel río Margajita en hidroxisulfatos de Fe(III).

El níquel por su parte, sigue una distribución exac-tamente igual que la del cromo, tal y como se deducede la perfecta correlación entre los contenidos deambos metales en los sedimentos.

El sulfato parece seguir una distribución asociada alas aguas ácidas que drenan los depósitos de sulfurosy las labores mineras aguas arriba del Margajita.Aunque los mayores contenidos se encuentran en lossedimentos del tramo bajo del Margajita, tambiénexisten concentraciones relativamente altas asociadasa las desembocaduras de los arroyos que drenan laLoma La Cuaba, igual que ocurría con otros metales.

A partir de las correlaciones entre elementos, pH yprofundidad se pueden sugerir un conjunto de fasesminerales existentes en los sedimentos del embalsede Hatillo y del curso bajo de los ríos Margajita y

Yuna que controlarían las concentraciones de losmetales en solución. La precipitación de hidroxisulfa-tos de Fe(III), como la schwertmannita y la jarosita,parecen controlar las concentraciones de Fe en lasaguas y al mismo tiempo ejercen de sustrato para laadsorción de muchos de los elementos más tóxicosprocedentes de la lixiviación de los depósitos de sul-furos del distrito de Pueblo Viejo. En concreto, el arsé-nico, el telurio y el cromo parece que están clara-mente asociados a los hidroxisulfatos de hierro y noa fases puras de estos elementos.

Ensayos de lixiviación de sedimentos

En este proyecto se han llevado a cabo experimentosde extracción secuencial de metales en 13 muestrasde sedimentos del embalse de Hatillo para evaluar elpotencial de emisión de contaminantes hacia lasaguas del embalse y subterráneas. La secuencia deextracción está basada en los procedimientos descri-tos en Tessier et al. (1979). En el primer estadio deextracción (paso A en la Fig. 10) se lavan los metalesadsorbidos en superficie mineral y cationes intercam-biables. Son especialmente sensibles en este pasotodo el conjunto de metales y metaloides con granafinidad en los sitios de adsorción en oxihidróxidosde hierro y manganeso, tales como el arsénico. En elsegundo paso (paso B) se liberan los metales que for-man parte estructural de óxidos e hidróxidos amorfosde hierro y manganeso. En este caso, se pueden libe-rar, además de hierro y manganeso, algunos elemen-tos co-precipitados en la red (poco cristalina) de fasestipo ferrihidrita o schwertmannita, como el cadmio.En el último paso (paso C) se lixivian todos los meta-les asociados a óxidos cristalinos, materia orgánica ysulfuros.

Las muestras estudiadas presentan aguas de porocon pH relativamente alto (entre 5.8 y 6.9). En esterango es posible que algunos elementos puedanestar parcialmente en solución y no adsorbidos en lasfases sólidas.

Los resultados indican que tanto el hierro (Fig. 10)como el manganeso y el cadmio se lixivian preferen-temente en los 2 primeros pasos (iones adsorbidos eintercambiados y en oxihidróxidos amorfos).Solamente una pequeña proporción de estos elemen-tos procede de fases cristalinas como óxidos de hie-rro (goethita, hematites) o sulfuros (pirita, esfalerita -este último para el cadmio). Es especialmenterelevante apuntar que es en el último estadio de lixi-viación donde se liberan los elementos afines con lamateria orgánica. Por tanto, se observa una especialdificultad en liberar estos elementos afines en mate-

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ria orgánica en los sedimentos del embalse de Hatillo.Ello está de acuerdo con la ausencia de correlaciónclara entre concentración de metales y TOC.

Un comportamiento totalmente inverso se obser-va en el plomo y el cromo, los cuales proceden defases más resistentes como sulfuros u óxidos cristali-nos. Por otro lado, el zinc y el cobre muestran uncomportamiento intermedio con proporciones simila-res en los tres pasos.

En el caso del arsénico, sólo dos muestras liberaneste metaloide en el primer y segundo estadios delixiviación (Fig. 10). En el resto de las muestras, elarsénico se lixivia en el último estadio, proceso queestá de acuerdo con los bajos porcentajes de lixivia-ción observados en la muestra total. Estos datos son

de algún modo sorprendentes ya que indicarían queeste metaloide se encuentra en el sedimento básica-mente en fases muy resistentes al ataque de los reac-tivos utilizados y no adsorbido en oxihidróxidos y sul-fatos amorfos de hierro, donde es mucho más móvil.Las muestras estudiadas no presentan un pH espe-cialmente bajo en el agua de poro, por lo que granparte del arsénico puede adsorberse en superficiescargadas de minerales como la ferrihidrita siempreque estén presentes. En el contexto del embalse deHatillo, si estas fases de oxihidróxidos de hierro noexistiesen en las muestras, la baja lixiviación de Asapuntaría a partículas de sulfosales tipo enargitacomo fase portadora de arsénico en los sedimentos.Esta interpretación está en desacuerdo con las claras

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Figura 9. Distribución de cromo en los sedimentos del embalse de HatilloFigure 9. Spatial distribution of Cr in the sediments of the Hatillo reservoir

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correlaciones entre As-Fe y As-sulfato observadas,las cuales apuntan a una estrecha relación entre elarsénico y oxihidróxidos y sulfatos amorfos de hierro.Otra opción es que la fase portadora de arsénico seala pirita, lo que explicaría la correlación As-Fe, aun-que ello está en desacuerdo con las tasas de lixivia-ción de hierro que oscilan entre el 20 y 30 % en todaslas muestras, incluidas aquellas donde aparentemen-te no se ha lixiviado arsénico.

Conclusiones

Los datos obtenidos de los sedimentos de superficieen aluviales y en el fondo del embalse de Hatillo

muestran concentraciones muy elevadas de metalesy metaloides. El hierro es el más abundante. Otroselementos en concentraciones muy altas son el arsé-nico, el zinc, el cromo, el cobre y el manganeso. Elprincipal contribuyente a la contaminación del embal-se es, al menos actualmente, la cuenca del ríoMargajita, que presenta aguas de elevada acidez. Elrío Yuna no transporta concentraciones significativasde metales y metaloides y presenta un pH neutro; sinembargo, los datos parecen indicar que transportapartículas sólidas con contenidos significativos deMn, Cr, Ni y Co, ya sea en suspensión o tamaño degrano mayor en periodos de grandes avenidas deagua, procedentes de la zona minera de Falcondo.

La distribución de estos elementos en el embalsede Hatillo no es homogénea ni zonada desde la des-embocadura de los ríos Yuna y Margajita, que son losque transportan dichos metales. En muchos casos, seobservan sedimentos de alta concentración de meta-les en sectores cerca de la presa del embalse. Enalgunos casos, los datos parecen indicar que los arro-yos que drenan la Loma La Cuaba han interaccionadocon depósitos de sulfuros, lo que conlleva cierta aci-dificación de las aguas y concentraciones altas enciertos metales, pero en menor medida que en elcaso del río Margajita, probablemente debido a lamenor superficie aflorante de dichos depósitos y a laausencia de labores mineras. Por otra parte, aquellosmetales que provienen de los sedimentos arrastradospor el río Yuna también se acumulan en la zona cer-cana a la presa, pero en este caso es debido a la pro-pia dinámica de transporte y sedimentación asociadaal embalse.

Los ensayos de lixiviación indican que los elemen-tos más móviles en los sedimentos del embalse sonel Fe, Mn y el Cd, mientras que otros como el Pb o elCr son difícilmente solubilizables. Los resultados parael As no son concluyentes ya que indican que seencuentra principalmente en sulfuros y sulfosales, loque no está de acuerdo con las correlaciones con hie-rro y sulfato observadas.

Referencias

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Cottard, F. y Cazaux, D. 2003. Proyecto O: EstudiosAmbientales de Base de las Instalaciones Mineras de

Figura 10. Porcentaje de Fe, Cr y As lixiviado en los experimentosde lixiviación de muestras de sedimentos del embalse de HatilloFigure 10. Proportion of Fe, Cr and As leached in the sequentialleaching experiments in sediment samples from the Hatillo reser-voir

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Tessier, A., Campbell, P.G.C. y Bisson, M. 1979. Sequentialextraction procedure for the speciation of particulatetrace metals. Analytical Chemistry. 51, 844–851.

Recibido: junio 2009Revisado: agosto 2009Aceptado: agosto 2009Publicado: diciembre 2009

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