Contaminación Del Acuífero de Troya

CONTAMINACIN DEL ACUFERO DE TROYA(MUTILOA, GUIPZCOA) POR OXIDACIN DE SULFUROS:

ATENUACIN NATURAL E INDUCIDA

IRBAR SORAZU, Vicente*; IZCO ARMENDRIZ, Flix**; TAMS URDIAIN,Patxi**; ANTIGEDAD AUZMENDI, Iaki* y DA SILVA RODRIGUES, Andoni**

(*) Universidad del Pas Vasco. Dpto. Geodinmica. Apdo. 644. 48080 BILBAO(**) Diputacin Foral de Guipzcoa. Dpto. de Obras Hidrulicas. Plaza de Gipuzkoa

s/n 20004 SAN SEBASTIN

RESUMEN

En el acufero krstico de Troya se encuentra una mineralizacin de sulfuros. Para laexplotacin de la mineralizacin, se deprimi el nivel piezomtrico desde la cota 435 m,hasta la cota 190 m, secando el manantial que hasta entonces drenaba el acufero. Elabandono de la mina en 1993, provoc el ascenso del nivel piezomtrico, hasta que en1995 alcanz la cota de 335 m, y el agua comenz a manar por la Bocamina de la RampaN, el punto de acceso a la mina situado a cota ms baja. El agua que surge por laBocamina tiene un contenido elevado en SO

4(1500 mg/l) y de metales disueltos (50 mg/l

de Fe y 5 mg/l de Zn), aunque el pH es neutro debido a la disolucin de calcita y al esca-pe de CO

2. La contaminacin es debida a la oxidacin de la pirita y marcasita, al poner

en contacto el yacimiento con el nivel piezomtrico y el aire en una zona de las galerasque se encuentran parcialmente inundadas. Actualmente el agua de la Bocamina se deri-va a la balsa de estriles donde precipita el Fe, esta actuacin ha permitido la recupera-cin del ro Gesala.

Palabras Clave: Minera, sulfuros, contaminacin, metales pesados, atenuacin,Guipzcoa.

INTRODUCCIN

En los ltimos aos, debido al cierre de minas, han surgido problemas de contamina-cin originados por la oxidacin de pirita, que provoca la acidificacin del agua, y la diso-lucin de metales en medio cido. Paralelamente, se han desarrollado mtodos especfi-cos para el tratamiento de stas aguas mediante drenes de caliza anxicos para neutra-lizar la acidez (HEDIN et al. 1994), y mediante humedales para precipitar el Fe (WATZ-

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Jornadas sobre la contaminacin de las aguas subterraneas: un problema pendiente. Valencia 1998. AIH-GE

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LAF, 1998). En el caso de la Mina Troya una mina de Pb-Zn que comenz a explotarseen 1976, y se abandon en 1983, la reaccin con la caliza en medio anxico se realizaen el mismo acufero, y la precipitacin del Fe se ha conseguido al derivar el agua a laantigua balsa de estriles. Los datos e interpretaciones que se exponen son un resumendel seguimiento realizado por la Diputacin Foral de Guipzcoa (DFG), y de un estudiorealizado por la DFG en colaboracin con la Universidad del Pas Vasco (DFG, 1998).

EL ACUFERO DE TROYA Y LA MINA TROYA

El acufero de Troya se asocia a una plataforma carbonatada de unos 200 m de poten-cia (figs. 1A y 1C). La recarga se realiza a travs de la infiltracin de la precipitacin sobrelas calizas y equivale a unos 37 l/s. Debido a las actuaciones sobre el acufero, su puntode descarga ha cambiado a lo largo del tiempo. En Junio de 1976 el manantial Troy (cota435 m) tena un caudal de 34 l/s. En 1977 durante la perforacin de la Rampa S, staalcanz el techo del acufero, producindose una irrupcin de agua (FERNNDEZRUBIO et al. 1983), y el caudal del manantial Troy se redujo hasta que se agot definiti-vamente en 1982. Entre 1977 y 1982 el acufero era drenado desde la Rampa S, y de unsondeo surgente. El drenaje del acufero comenz en Octubre de 1982 y finaliz en Enerode 1994, se realiz bombeando pozos situados dentro de la mina (54 l/s), el nivel pie-zomtrico fue deprimido hasta la cota 190 m (fig. 1C). Desde Enero de 1994, el nivel pie-zomtrico del acufero asciende hasta que el 8/3/1995 comienza a salir agua por laBocamina de la Rampa N (cota 335 m). Desde entonces el nivel piezomtrico se sita entorno a los 335 m, y las oscilaciones piezomtricas son del orden de 5 m.

La mineralizacin se sita en el techo de las calizas, (FERNNDEZ MARTNEZ et al.1996). Despus del abandono de la mina, en la misma quedan 987000 t de pirita-marca-sita, 355000 t de blenda, 11000 t de calcopirita y 18000 t de galena (DFG, 1994). Hay unaaureola de alteracin que rodea al yacimiento y est formada por siderita, dolomita, sli-ce y diseminaciones de sulfuros. La mina Troya es subterrnea y est conectada con elexterior a travs de las Rampas N y S, 2 chimeneas de ventilacin y varios sondeos. Elvolumen de hueco total es de 0.46 hm3. Hay dos grupos de galeras conectadas por unarampa interior (fig. 1B), las de la zona N estn entre las cotas 210 y 350 m, y las de lazona S entre las cotas 362 y 392 m. Teniendo en cuenta la posicin del nivel piezomtri-co, se deduce que la mayor parte de las galeras de la zona N estn anegadas (0.38 hm3),pero entre las cotas 335 m y 340 m, hay unas galeras que se encuentran con aire y agua;el volumen de la cmara de aire que se encuentra en las galeras de la zona N es de42300 m3, y la superficie aire-agua es de 5800 m2. Se ha calculado que el tiempo mediode permanencia del agua en las galeras es de unos 140 das y que la velocidad de cir-culacin en la Rampa N debe ser del orden de 127 m/d.

CONTAMINACIN DEL ACUFERO DE TROYA: ATENUACIN NATURAL

Aunque durante el drenaje de la mina el contenido en SO4, Ca y Mg aumentaron de

forma notable, actualmente, hay un aumento ms importante en los mismos iones, yadems aparecen metales disueltos con concentraciones de varios mg/l (tabla 1). La con-


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TROY Pozos drenaje Bocamina Filtraciones Rebose Balsa(1976) (1983-1993) (1995-1997) Balsa (97-98) (1997-1998)

taminacin del agua de la Bocamina se debe a la oxidacin del Fe2S y de otros sulfuros

en las galeras, ya que durante la fase de drenaje el agua circulaba por el acufero yactualmente lo hace a travs de las galeras. La oxidacin del Fe

2Spor se produce segn

las reacciones (1) y (2), ambas generan acidez.

FeS2(s)

+ 7/2O2

+ H2O Fe2+ + 2SO

42- + 2H+ (1)

Fe2+ + 1/4O2

+ 5/2H2O Fe(OH)

3(s)+ 2H+ (2)

La oxidacin de pirita requiere un consumo importante de O2. Los clculos indican que

hay un consumo de aire del orden de 8.000 m3/d. La entrada de aire es posible a travsdel afloramiento carbonatado, pero podra entrar desde algunos sondeos desde laRampa S. La reaccin con los sulfuros debe producirse en la zona de las galeras conaire y agua, posteriormente conforme el agua avanza hacia la Bocamina, todo el O

2

disuelto en el agua se consume ya que a la salida se observa que sale NH4

y Fe disuel-to (fig. 1C).

En el momento en que surgi el agua de la Bocamina, su pH era de 6.5, posterior-


250

7.2

220

46

68

11

0.006

0.042

7.6

350

126

110

25

0.03

0.16

0.166

0.13

6.8

358

1474

580

68

60

1.2

4.7

0.06

0.005

2.3

7.7

754

319

0.03

0.01

0.04

0.008

0.005

0.03

8.0

216

921

379

43

0.7

0.3

0.9

0.015

0.008

pH

HCO3

SO4

Ca

Mg

Fe

Mn

Zn

Ni

Pb

Al

mente el pH del agua ha ido aumentando hasta un valor de 6.9. Dado que el pH es neu-tro, la acidez producida por la oxidacin de la pirita se consume disolviendo calcita segnla reaccin (3). Segn sta, la concentracin terica en HCO

3debera ser del orden de

1000 mg/l, dado que la concentracin observada es menor, es posible que exista un esca-pe de CO

2mediante la reaccin (4), que tambin consume acidez.

CaCO3(s)

+ H+ Ca2+ + HCO3- (3)

Tabla 1.- Anlisis qumicos del acufero de Troya, unidades en (mg/l).


HCO3- + H+ H

2CO

3 CO

2(g)+ H

2O (4)

El aumento en la concentracin en Ca, limita la oxidacin de sulfuros ya que se alcan-za la saturacin en yeso. Se ha calculado que en el perodo (8/3/95 - 17/6/97), 28 meses,se han oxidado 2100 t de pirita y se han disuelto 2900 t de calcita. En relacin con la piri-ta contenida en la mineralizacin, la pirita oxidada supone un 20 % de la que se encuen-tra en 1 m en la vertical entre las cotas 320-340 m. La existencia de un pH neutro hadeterminado que el Pb, Cd, y Cr slo se hayan detectado de forma espordica, y que elCu, Hg, As, y Se no se hayan detectado en ningn anlisis. Ello puede ser debido a queno se haya producido ataque a sus minerales, que si se ha producido disolucin, estosiones hayan precipitado. Adems, el Fe total descargado en la Bocamina es muy inferioral disuelto por oxidacin de pirita, por lo que gran parte puede haber precipitado comoFe(OH)

3.


251

Figura 2. Evolucin de la calidad qumica en la Bocamina y en la Balsa.

Por otra parte, la concentracin en SO4

y metales en la Bocamina es decreciente a lolargo del tiempo (fig. 2). Las altas concentraciones observadas durante el primer mes dedescarga pueden ser debidas al lavado de sulfatos hidratados de Fe y Zn formadosdurante aos en las caras descubiertas del mineral (DFG, 1994). El descenso observadoen la concentracin en SO

4y Ca, hace pensar que si la concentracin en SO

4baja de

forma logartmica, en el ao 2007 se alcanzar una concentracin de unos 100 mg/l. Ellopuede ser debido, bien al agotamiento del mineral en la zona de contacto aire-agua, bien debido a que haya precipitacin de FeOOH sobre la superficie de la pirita, formando


una barrera que evita la difusin de O2, ralentizando la tasa de oxidacin (NICHOLSON

et al. 1990).ATENUACIN INDUCIDA

Desde Marzo de 1995 hasta Mayo de 1997, el agua de la Bocamina iba directamenteal ro Gesala. La contaminacin en el arroyo Gesala y en su receptor, el Estanda, fueimportante (Izco et al. 1996). El alto contenido en metales y la precipitacin de hidrxidosde Fe en el lecho del ro supuso la prctica desaparicin de la vida pisccola, bajando elndice bitico BMWP de 127 a 14, y el nmero de familias de 14 a 5.

A partir de Mayo de 1997 el agua de la Bocamina ha sido derivada a la balsa de est-riles con el fin de aprovechar su capacidad depuradora, y el agua que va a parar al ro esel rebose de esta balsa. La balsa fue construida mediante presa de escollera con ncleode arcilla, tiene 34 m de altura y una capacidad total de 1 hm3. En el fondo de la balsa seencuentra principalmente pirita, y adems del Fe hay otros metales, (Zn, As, Pb y Cu),ste residuo est sumergido y protegido de la oxidacin por una columna de agua que en


252

Ro Gesala Ro Estanda

SO4

1252 919 165 345 264

Fe 27 2.7 0.3 4.0 0.8

Mn 0.9 0.2 0.07 0.23 0.07

Al 2.2 - 1.13 0.57 0.36

Zn 3.7 0.6 0.09 0.63 0.22

Ni 0.036 0.013 0.004 0.030 0.006

Pb 0.009 0.007

Mar 95May 97

May 97Mar.98

Ene.93Mar.95

Mar.95May.97

May.97Mar.98

Tabla 2. Evolucin de la calidad qumica en los ros Gesala y Estanda.

su parte central alcanza una profundidad de 4.3 m. Tiene unas filtraciones con un caudalmedio de 1 l/s. Desde que ces la actividad minera, la evolucin de la calidad del aguade la balsa ha sido favorable (fig. 2); las aguas estn mezcladas sin que se observe estra-tificacin, el O

2disuelto est en niveles prximos a saturacin, el pH ha subido hasta

alcanzar niveles de 8.2, y es destacable el descenso progresivo de la concentracin enMn, Ni, y especialmente en Zn en el agua de la balsa.

A partir de la conexin del agua de la Bocamina con la balsa se produce una recupe-racin importante en los ros Gesala y Estanda (tabla 2). La concentracin de metalesdesciende y los fangos acumulados en el lecho del cauce han desaparecido arrastradospor las avenidas. En cuanto a la vida pisccola, el arroyo Gesala, que contena una pobla-


cin importante de Phoxinus-phoxinus (95 ejemplares), en el ao 1995 pasa a la prcticadesaparicin, con un slo ejemplar. El ao 1997, se observa una recuperacin importan-te, con 32 ejemplares.CONCLUSIONES

En esta comunicacin se ha presentado un caso concreto de contaminacin de aguassubterrneas por abandono de actividad minera. Las conclusiones que se extraen delmismo son:

Para conocer el origen de la contaminacin y proponer acciones de remedio es nece-sario estudiar el funcionamiento hidrogeolgico del sistema incluyendo las escombrerasy balsas de estriles.

En algunos casos la atenuacin natural de la contaminacin puede ser importante, eneste caso el acufero carbonatado funciona como un anlogo de un sistema de drenes decaliza anxicos.

Finalmente, para proponer acciones de remedio es necesario tener en cuenta el con-junto de instalaciones mineras, en el caso de la mina Troya, la utilizacin de la balsa deestriles como estanque aerbico, no slo ha resultado un sistema de tratamiento pasivobarato, adems, la introduccin del agua de la mina en la balsa ha mejorado la calidaddel agua de la misma.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

DIPUTACIN FORAL DE GUIPZCOA (DFG). (1994). Estudio hidrogeolgico del Acufero deTroya. Informe realizado por HFA. Troya para la DFG. 149 pp. y anexo.DIPUTACIN FORAL DEGUIPZCOA (DFG). (1998). Estudio sobre el funcionamiento, la contaminacin y las posibilida-des de recuperacin del acufero de Troya. (Mutiloa, Gipuzkoa). Informe realizado por el Grupode Hidrogeologa de la EHU/UPV para la DFG. 97 pp. y anexo.


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FERNNDEZ MARTNEZ, J. y VELASCO, F. (1996). The Troya Zn-Pb carbonate-hosted Sedex

deposit, Northern Spain. In: Society of Economics Geologists. Special Publication No. 4, pp. 346-

377.

FERNNDEZ RUBIO, R; FERNNDEZ GUTIRREZ, R; BOTN, J.A; LAVANDEIRA, A. (1983).

Investigacin hidrogeolgica preliminar en la mina de la Troya (Guipzcoa). Hidrogeologa y

recursos hidrulicos, vol VIII, pp. 115-124. III Simposio de Hidrogeologa. Madrid.

HEDIN, R.S; WATZLAF, G.R. & NAIRN R.W. (1994). Passive Treatment of Acid Mine Drainage with

Limestone. Journal of Enviromental Quality. 23, pp. 1338-1345.

IZCO, F; TAMES, P; DA SILVA, A. y FANO, H. (1996). Afeccin ambiental producida por la explo-

tacin minera en el acufero urgoniano de Troya (Gipuzkoa). Actas de las Jornadas sobre

Recursos hdricos en regiones krsticas: exploracin, explotacin, gestin y medio ambiente.

pp. 105-120. Vitoria-Gasteiz.

NICHOLSON, R.V; GILLHAM, R.W. & REARDON, E.J. (1990). Pyrite oxidation in carbonate-buffe-

red solution: 2. Rate control by oxide coatings. Geochim. Cosmochim. Acta 54, pp. 395-402.

WATZLAF, G.R. (1998). Passive treatment systems for the treatment of mine drainage: constructed

wetlands. Reunin Cientfico-Tcnica sobre el agua en el cierre de minas. Universidad de

Oviedo.


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