Dirección General de Educación Superior Tecnológica...

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i Dirección General de Educación Superior Tecnológica Instituto Tecnológico de Mazatlán DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE Pb Y Hg EN JALES, SUELOS Y POLVOS DEL ÁREA URBANA DE SOMBRERETE, ZACATECAS. TESIS PROFESIONAL Que para obtener el título de INGENIERO BIOQUÍMICO presenta VICENTE OLMEDO NAVARRO No. De Control: OENV-790408/97302 Mazatlán, Sin., Abril de 2011

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Dirección General de

Educación Superior Tecnológica

Instituto Tecnológico de Mazatlán

DETERMINACIÓN DE LA

CONCENTRACIÓN DE Pb Y Hg EN JALES, SUELOS

Y POLVOS DEL ÁREA URBANA DE SOMBRERETE,

ZACATECAS.

TESIS PROFESIONAL

Que para obtener el título de

INGENIERO BIOQUÍMICO

presenta

VICENTE OLMEDO NAVARRO

No. De Control: OENV-790408/97302

Mazatlán, Sin., Abril de 2011

ii

Este trabajo se realizó en el laboratorio de Isotopía Estable de la Unidad

Académica Mazatlán del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología de la Universidad

Nacional Autónoma de México (UNAM). El estudio se financió con fondos del

proyecto (Fomix CONACYT-Zacatecas 16273): “Metales pesados (As, Cd, Cu, Hg,

Pb, Zn) en indicadores ambientales y ecológicos en dos sitios mineros del estado de

Zacatecas: niveles de contaminación, fuentes de procedencia mediante isotopía

estable y fitoremediación”, a cargo del Dr. Martin Federico Soto Jiménez.

Los usuarios de la información no deben reproducir el contenido textual,

gráficas o datos del trabajo sin el permiso expreso del autor y/o director del trabajo.

Este puede ser obtenido escribiendo a la siguiente dirección:

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Si el permiso se otorga deberá dar el agradecimiento correspondiente y citar la

fuente del mismo de la siguiente manera:

Olmedo-Navarro V. 2011. Determinación de la concentración de Pb y Hg en jales,

suelos y polvos del área urbana de Sombrerete, Zacatecas. Tesis de Licenciatura,

ITMAZ. pp. 66.

iv

AGRADECIMIENTOS

A Dios:

Por darme una vida llena de dicha y amor, por brindarme una familia y un hogar, por enseñarme que no hay ningún problema que no tenga solución.

A mi Esposa:

Abigail por darme las fuerzas para salir adelante y siempre estar a mi lado sin importar los duros momentos y por el todo su amor.

A Jelly bean:

Por permitirnos sentir a mi esposa Abi y a mí, estas experiencias tan maravillosas, aunque fue poco tiempo nos mostraste la alegría y tristeza, siempre estaremos agradecidos.

A mi Padres:

Paula, Patricia y Vicente por enseñarme los principios y valores para ser una mejor persona, por guiarme por un buen camino y por tener fe y confianza en mí.

A mi Familia:

A mis hermanas y hermanos por ser una familia tan unida (y tan grande), por brindarme un amor y apoyo en todos esos momentos de tristeza y alegría y a todos mis abuelos, tías y tíos en especial a mi tía Bertha (en paz descanse) que me demostraron su amor y afecto.

A mis amigos:

Arcelia, Julia, Siria, Susy, Marce, Janet, Perla, Gladys, Mario, Jesús, Daniel por brindarme su apoyo y amistad durante este tiempo en la UNAM y por esos momentos tan maravillosos y experiencias que vivimos, fueron y serán muy importante en mi vida, a y por los kilitos que subimos juntos.

v

A mis Directores de tesis:

Dr. Martin Federico Soto Jiménez por facilitarme el trabajo con sus aportaciones de sabiduría e información para realizar este trabajo de manera firme y agradable, por brindarme su confianza y creer en mí.

M.C. Mauricio Antonio Ramos Osuna por su apoyo y aporte de sugerencias que brindo a este trabajo.

M.C. Diana del Carmen Magallanes Chairez por la asesoría en este trabajo y sobre todo su apoyo y confianza durante la licenciatura.

M.C. José Rigoberto Raygoza Viera por todos sus comentarios, sugerencias y asesorías hechas a este trabajo el cual fue de gran valor.

También a:

Al la Lic. Victoria Montes responsable de la mapoteca de una UNAM de Mazatlán, por su apoyo brindado a este trabajo.

Al Químico Humberto Bojorquez por su colaboración en la utilización del equipo.

Al Ing. Alberto Castro del Rio por sus asesorías y comentarios hechos a este trabajo.

Al M.C. Jesús Quintero por sus asesorías y comentarios realizados para este trabajo los cuales fueron de importancia.

A Bióloga Gladys Martínez Tecuapacho por su gran aportación en la revisión del escrito.

vi

RESUMEN

Se determinaron la concentración de Pb y Hg por espectrofotometría de

absorción atómica (AAAS), en Jales mineros de una mina abandonada de

Sombrerete (Cía Minera “Los Tocayos”) y muestras ambientales (en suelos y polvos)

de la zona urbana de Sombrerete en Zacatecas. Se analizaron 40 muestras desde la

cima (0 a 40 m), las concentraciones presentaron una variación de 34.1 a 4,866 µg/g

de Pb y 0.091 a 3.93 µg/g de Hg. De igual forma se realizó un análisis microscópico

de los jales para observar los minerales primarios predominantes, siendo

principalmente el cuarzo (SiO2), calcita (CaCO3), pirita (FeS2) y galena (PbS) los más

frecuentemente observados. Los suelos urbanos presentaron una concentración muy

variada de 2.4 a 652 µg/g de Pb con un promedio de 173+270 µg/g de Pb. Los

niveles encontrados en las muestras de polvos urbanos de San Martin, Zac. Se

observan amplios rangos, desde 14.8 a 2,334 µg/g de Pb y de 45.2 a 1,574 µg/g de

Pb, en las muestras de polvos (exteriores e interiores respectivamente). Mientras que

para los polvos urbanos de Sombrerete, presentaron concentraciones de 42 a 4,250

µg/g de Pb y de 34.2 a 5,731 µg/g de Pb, para polvos (exteriores e interiores,

respectivamente). En la población de Sombrerete las concentraciones de polvos

interiores presentaron un promedio mayor de aquellas concentraciones en los polvos

exteriores y lo contrario se dio en la población de San Martin ya que las

concentraciones mayores se presentaron en los polvos exteriores.

Las cargas de Pb depositados al interior de los hogares estudiados, 4 de 10 hogares

tuvieron valores elevados (4,130-16,963 µg/m2) que sobrepasan el estándar

propuesto de 2,690 µg m-2 (DHUD, 1999).

vii

ÍNDICE GENERAL

Página

RESUMEN vi

ÍNDICE DE FIGURAS ix

ÍNDICE DE TABLAS xi

ÍNDICE DE ANEXO xii

I INTRODUCCIÓN 1

1.1 Minería en Zacatecas. 1

1.2 Jales mineros y Pb. 3

II ANTECEDENTES 6

III JUSTIFICACIÓN 9

IV HIPÓTESIS 11

V OBJETIVOS 12

V.1 Objetivo General 12

V.2 Objetivos Específicos 12

VI. MATERIAL Y MÉTODOS 13

VI.1 Área de Estudio 13

VI.1.1. Clima y orografía 14

VI.1.2 Uso del Suelo y Actividades Económicas 15

VI.2 Preparación del material 16

VI.3 Recolección de muestras 17

VI.4 Digestión de muestras 18

VI.5 Determinación de Pb 19

viii

VI.6 Determinación de Hg 20

VI.7 Determinación de pH 20

V.I.8 Análisis Microscópicos 20

VII. Procesamiento de datos 21

VIII. RESULTADOS. 22

VIII.1. Contenido de Pb y Hg en Jales mineros 22

VIII.2 Observación Mineralógica 24

VIII.3 Pb en muestras de suelos 27

VIII.4 Pb en polvos urbanos 27

VIII.4.1 Concentración contra distancia 29

IX. DISCUSIÓN 31

IX.1. Metales en jales mineros 31

IX.2 Minerales y Procesos geoquímicos en jales 35

IX.3 Otros estudios realizados en jales mineros 37

IX.4 Metales en áreas urbanas 40

IX.5 Pb urbano 43

X. CONCLUSIONES. 47

XI. LITERATURA CITADA. 49

XII. ANEXOS. 59

ix

ÍNDICE DE FIGURAS

Página

Figura 1. Distritos Mineros del estado de Zacatecas. 2

Figura 2. Producción nacional de Pb, Ag, Cd y Hg en toneladas

métricas (TM) del año 1988 a 2008.

3

Figura 3. Localización de Mina los tocayos. 8

Figura 4. Localización geográfica del municipio de Sombrerete,

Zacatecas.

14

Figura 5. Puntos de muestreo para la toma de jales, suelos y polvos

urbanos (exteriores e interiores de Sombrerete, Zacatecas).

18

Figura 6. Histograma de distribución de las concentraciones de Pb y

Hg en muestras de jales de la mina “Los Tocayos”.

23

Figura 7. Perfil vertical de la concentración de Hg y Pb en el depósito

de jales de la mina “Los Tocayos”.

24

Figura 8. Imágenes de microscopios de diferentes capas de jales los

Tocayos (objetivo 4x).

25

Figura 9. Posibles minerales encontrados en los Jales Los Tocayos

de Sombrerete Zacatecas (50x).

26

Figura 10. Distribución de la concentración de Pb en polvos urbanos

en la comunidad de San Martin municipio de Sombrerete, Zacatecas.

30

Figura 11. Esquema de los procesos geoquímicos en depósito de

jales y minerales predominantes.

36

Figura 12. Análisis al microscopio electrónico de barrido con 39

x

analizador de energías (SEM-EDS) de una muestra de jales

colectados en el municipio de Morelos, Zacatecas.

Figura 13. Diagrama de vientos de la región de Sombrerete Zac. 42

Figura 14. Dirección de las corrientes de agua fluvial y resultantes de

mensuales de los vientos predominantes (Feb-09 a Feb-10) en la

población de Sombrerete Zac.

43

xi

ÍNDICE DE TABLAS

Página

Tabla 1. Resumen estadístico de la concentración de Pb y Hg (µg/g

con base en peso seco) en jales de la mina “Los Tocayos” y suelos

de San Martin en Sombrerete, Zacatecas.

22

Tabla 2. Estadística descriptiva de las concentraciones de Pb en

muestras de polvos interiores y exteriores (µg/g y µg/m2 con base en

peso seco) en San Martin y zonas urbanas de Sombrerete,

Zacatecas.

28

Tabla 3. Contenido de Pb en jales mineros de diferentes regiones del

país (modificada de Olvera-Balderas 2011).

32

Tabla 4. Condiciones Climáticas en la región de Sombrerete Zac. en

el periodo de Feb-09 a Feb-10.

41

xii

ÍNDICE DE ANEXOS

Página

Anexo 1. Listado de muestras de Jales colectadas de la mina “Los

Tocayos” localizada en Sombrerete, Zacatecas.

59

Anexo 2. Muestras de suelos recolectados en San Martin municipio

de Sombrerete Zac.

61

Anexo 3. Listado de muestras de Jales colectadas de la mina “Los

Tocayos” localizada en Sombrerete, Zacatecas.

62

Anexo 4. Muestras de Polvos interiores y Exteriores de la Zona

urbana de Sombrerete Zac.

64

Anexo 5. Puntos de muestreo de San Martin municipio de

Sombrerete Zacatecas.

65

Anexo 6. Imágenes de jales “Los Tocayos” 66

1

I. INTRODUCCIÓN

I.1 Minería en Zacatecas.

La minería es por mucho una de las actividades más antiguas realizadas en

México, en particular en el Estado de Zacatecas. Entre los siglos II y X de la era

moderna, los primeros asentamientos de tribus indígenas, utilizaban herramientas

rudimentarias hechas de piedra para extraer malaquita, turquesa y otros minerales.

Estos materiales y objetos fabricados por los indígenas, tenían un amplio valor

comercial, ya que los intercambiaban por alimentos y el vestido necesario para vivir,

lo que convirtió a esta región en la zona minera más importante de Mesoamérica

(SGM, 2009).

Actualmente las zonas mineralizadas más importantes, contienen

principalmente agregados minerales en forma de óxidos y sulfuros complejos de

plomo, zinc y cobre, con pequeñas cantidades de plata y oro. Tales zonas están

localizadas principalmente en 17 distritos mineros (Figura 1), entre los que destacan

por su importancia los de Fresnillo, Zacatecas, Concepción del Oro, Sombrerete y

Chalchihuites (SGM, 2009).

De acuerdo con la Cámara Minera de México (CMM, 2009), nuestro país

sigue siendo uno de los primeros productores de metales a nivel mundial: 2°

lugar en plata (con una producción anual de 2,224 a 3,146 TM) con una

aportación a nivel mundial del 14.3%, 6° en cadmio (1,297 a 1,973 TM) con el

7.8% y 5° lugar en Pb (89,838 a 181,741 TM) con el 3.8% (Figura 2). Hoy en

día la producción de Hg en México no presenta un papel importante a nivel

mundial (producción de 6 a 735 TM) (Olvera-Balderas, 2011).

2

Figura 1. Distritos Mineros del estado de Zacatecas (SGM, 2010).

3

Figura 2. Producción nacional de Pb, Ag, Cd y Hg en toneladas métricas (TM) del

año 1988 a 2008 (CMM, 2009).

I.2 Jales Mineros y Pb

Debido a estas actividades mineras se generan residuos conocidos como

colas, relaves o jales mineros, son el producto de la trituración y molienda del

mineral, una vez que se han recuperado los metales comerciales mediante procesos

físicos y químicos (Superfund, 2010). La intensa actividad minera en la región central

del país, ha generado y acumulado enormes cantidades de desechos mineros

llamados jales. Aunque la extracción de metales ha variado históricamente según los

métodos empleados y el tipo de mineral procesado, la recuperación de los metales

del mineral no ha sido ni es completa. Es decir, los jales quedan con residuos de

metales en cantidades económicamente no redituables para su extracción pero en

niveles ambientalmente muy importantes (Sánchez, 1995).

4

Por definición, los jales mineros son los apilamientos de rocas molidas que

quedan después de que los minerales de interés como el plomo, zinc, cobre, plata y

otros han sido extraídos de las rocas que los contienen. Considerando el porcentaje

promedio de extracción de metales en los minerales procesados (e.g. <1% para Ag,

3 al 5% de Cd, Pb, y Zn; García-Meza et al,. 2004), se estima que de cada tonelada

de minerales se generan ≥950 kg de desechos mineros (Allan, 1995). Basados en

cálculos de la producción histórica de Ag, la explotación de depósitos de Ag-Cd-Pb-

Zn ha generado cerca de 1,700 millones de TM de jales (Olvera-Balderas, 2011).

Estas partículas minerales de material fino a medio (limoso arenoso) de los

jales mineros ahora pueden fácilmente ser suspendidas en la atmósfera mediante la

acción del viento y ser dispersadas a través del medio ambiente en forma de

partículas de polvo. Este polvo de los jales mineros puede contener altas

concentraciones de materiales potencialmente peligrosos como son los metales

pesados (Superfund, 2010). Los metales son probablemente la sustancia tóxica más

conocida desde la antigüedad (Chang y Cockerham, 1994). La composición de estos

jales mineros es muy diversa en su naturaleza tanto química como mineralógica

(Volke et al., 2005). Por ejemplo, el Pb y la Ag, fueron usados desde hace más de

2000 años (Nriagu, 1991).

El Pb es un metal de color gris y de brillo plateado, maleable, dúctil y difícil de

corroer; por su fácil aislamiento, abundancia en la naturaleza y bajo punto de fusión,

está entre los metales más utilizados por el hombre. El Pb existe naturalmente en la

corteza terrestre, de donde es extraído y procesado para usos diversos.

Los principales minerales son la galena (PbS), cerusita (PbCO3), anglesita

(PbSO4) y jamesonita (PbFeSb6S14) (Nriagu, 1979).

5

Smith y colaboradores, (1996) informan que, dada la gran distribución del Pb

en el ambiente, se le encuentra desde los ambientes más remotos a los más

urbanizados, en prácticamente todos los seres vivos, incluyendo al ser humano. Los

efectos a la salud por el Pb son bien conocidos, puede ser inhalado por los

pulmones, absorbido a través de la piel o ingerido en los alimentos por las manos

contaminadas o por fumar. El ingreso por la inhalación, es basado en el tamaño de

partícula y su solubilidad. En adultos, aproximadamente 10% del Pb ingerido es

absorbido por el tracto gastrointestinal. En la sangre, el 95% del Pb está unido a los

eritrocitos. La acumulación a largo plazo del Pb se da en el cerebro, riñón y sistema

esquelético. El Pb es carcinógeno para los animales, y la Agencia Internacional para

la Investigación sobre el Cáncer (IARC por sus siglas en ingles) lo clasifica como un

posible carcinógeno humano (Taylor et al., 2001).

Los depósitos del Pb en hueso pueden ser reabsorbidos y liberados a la

sangre durante la remodelación del hueso normal, durante períodos de incremento

del hueso en la reabsorción ósea, como ocurre en ciertos estados patológicos como

en el hipertiroidismo (Korrick et al., 2002).

6

II. ANTECEDENTES

Recientemente el Instituto Nacional de Antropología e Historia (INAH, 2010)

anunció el hallazgo de los vestigios de un horno prehispánico, usado hace más de

800 años para la fundición de cobre en la Zona Arqueológica de El Teúl, en

Zacatecas. El hallazgo de tales restos es de gran relevancia, porque confirma que

los primeros asentamientos de tribus indígenas, utilizaban herramientas

rudimentarias hechas de piedra para extraer malaquita, turquesa y otros minerales.

De hecho otros vestigios encontrados revelan que en el México prehispánico,

más allá del periodo Posclásico Temprano entre 900 y 1200 de nuestra era, los

nativos fabricaban herramientas de piedra para extraer malaquita, turquesa y otros

minerales. Con estos materiales, podían fabricar tintes con los que plasmaban

códices, así como hermosos objetos de ornato encontradas en cuevas de la región y

que datan de los siglos II y X de nuestra era. Estos materiales y objetos fabricados

por los indígenas tenían un amplio valor comercial, ya que los intercambiaban por

alimentos y vestimenta necesarios para vivir. La riqueza minera de Zacatecas ha

permitido una intensa actividad minera realizada desde 1510’s al presente. Desde

entonces Zacatecas se convirtió en una de las provincias más importantes de la

Nueva España, sólo después de la Ciudad de México, y en la zona minera más

importante de Mesoamérica (Palafox-Pérez, 1982).

Las minas de Sombrerete fueron descubiertas en el año 1552, poco después

que las minas de zacatecas y antes que las de Fresnillo. Estas minas

indudablemente se encontraron entre las más ricas del País. Los capitanes

españoles Juan de Tolosa y Francisco de Ibarra descubrieron las primeras vetas de

mineral de plata en Sombrerete. Sin embargo, es poco lo que sabe de la historia

7

minera de este distrito, a excepción de algunos aspectos sobresalientes, como por

ejemplo que la mina Tocayos, una de la más importante del distrito, estuvo inactiva

desde 1926 hasta 1950, cuando la Sombrerete Mining Company reinicia otra vez la

explotación e instala la primera planta de beneficio por el método de flotación. En

1956 Minera Mexicana Sombrerete S.A. de C.V. adquirió los derechos sobre este

yacimiento y trabajó varios años, pero en la actualidad no hay ninguna actividad. La

unidad Tocayos (Figura 3) cuyos fondos tienen una superficie aproximada de 200

hectáreas y abarca prácticamente todos los minerales conocidos; se encuentra a 1.5

Kilómetros al Sur-Oriente de la Ciudad de Sombrerete, comunicada por un camino de

terracería (Palafox-Pérez, 1982).

En años recientes la Compañía Minera Mexicana S.A. de C.V. ha realizado

actividades exploratorias con fines evaluativos y ha acondicionado las obras mineras

para una probable explotación de lo que aún queda de estos yacimientos. En la mina

Los Tocayos se han calculado 800,000 toneladas de reserva, con leyes de 150 g/t de

Ag. Teniendo en cuenta estos datos, las perspectivas de desarrollo minero del distrito

son realmente limitadas (SGM, 2009).

Los jales se han depositado en miles de sitios a lo largo y ancho del territorio

nacional, pero principalmente en los estados del centro-norte de México (Chihuahua,

Michoacán, Zacatecas, Durango, Sonora, Coahuila, Guanajuato, San Luis Potosí,

Hidalgo, Sinaloa, Colima y Jalisco (Méndez-Ramírez, 2001), destacándose el Estado

de Zacatecas por ser el de mayor de mayor tradición minera. En este Estado se

estiman cerca de 400 sitios con desechos mineros, algunos de los cuales datan

desde principios del siglo XVI y otros se siguen generando hoy en día. Todos son

clasificados hoy en día como sitios de residuos peligrosos y algunos con planes de

8

remediación (INE, 2006). Recientemente SEMARNAT (Ramírez-Ortiz y Núñez-

Monreal, 2009) identificó cinco sitios en Zacatecas, que representan un riesgo para la

salud humana: La Zacatecana, Vetagrande, Noria de Ángeles, San Felipe del Nuevo

Mercurio y Concepción del Oro, todos sitios mineros, cuya contaminación data desde

la llegada de los españoles.

Figura 3. Localización de Mina Los Tocayos (google.earth-2009).

9

III. JUSTIFICACIÓN

Debido a la naturaleza polimetálica de los minerales explotados en las minas

de Zacatecas (e.g. la galena), la presencia de altas concentraciones de Ag, Cd, Pb,

Sb y Zn y otros metales en jales es esperada. Además dado el uso de Hg en el

proceso de amalgamiento de la plata (llamada “El Patio”) practicado desde los 1520’s

hasta finales del siglo XIX, los jales antiguos (>100 años) se encuentran enriquecidos

con este metal altamente tóxico (Cárabes-Pedroza et al., 1998). En la actualidad,

debido al desuso de la técnica de “El Patio”, a que las operaciones de extracción son

más eficientes en minería, y que la normativa que regula tal actividad es más

exigente, la concentración residual de metales en los jales es menor (Cárabes-

Pedroza et al., 1998).

Por siglos los residuos mineros como jales han sido depositados a lado de las

minas y/o vertido intencional o accidentalmente por cañadas y arroyos, y en este

caso no es la excepción. La mayoría de los jales han sido acumulados al lado de la

mina y terminado en las cañadas y arroyos de la región (Figura 3). Dado a la

cercanía con la población de Sombrerete, el transporte eólico y fluvial de este

material a la zona urbana y a los campos de cultivo puede resultar en problemas

tanto ambiental como para la salud pública.

El polvo de los jales mineros puede afectar la salud humana debido a sus

características físicas (p.ej., las partículas de tamaño pequeño se inhalan y depositan

en los pulmones de forma más eficiente) y porque este polvo contiene una cantidad

de substancias que son potencialmente peligrosas. Algunos contaminantes son más

bioaccesibles (solubles en los fluidos humanos y disponibles para ser absorbidos por

10

el cuerpo) que otros presentan un mayor riesgo potencial en problemas de la salud

(Mejía et al., 1999).

El peligro asociado con la exposición al polvo depende de la cantidad y la

clase de polvo inhalado, la duración de la exposición y la condición de salud general

de la persona expuesta. Durante periodos de tiempo cortos, estas partículas finas no

representan un problema serio de salud a las personas. Sin embargo, los individuos

que son expuestos a estas partículas finas durante periodos prolongados, pueden

desarrollar enfermedades respiratorias y presentar daños en los pulmones.

Dependiendo de la naturaleza y los procesos de extracción del mineral, el polvo de

los jales mineros puede contener una cantidad de substancias que pueden

representar un peligro a la salud humana (p.ej., plomo, arsénico, cadmio, zinc,

selenio, mercurio, manganeso, boro, etc.) (Superfund, 2010).

El Pb puede tener un impacto adverso a la salud y particularmente al sistema

nervioso de los niños y los no nacidos (nonatos). La exposición al Pb, aún a niveles

bajos, afecta a niños y adultos. En cantidades muy pequeñas, el Pb interfiere con el

desarrollo del sistema neurológico, causa crecimiento retardado y problemas

digestivos. En casos extremos causa convulsiones, colapsos e incluso la muerte

(Valdés-Perezgasga, 1999).

11

IV. HIPÓTESIS

• Dado que las minas de Sombrerete son muy antiguas (1552) y que los métodos de

extracción no eran tan eficientes se espera que los jales contengan concentraciones

de Pb ambientalmente elevadas.

• Dado que el uso de amalgamiento de la plata desde la antigüedad hasta finales del

siglo XIX, se espera encontrar jales enriquecidos con Hg.

• Los suelos y polvos en las áreas urbanas cercanos a al depósito Jales “Los

Tocayos” tendrán altas concentraciones de Pb.

12

V. OBJETIVOS

V.1 OBJETIVO GENERAL

Determinar la concentración de Pb y Hg en jales, suelos y polvos (interiores y

exteriores) del área urbana de Sombrerete, Zacatecas.

V.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

V.1.1. Determinar la concentración de Pb y Hg en jales de mina abandonada en

distrito minero de Sombrerete.

V.1.2. Determinar las concentraciones de Pb en polvos (interiores y exteriores) del

área urbana de Sombrerete, Zacatecas.

V.1.3. Observar la mineralogía en jales de mina abandonada en distrito minero de

Sombrerete.

V.1.4 Comparar las concentraciones Pb y Hg obtenidos en este estudio con otros

realizados en el país.

V.1.5. Comparar los resultados con normas nacionales e internacionales con fines de

evaluar el riesgo de salud al que están expuestos la población.

13

VI. MATERIALES Y MÉTODOS

VI.1 Área de Estudio.

El municipio de Sombrerete, Zacatecas, se ubica al noroeste del Estado, con

una altura de 2351 m sobre el nivel del mar, se localiza a 23º 27 latitud norte y 103º

39” longitud oeste. Sombrerete posee una superficie de 4,105.33 km2 limitando al

norte con el municipio de Miguel Auza, al sur con Valparaíso, al oriente con Juan

Aldama, Río Grande, Sain Alto y Fresnillo y al poniente con el estado de Durango y

su municipio de Vicente Guerrero, y los municipios zacatecanos de Chalchihuites y

Jiménez del Teul (Figura 4). El municipio cuenta con un total de 58,201 habitantes

(INEGI, 2005) con el 27% en la cabecera municipal.

La zona mineralizada Tocayos (SGM-INEGI, 2001) se localiza en las

inmediaciones del poblado de Sombrerete, Zacatecas. La zona fue originada por

procesos hidrotermales (epitermal) y se caracteriza por contener mineralización de

Ag, Pb, Zn, Au y Hg. Las estructuras principales son las vetas-falla Pabellón, San

Guillermo, Sacramento y Purísima, que presentan trabajos de explotación desde la

época de la colonia.

La litología que encajona la mineralización son areniscas y lutitas (Kn(?)Ar-

Lu). Las vetas La Mariposa, María Isabel y La Ranita son sensiblemente paralelas al

sistema Pabellón, con rumbos que varían de NW 20° - 47° SE, echados de 60° - 68°

al SW. Las unidades que encajonan estas vetas son ignimbritas, tobas riolíticas,

andesitas, areniscas y lutitas. La veta Huracán tiene rumbo NW 45° SE, echado de

72° al SW, espesor de 0.4 m y longitud estimada de 150 m.

14

La región proviene del periodo Cuaternario, con casi el 50 por ciento, y el

periodo Terciario, con poco más del 40 por ciento. Su composición principal es de

rocas ígneas extrusiva, ígneas intrusiva y sedimentaria (SGM, 2009).

Figura 4. Localización geográfica del municipio de Sombrerete, Zacatecas.

VI.1.1. Clima y orografía

El clima dominante es el templado subhúmedo con lluvias en verano (51%) y

el semiseco templado (49%). La temperatura media anual es de 22.1 grados

15

centígrados (periodo 1924-1976) y la precipitación pluvial es de 635.6 milímetros

(periodo 1924-1978) (SEP, 1997).

Aunque Sombrerete cuenta con importantes llanuras, propias para la

agricultura, también es un municipio montañoso con serranías, sobresaliendo cerros

de considerable altura como son: El Papantón, el Cristo, El Cerro Prieto, El

Sombreretillo, esto debido a que estas cordilleras con una prolongación de la Sierra

Madre Occidental, que aquí se conocen como la Sierra de Santa María, Cuesta el

Huizache, La Culebra, Sierra de Reyes, Cordones de Juanes, La del Cerro Alto, y

sobre todo la Sierra de Órganos que es un conjunto de formaciones rocosas,

reflejando diferentes figuras y que está considerada como parque nacional en una

área de 1124 has.

Los principales arroyos son; arroyo del Diezmo, San Antonio-Barajas, El Pino-

Linares, Los Mimbres, La Batea, y un sin número de afluentes que desembocan en

las presas de la región, estos arroyos sólo en tiempo de lluvias es cuando sus

cauces se ven con agua, dependiendo de lo escaso o abundante de las lluvias, ya

que todavía hay viviendas que arrojan sus aguas residuales al arroyo del Diezmo

(SGM, 2009).

VI.1.2 Uso del Suelo y Actividades Económicas

El 38% de la superficie del municipio es de uso agrícola de temporal y de riego

(>160,000 has), donde se producen principalmente maíz, frijol, avena y trigo. Otros

cultivos cíclicos son la cebada, chile verde, tomate rojo. Con respecto a los cultivos

perennes son la alfalfa verde, durazno, manzana, pera, perón, pradera. La

vegetación principal es el pastizal (35% de la superficie municipal) que se usa para

forraje animal, le siguen el bosque, con pino piñonero, encino y roble (26% de la

16

superficie) y el resto es matorral, con gobernadora, nopal duraznillo y huizache (3%

de la superficie). La superficie destinada a agostadero es >150,000 has con ganado

bovino (>220,000 cabezas), porcino (~30,000), ovi-caprino (~60,000) y equino

(26,000) (SGM, 2010).

La minería es la actividad más importante del municipio, datando desde la

época de la colonia. En términos de extracción y beneficio, actualmente la actividad

minera mayor se realiza en San Martin. Es una de las minas más productoras de

zinc y es la primera en producción de plomo, cobre y zinc del estado de Zacatecas y

la segunda en producción de plata (SGM, 2009).

VI.2 Preparación del material

Todo material a utilizar durante el proyecto se lavó de acuerdo al método

descrito por Moody y Lindstrom (1979), primero se sumergió en una solución

jabonosa libre de fosfatos durante tres días, después se sacó y se procedió a

enjuagar con suficiente agua de alta pureza (18.3 MΩ cm-1) por lo menos cuatro

veces para asegurar que la solución jabonosa se retire por completo. En el segundo

paso el material se sumergió en un baño de ácido clorhídrico (2 M) durante otros tres

días y de igual manera se enjuago cuatro veces con agua de alta pureza (18.3 MΩ

cm-1). En el tercer paso el material se sumergió en ácido nítrico (2 M) por tres días y

fue enjuagado cuatro veces con agua de alta pureza (18.3 MΩ cm-1) para

posteriormente ser secado bajo campanas de flujo continuo y filtración de aire tipo

HEPA 100 por 24 horas. Por último el material se empacó en doble bolsa con sello

hermético nueva, limpia y etiquetada, y se almacenó en un apartado del cuarto limpio

hasta su uso, evitando así cualquier contaminación e interferencia en el análisis e

interpretación de los resultados.

17

El agua de alta pureza (18.3 MΩ cm-1) a la que se hace referencia es agua

tratada de la siguiente manera: agua de la red pasada por un filtro de fibra de 0.5

micras, filtro de carbón activado, filtro de ósmosis inversa, lámpara de luz U.V., doble

filtro con resinas de intercambio iónico y finalmente pasadas a través de un equipo

de filtración Milipore para obtener una agua de alta pureza (18.3 MΩ cm-1). Todo el

proceso descrito con anterioridad se realizó en un cuarto limpio, libre de

contaminación equipado con campana de extracción de vapores ácidos y sistema de

filtración de aire HEPA clase 1000.

VI.3 Recolección de Muestras

Todas las muestras se colectaron empleando cepillos y espátulas de plástico

dentro de un circulo de acrílico de área conocida, para delimitar el área y para evitar

corrientes de aire. Se colectó solamente el polvo superficial de las primeros

milímetros de ventanas, banquetas, medidores de luz, muebles, etc., con toallitas y

se colocaron en doble bolsa de sello hermético debidamente etiquetadas con clave

de muestra, fecha, hora, posición geográfica y elevación, dados por Sistema de

Posicionamiento Global (Figura 5).

Las muestras de jales se recolectaron en depósitos, en los cerros formados por

los jales donde se tomaron muestras a diferentes profundidades de la cima (0 m),

hasta la base (40 m), que han sido dispersados naturalmente vía fluvial y/o eólica

con fines de tener la variabilidad de los metales en tales residuos; tomando muestras

superficiales, al igual que los suelos, en múltiples puntos procurando cubrir la mayor

área posible. Todas las muestras se colocaron en doble bolsa de sello hermético

debidamente etiquetas con clave de muestra, fecha, hora, posición geográfica y

elevación por GPS (Figura 5).

18

En los Anexos 1 y 2 se presentan los datos de las muestras de jales, polvos y

suelos tomados en San Martin, municipio de Sombrerete y de la Zona urbana de

Sombrerete, Zacatecas.

Figura 5. Puntos de muestreo para la toma de jales, suelos y polvos urbanos

(exteriores e interiores de Sombrerete, Zacatecas) (google-earth, 2009).

VI.4 Digestión de las muestras

Las muestras fueron secadas mediante liofilización a -40ºC y 36X10-3 mBar,

durante 72 horas. Los polvos fueron tamizados para eliminar la variabilidad por

tamaño de grano. Las muestras se procesaron y analizaron en un laboratorio limpio

con campanas de flujo continuo y filtración de aire tipo HEPA 1000, se utilizaron

19

ácidos de grado para metales (Trace Metal Grade) y agua de alta pureza (18.3 MΩ

cm-1) en el Instituto de Ciencias del Mar y Limnología (ICMyL) en Mazatlán.

Para las muestras de suelo se tomaron alícuotas de aproximadamente 100-

200 mg de muestra y se pusieron a pre-digerir con 6 mL de agua regia (HNO3:HCl,

3:1v/v) y 2 mL de HF durante 12 horas en bombas de teflón marca Savillex, para

desgasificarlas. Después se procedió a digerir la muestra empleando una plataforma

de calentamiento Mod-Block durante 12 horas a 130 ºC (Soto-Jiménez et al., 2006)

Para los Polvos se pesaron las toallitas y se pusieron a pre digerir con 10 mL

de agua regia (HNO3:HCl, 3:1v/v) y 2 mL de HF durante 12 horas en bombas de

teflón marca Savillex, para desgasificarlas. Posteriormente se procedió a digerir la

muestra empleando una plataforma de calentamiento Mod-Block durante 12 horas a

130 ºC (Soto-Jiménez et al., 2006).

VI.5 Determinación de Pb

Las concentraciones de Pb se determinaron en un espectrofotómetro de

absorción atómica Varian Spectraa 220-AA, este equipo se utilizo en modo de flama

(GFAAS por sus siglas en ingles), usando la corrección del fondo de deuterio con el

objeto de reducir interferencias generadas por absorción molecular de acuerdo con

(Soto-Jiménez 2001).

Para la curva de calibración de Pb se prepararon soluciones estándares con

concentraciones de 2.5, 5.0 y 10 μgPb/ml, y 10, 15 y 20 μgPb/ml, respectivamente,

tomando como solución cero agua de alta pureza (18.3 MΩ cm-1). Además de incluir

blancos, se analizó 0.1562 g de material de referencia estándar para suelos (SMR

2584 polvo de interiores) para verificar exactitud y precisión de la técnica analítica.

Se observa que los porcentajes de recuperación fuero de 106% de Pb.

20

VI.6 Determinación de Hg

El Hg se determinó a las 40 muestras de jales, suelos agrícolas y en polvos solo

en aquellas muestras donde se encontraron los valores más altos de Pb. Las

concentraciones de Hg se determinaron por el método de Hatch y Ott (1968),

modificada por Loring y Rantala (1992), mediante el acoplamiento del equipo de

espectrometría de absorción atómica a un generador de hidruros (marca Varian

VGA-77). Permitiendo cuantificar al Hg en el orden de ppb, debido a su alta

sensibilidad.

El fundamento de la técnica consiste inicialmente en la descomposición de la

materia orgánica contenida en la muestra (proceso de digestión) utilizando ácido

nítrico (HNO3) y vaporizar por reducción del mercurio (Hg+2) contenido en una

muestra en solución. El Hg divalente de la muestra en solución se reduce con cloruro

estanoso (SnCl2) a mercurio elemental (Hg0); el vapor es conducido a la celda del

equipo, donde se mide la absorbancia. La concentración de mercurio se expresa en

μg /ml con base a peso seco.

VI.7 Determinación del pH

Para la determinación del pH se realizó de acuerdo a la NOM-021-RECNAT-

2000. Anexo

VI.8 Análisis Microscópicos

Para este análisis se utilizó un microscopio Digital (Dino-Lite Pro AM-413T5)

en el Instituto de Ciencias del Mar y Limnología (ICMyL) en Mazatlán. Una vez

tamizadas se realizó un análisis visual, se identificaron los posibles minerales

tomando fotos para después ser comparadas con imágenes en base de datos

disponibles de los minerales y compuestos (webmineral, 2010).

21

VII. PROCESAMIENTO DE DATOS

Se realizaron diversas pruebas estadísticas para normalidad (ej. Kolmogorov-

Smirnov) y de comparación de medias entre grupos de muestras (ANOVA de una y

dos vías), mediante el uso de Excel 2007 y el paquete estadísticos Sigma Stat 3.5.

22

VIII. RESULTADOS

VIII.1. Contenido de Pb y Hg en Jales mineros

Se determinó la concentración de Pb y Hg en las 40 muestras de jales de la

mina “Los Tocayos” (Anexo 1), las muestras se recolectaron desde la cima hasta la

base (0 a 40 m) cada 0.5-1.0 m. En la Tabla 1 se muestra un resumen de los

resultados de Pb y Hg en los jales. El contenido de Pb varió desde 341a 4,866 µg/g

con una media de 1044 µg/g. El Hg varió desde 0.091 a 3.93 µg/g con una media de

0.81 µg/g. Una elevada variabilidad fue observada en la concentración de Pb en los

diferentes estratos de jales analizados (promedio 1044±837 µg/g).

Tabla 1. Resumen estadístico de la concentración de Pb y Hg (µg/g con base en

peso seco) en jales de la mina “Los Tocayos” y suelos de San Martin en Sombrerete,

Zacatecas.

Muestra Metal N ẋ D.E Max Min

Jales Tocayos Pb 40 1044 836 4, 866 34.1

Jales Tocayos Hg 40 0.81 0.79 3.93 0.091

Suelos Pb 5 173 270 652 2.4

ẋ= media, D.E.= desviación estándar, Max = máximo Min = mínimo

En la Figura 6 se presenta un histograma de distribución de las

concentraciones de ambos metales, observándose que el 76% del total de las

muestras se encuentra dentro del rango de 0 a 1 µgHg/g y el 58% de total de las

muestras se encuentra dentro del rango de 500 a 1000 µgPb/g.

23

Figura 6. Histograma de distribución de las concentraciones de Hg y Pb en muestras

de jales de la mina “Los Tocayos”.

En la Figura 7 se muestra la distribución vertical de las concentraciones de Pb

y Hg a las diferentes profundidades del depósito de jales. Se observa que las

máximas concentraciones se presentaron a los 6 y 10 m de profundidad (2,710-4,866

µgPb/g), seguidas de las capas 14, 28 y 33 m con concentraciones mayores a la de

la media (1044 µgPb/g). Las concentraciones más bajas (342 a 507 µgPb/g) se

presentaron en capas superficiales en aquellas donde se observaron las máximas

del Hg. Por ejemplo en las capas de los 5 a 0 m. Esto sugiere capas de mayor

enriquecimiento debido a extracción diferencial del metal o bien a la migración y

retención en otras capas, (Gavilán et al., 2003). Las capas superficiales de jales (más

recientes) tuvieron significativamente menores contenidos de Pb comparadas a las

de los máximos encontrados en las capas intermedias.

En el caso del Hg las máximas concentraciones se presentaron en la capa

superficial a los 14 m (3.93 µgHg/g) y en las capas de 0, 10 y 21 m (3.25, 1.47 y 2.63

24

µgHg/g). Las concentraciones más bajas se presentaron en las capas 5, 25 y 29 m

(0.091 a 0.1 µgHg/g). Se puede observar una clara tendencia a aumentar desde los

primeros 5 m de profundidad a la capa superficial (cima 0 m).

Figura 7. Perfil vertical de la concentración de Hg y Pb en el depósito de jales de la

mina “Los Tocayos”.

VIII.2 Observación Mineralógica

Un análisis visual a los jales permitió observar que las de las capas con

mayores concentraciones de Pb presentan características distintas (texturas y

colores), observándose un mayor contenido de granos finos y coloración más

25

grisácea. Una revisión más exhaustiva al microscopio (4x) permitió observar que las

capas superficiales y otras capas con menores concentraciones de Pb se encuentran

en estado oxidados con coloraciones amarillentas, rojizas y cafés (Figura 8). Las

capas más enriquecidas de jales presentaron un color grisáceo con algunas

concreciones rojizas.

Figura 8. Imágenes de microscopios de diferentes capas de jales los Tocayos

(objetivo 4x).

Muestras selectas se revisaron al microscopio con un objetivo de 50x y los

minerales observados fueron comparados con las imágenes de archivo (webmineral,

2010). Los resultados del análisis microscópico se muestran en el Figura 9. En la

composición mineralógica de las muestras de jales grises e inalterados predominan

los minerales primarios como cuarzo (SiO2), calcita (CaCO3), pirita (FeS2) y galena

(PbS). También se observaron oxihidróxidos de hierro formando aureolas alrededor

de la pirita, cuya presencia puede interpretarse como el producto de alteración de los

sulfuros de Fe en los jales estudiados (Romero et al., 2007). En las capas menos

enriquecidas se identificaron minerales secundarios tales como yeso (CaSO4.2H2O),

jarosita (KFe3[SO4]2(OH)6).

26

Figura 9. Posibles minerales encontrados en los Jales Los Tocayos de Sombrerete Zacatecas (50x).

27

VIII.3 Pb en muestras de suelos

En la Tabla 2 se muestra el resumen estadístico de los resultados de las

concentraciones de Pb en los suelos de la comunidad de San Martin municipio de

Sombrerete. En le Pb existe una muy elevada variabilidad en las concentraciones

(2.4 a 652 µg/g) En promedio las muestras analizadas contienen 173±270 µgPb/g.

Cabe mencionar que dos muestras fueron colectadas en suelos agrícolas aledaños

al poblado, cuyos valores son 28.5 y 652.2 µgPb/g. Estas mismas muestras fueron

analizadas para Hg, sus concentraciones son de 1.2 y 11.5 µgHg/g (Anexo 2).

VIII.4 Pb en polvos urbanos

Se determinó la concentración de Pb en polvos internos y externos en la zona

urbana de Sombrerete y en la población de San Martin, en Zacatecas. En la Tabla 2

se presenta un resumen de la estadística descriptiva de los polvos urbanos

(interiores y exteriores).En la población de Sombrerete, presentaron concentraciones

de 42 a 4,250 µgPb/g (media 1,175 µgPb/g) y de 34.2 a 5,731 µgPb/g (media 1,797

µgPb/g) para polvos (exteriores e interiores, respectivamente). En ambos tipos de

muestra se observó una elevada variabilidad, siendo más marcada en las muestras

de polvo interiores.

La carga de Pb en los interiores presentó una amplia variabilidad, desde 8.1

hasta 16,963 µgPb/m2, con una media de 3849 µgPb/m2. Se observó que las cargas

de Pb mínimas y máximas se presentaron a la misma distancia respecto al depósito

de jales aprox. 600 m. La alta variabilidad dependió de la frecuencia e intensidad de

la limpieza (aseo domestico) efectuada al interior de los domicilios estudiados.

28

Las cargas de Hg fueron también estudiadas en las muestras que presentaron

los máximos niveles de Pb, encontrándose en un rango de 2 a 8.31 µg de Hg/cm2.

Tabla 2 Estadística descriptiva de las concentraciones de Pb en muestras de

polvos interiores y exteriores (µg/g y µg/m2 con base en peso seco) en San Martin y

zonas urbanas de Sombrerete, Zacatecas.

Muestra

µgPb/g µgPb/m2

N ẋ+Desv.Est Min Max N ẋ+Desv.Est. Min Max

Polvo Exterior S.M.

6

952+813.4

14.8

2,334

6

82592+155009

3,671

395117

Polvo Interior S.M. 4 727+680 45.2 1,574 4 2595+3462 221.3 7742

Polvo Exterior S. 7 1175+1572 42 4250 7 16217+13153 2172 34831

Polvo Interior S. 6 1797+2596 34.2 5731 6 3849+6605 8.1 16963

ẋ= media, D.E.= desviación estándar, Max = máximo Min = mínimo

Los niveles de Pb encontrados en las muestras de polvos urbanos de San

Martin, Zacatecas. Se observan amplios rangos, desde 14.8 a 2,334 µg/g (media 952

µgPb/g) y de 45.2 a 1,574 µgPb/g (media 727 µgPb/g), en las muestras de polvos

(exteriores e interiores respectivamente).

La carga de Pb en µg/m2 en la comunidad de San Martin varió desde 221.3

hasta 7742 µgPb/m2 (media 2595 µgPb/m2). Cabe mencionar que los máximos

fueron encontrados en el interior de la Escuela Primaria de la localidad (8,563 µg de

Pb/m2) al igual que dentro de un domicilio muy cercano al depósito principal de jales

y cerca de la planta de beneficio (7,742 µgPb/m2). Solo estas muestras fueron

analizadas para Hg, encontrándose cargas de 13.8 y 29.4 µg /m2, respectivamente.

En la población de Sombrerete las concentraciones de polvos interiores

presentaron un promedio mayor de aquellas concentraciones en los polvos exteriores

29

y lo contrario se dio en la población de San Martin ya que las concentraciones

mayores se presentaron en los polvos exteriores.

Se aplicó la prueba de Kolmogorov-Smirnov, a las concentraciones (µgPb/g)

de polvos interiores contra polvos exteriores de Sombrerete y no se encontró

diferencia significativa (p>0.05). Para las concentraciones de (µgPb/g) de polvos

interiores contra polvos exteriores de San Martin no se encontró diferencia

significativa (p>0.05). Al igual se compararon las concentraciones de (µgPb/g) polvos

exteriores e interiores entre ambas localidades y no se presentaron diferencias

significativas (p= 0.95). La elevada variabilidad en ambos grupos impide que se

observen diferencias significativas (C.V. 114).

VIII.4.1 Concentración vs distancia presa de jales

En el poblado de San Martin, se realizó una análisis de la concentración de Pb

en polvos urbanos respecto a la distancia entre la presa de jales de la compañía

minera México y el sitio de colecta de muestra dentro del poblado (<4 km). Las

mayores concentraciones se encontraron entre 400-600 m con dirección Noroeste y

la mínima concentración se encontró a los 3,200 m con dirección Noreste. Aplicando

una prueba de Kolmogorov-Smirnov compararon las concentraciones (µgPb/g) de

polvos interiores y exteriores contra distancia y no se encontró diferencia

significativa.

30

Figura 10. Distribución de la concentración de Pb en polvos urbanos en la comunidad

de San Martin municipio de Sombrerete, Zacatecas. La distancia del muestreo es con

respecto al borde la presa de Jales de la compañía minera México.

31

IX. DISCUSIÓN

IX.1. Metales en jales mineros

La minería produce una gran cantidad de residuos o jales como resultado de

la extracción de los metales después de la molienda, concentración. Estos desechos

son depositados en sitios aledaños a las minas, los cuales tienen apariencia y textura

de sedimentos finos. Su acumulación puede formar enormes montañas (Mejía et al.,

1999).

A pesar de la gran cantidad de jales generados durante siglos, han sido

relativamente pocos los estudios realizados para determinar la cantidad de metales

en ellos (Tabla 3). Estudios recientes en jales abandonados en el valle de Guadalupe

y en Morelos en Zacatecas reportan rangos de concentración de Pb entre 423 y

1,525 µg/g (829±321 µg/g) y de 40 a 6,331 µg/g (2228±1216 µg/g), respectivamente

(Olvera-Balderas, 2011). En otras regiones del país las concentraciones oscilan

desde 666 hasta 16,881 µg/g de Pb. Los niveles de Pb encontrados en los jales de

nuestro estudio están dentro del rango de Pb reportado en la mayoría de los trabajos

a nivel nacional. Aún así es importante señalar que el contenido de este y otros

metales depende de muchos factores, incluyendo el tipo de mineral procesado y su

contenido relativo de metales, la eficiencia del sistema de beneficio empleado, la

exposición al intemperismo y el tiempo expuesto, el pH en el jal, la presencia de

minerales secundarios, etc. (Tessier et al., 1979).

32

Tabla 3. Contenido de Pb en jales mineros de diferentes regiones del país

(modificada de Olvera-Balderas, 2011).

Pb

(µg/g)

Mina, región minera,

Localidad

Características

Referencia

3000 La Paz, SLP. Clima semiárido, con 200 años de antigüedad, se extrae Ag-Pb-Zn-Cu-Au

Castro-Larragoitia et al. (1997)

2580 Guadalupe, ZAC. Clima seco, inicio en el S.XVI para extracción de Au y Ag por amalgamación.

Sánchez-Guerra (2005)

55.2 – 74.8 65

La Asunción, GTO. 70 años de abandono. Mena de sulfuros y sulfosales. Mineralogía: polibasita, plata nativa, acantita, aguilarita, neumatita y electrum, pirita, galena, calcopirita y esfalerita.

Mendoza-Amezquita et al. (2006)

30.5 – 40.2 35.3

Las Torres, GTO.

Mina activa. Mena de sulfuros y sulfosales, con la misma mineralogía que La Asunción GTO

Mendoza-Amezquita et al. (2006)

319-1,149 San Martin, ZAC. Produce concentrados Cu, Pb, Zn y Ag por flotación. Las vetas se componen de calcopirita, esfalerita, bornita, tetraedrita, plata nativa, arsenopirita, pirrotita, estibinita y galena.

Carrillo-González y González-Chávez (2006)

889–3,388 La compañía, ZAC. Producción de Ag, Pb y Zn, Mineralogía: principalmente pirargirita y acantita entre otros 12 relacionados a ellos.

Carrillo-González y González-Chávez (2006)

666

Noria de Ángeles, ZAC.

Mina suspendida en 1998, producción de Pb, Ag y Zn. Mineralogía: principalmente cuarzo seguido de calcita, hemetita y pirita.

Carrillo-González y González-Chávez (2006)

2062 El Bote, ZAC. Mina abandonada. Mineralogía: acantita, azurita, calcita, galena, cuarzo, pirargirita, esfalerita, polibasita y cuprita. Extracción de Zn, Pb y Ag.

Carrillo-González y González-Chávez (2006) Rodriguez-Elizalde et al. (2010)

972–16,881 Sta. Bárbara, CHIH.

Clima transicional de semiárido a semihúmedo Mineralogía: esfalerita, galena, calcopirita, pirita y arsenopirita, bornita, calcosita y covelita. No generadores de DAM. Oxidados en la superficie e inalterados en el interior. Extracción de Pb, Cu, Zn y Ag

Gutiérrez-Ruiz et al. (2007)

33

148-1,931 Taxco, GRO Clima tropical subhúmedo. Presenta jales oxidados amarillos en la superficie e inalterados grises en el interior. Mineralogía: inalterados: cuarzo, calcita, feldespatos, pirita, esfalerita y galena. En oxidados yeso, jarosita, goetita, hematita y caolinita. Generadores de DAM en una parte y en otra no.

Romero y Gutiérrez- Ruiz (2008)

300-10,900

San Luis Potosí, SLP

Clima seco templado, semiseco templado y seco semiárido. Presenta jales oxidados de color amarillo en la superficie y jales inalterados de color gris en el interior. Mineralogía: jales inalterados: cuarzo, calcita, feldespatos, pirita, esfalerita y galena, calcopirita y wollastonita. En los jales oxidados yeso, jarosita, goetita, hematita y caolinita, calcita y wollastonita. No genera DAM.

Romero y Gutiérrez- Ruiz (2008; 2010)

33 - 71 48.5

Zacazonapan, Edo. MEX.

Clima de templado a cálido. Mineralogía: pirita, esfalerita, galena y calcopirita. Concentración de sulfuros de Zn, Pb y Cu por flotación Posible generador de DAM

Lizárraga-Mendiola (2008)

39 Nacozari, SON. Clima semiárido. Operó de 1949 a 1990. Mineralogía: Cuarzo, ortoclasto y moscovita, pirita, calcopirita, molibdenita, esfalerita, galena, calcosina, malaquita, azurita, cubanita, lollinginita. Extracción y refinación de Cu.

Meza-Figueroa et al. (2009)

3,080-4,230 3695

Taxco, GRO. Clima cálido subhúmedo. Mineralogía: pirita, esfalerita, y galena, cuarzo, calcita, feldespatos, calcopirita, argentita, pirargirita, proustita y arsenopirita. Productor de DAM.

Romero et al. (2010)

39.5-6331 2228

Guadalupe, ZAC Formación desde 1548. En sus inicios se extraía únicamente Au y Ag, mediante el método de amalgamación. Posteriormente Pb y Zn. Mineralogía: acantita, sulfoantimoniuros de plata, freibergita, oro nativo, galena, esfalerita, calcopirita, pirita, cuarzo, rodocrosita, aguilarita, adularia y freieslebenita.

Olvera-Balderas (2011)

423-1525 829

Morelos, ZAC. Extracción de Zn, Pb y Ag. Mineralogía del jal: acantita, azurita, calcita, galena, cuarzo, pirargirita, esfalerita, polibasita y cuprita.

Olvera-Balderas (2011)

En este estudio, el contenido de Hg (0.09 µg/g) en los jales fue relativamente

bajo. Olvera-Balderas (2011) analizó este elemento en dos jales del estado de

34

Zacatecas (jales de Morelos y Guadalupe), encontrando valores que van de 1.6 a 15

µg/g de Hg en los jales de Morelos y en jales Guadalupe fueron de 6.2 a 195 µg/g de

Hg. El uso de Hg en el proceso de amalgamiento para la extracción de oro y plata

(llamada “El patio”) practicado desde los 1570’s hasta principios del siglo XIX, los

jales antiguos (>100 años) se encuentran enriquecidos con este metal altamente

tóxico (Cárabes-Pedroza et al., 1998). Este proceso generó grandes cantidades de

residuos con alto contenido de metales, los cuales fueron arrastrados por ríos de la

región y dispersados en los alrededores de la ciudad de Zacatecas (Sánchez, 1995).

Por tanto, los jales que se generaron entre 1570-1820 depositados en la planicie de

Zacatecas son de preocupación para la salud pública y el ambiente.

Estudios previos han reportado concentraciones de Hg en depósitos de jales

del valle de Guadalupe, colonia Osiris y La Zacatecana que van desde 23.8 hasta

500 µg/g de Hg (Sánchez-Guerra, 2005). Cárabes-Pedroza y colaboradores, (1998)

menciona que la mayoría de estos jales se empezaron a general desde inicios del

siglo XVI para extracción de Au y Ag por amalgamación. Los estudio de Olvera-

Balderas (2011) confirman, que la presencia de Hg residual en jales antiguos del

valle de Guadalupe se encuentran en un rango de 6.2-195 µg/g de Hg.

Concentraciones más bajas de Hg han sido reportados por Meza-Figueroa y

colaborados, (2009) en jales localizados en Nacozari, Sonora (28.1 µg/g de Hg), por

Lizárraga-Mendiola (2008) en Zacazonapan, Edo. México (13.6 µgHg/g) y por

Romero y Gutiérrez-Ruíz (2008; 2010) en jales de Taxco, Gro. y San Luis Potosí,

SLP (<5 µgHg/g). Los jales de nuestro estudio son relativamente recientes, desde

mediados a finales del siglo pasado. Esto explica sus bajos niveles de Hg debido a la

35

baja estabilidad de los jales y la probable volatilidad del Hg, dado que el Hg está más

concentrado en jales más recientes.

IX.2. Minerales y procesos geoquímicos en jales

Los jales que se generan en el proceso de la concentración de minerales de

plomo, plata, zinc y cobre, generalmente contienen sulfuros metálicos residuales

como la pirita (FeS2), pirrotita (Fe1-x S), galena (PbS), esfalerita (ZnS), calcopirita

(CuFeS2) y arsenopirita (FeAsS) que son la fuente de elementos potencialmente

tóxicos como el arsénico (As), cadmio (Cd), plomo (Pb), cobre (Cu), zinc (Zn), hierro

(Fe), etc. (Romero et al., 2007).

En la Figura 11 se presenta un modelo de las posibles reacciones y

compuestos que se originan en los jales acumulados, a los cuales el Pb pudiera estar

asociado. Para que ocurra la oxidación en los jales, es necesario que contengan

sulfuros metálicos reactivos, y que existan las condiciones climáticas apropiadas

(aire y agua o atmósfera húmeda). La oxidación de los sulfuros metálicos en los jales

es, generalmente, muy limitada durante la operación de la mina y se desarrolla

lentamente a lo largo del tiempo, después que cesa la acumulación en el depósito y

la porosidad en el mismo permite la difusión del oxigeno atmosférico. Antes de que

ocurra la oxidación los jales, éstos no presentan signos visibles de alteración y por lo

general son de color gris. Romero y colaboradores ( 2007), menciona que cuando

ocurre la oxidación de los sulfuros metálicos, los jales presentan una coloración café,

amarilla o roja (Anexo 6).

Existen al menos tres minerales secundarios de óxidos metálicos que se

forman, incluyendo a la ferrihidrita, jarosita y hematita, y algunas sales secundarios

36

tales como calcita y cerusita. Los minerales secundarios de Fe son los responsables

de la coloración café en los jales oxidados de los dos sitios de estudio. Estos son los

minerales más comunes que caracterizan a los jales oxidados (Romero et al., 2007).

Figura 11. Esquema de los procesos geoquímicos en depósito de jales y minerales

predominantes.

El principal problema ambiental asociado a los jales está relacionado con la

generación de drenaje ácido y su dispersión a través de los escurrimientos

superficiales (dispersión hídrica). El drenaje ácido se genera por la oxidación de los

sulfuros metálicos y son soluciones que se caracterizan por tener valores bajos de

pH y altas concentraciones de metales disueltos (Moncur et al., 2005) que al

37

transportarse, pueden convertirse en un problema ambiental severo al contaminar

suelos, sedimentos, aguas superficiales y subterráneas (Armienta et al., 2001).

Esto significa que los metales presentes en los desechos mineros con valores

de pH bajos (menores a 6) son generadores de Drenajes Ácidos de Minas (DAM),

están liberando metales disueltos por la oxidación de sulfuros. Reacciones similares

involucran minerales de sulfuros que pueden liberar iones disueltos tales como: As,

Cd, Cu, Ni, Pb y Zn (Berner, 1996). Tales metales se infiltran disminuyendo su

concentración en las capas donde las reacciones ocurren. La erosión de la superficie

en depósitos de jal remueve las partículas finas, siendo retenidas las de grano más

grueso. Estas capas de grano más grueso favorecen la vías de trasporte para el

ingreso de oxigeno hacia el depósito y el frente de oxidación se mueve hacia capas

potencialmente generadoras de acidez. En capas con pH neutro y ligeramente básico

de los jales oxidados se favorece la precipitación de oxihidróxidos de Fe, los cuales

juegan un papel significativo en los procesos de retención de metales pesados

debido a fenómenos de adsorción (Romero et al., 2007). Aunque parte de los

metales puedan ser reabsorbidos por capas de material más fino y/o re-precipitados

en óxidos, parte de los metales disueltos se infiltran llegando a mantos freáticos ó

bien son transportados por el agua de lluvia o escurrimientos superficiales más allá

de la zona de depósito.

IX.3. Otros estudios a realizar en jales mineros

Debido a que la presencia de metales en jales mineros es de suma

importancia desde el punto de vista ambiental y de salud pública, es necesario

evaluar el contenido de los diferentes metales tóxicos que pueden estar presentes en

los depósitos de jales del país. Pero además es deseable realizar la identificación de

38

los minerales que contienen a los metales y la forma en que éstos se encuentran

asociados en las diferentes fracciones geoquímicas.

En el proyecto de investigación al que pertenece este trabajo se han realizado

estudios mineralógicos y de fraccionamiento geoquímico más detallados que

permiten realizar un diagnostico más apropiado del riesgo que representa los

depósitos de jales abandonados en el estado de Zacatecas y en el país. En las

muestras de jales dispersos recolectados en el municipio de Morelos en Zacatecas

se realizaron análisis por la técnica de difracción de rayos X (DRX) y microscopía

electrónica de barrido acoplada con espectrometría de Rayos X por energía dispersa

(SEM-EDS, siglas en Ingles). En tales muestras se pudo revelar la presencia de

minerales a base de los siguientes compuestos: PbO (50.7-52.7%), V2O3 (12.8-

13.1%), ZnO (10.6-16.0%), CuO (5.3-8.3%), Bi2O3 (2.6-5.0%), SiO2 (2.5-6.7%), FeO

(1.5-3.4%), Al2O3 (1.2-1.5%), P2O5 (0.4-1.5%), MgO (0.3-1.1%) y CaO (0.3-0.4%).

Estos análisis permitieron identificar que en los jales oxidados los metales tóxicos

están asociados a partículas donde el componente predominante es el Fe (Figura

12), lo que puede interpretarse como la retención de estos metales pesados en las

superficies de oxihidróxidos de Fe. De hecho Olvera-Balderas (2011), analizó

muestras de estos jales para fraccionamiento geoquímico siguiendo el protocolo de

Tessier et al., (1979), y observó que en los jales hay una mayor predominancia de

metales como Pb y Cd asociado a los oxihidróxidos de Fe-Mn. Estos resultados

sugieren una baja movilidad de tales metales.

Aun así sorprende como después de la dispersión y erosión de los jales de

Morelos durante décadas o quizás siglos, se observó la presencia de partículas

altamente enriquecidas en metales tales como (% abundancia en peso): Pb (57.8), V

39

(10.87), Zn (10.14), Cu (7.90), Si(3.88), Fe (3.20), Bi (2.91), Al (0.96), P (0.83), Ba

(0.51), K (0.36), Ca (0.27), Mg (0.22) y Ag (0.16).

Cabe mencionar que a diferencia de los jales de la mina “Los Tocayos”, los

jales de Morelos han sido claramente expuestos por décadas o siglos a los procesos

del intemperismo (oxidación, erosionados y lixiviación). Es posible que un análisis en

nuestros jales usando la tecnología SEM-EDS revele una mayor proporción del Pb y

otros metales que están todavía mayormente asociados a minerales sulfurosos. Lo

cual permite pensar que los procesos de oxidación y liberación de metales aún están

ocurriendo.

Figura 12. Análisis al microscopio electrónico de barrido con analizador de energías

(SEM-EDS) de una muestra de jales colectados en el municipio de Morelos,

Zacatecas. A). Imágenes de minerales en microscopio SEM-EDS y gráfico de

emisión electrónica de los elementos más abundantes en los diferentes minerales

identificados. Condiciones del equipo Acc. V 20.0 Kv; Prob C 5.701E-08; Scan ON

40

Mg 330; Prob Diam. 8micras) 0; Dwell (ms) 8.00; Stage 1 (X: 9.6232 mm, Y: 80.1575

mm, Z: 11.000 mm).

Un análisis cualitativo del mineral de la jales de la mina “Los Tocayos” de la

explotación de 1976 (Covarrubias-Rubio, 1976), revela la presencia de silicato y

fierro como elementos abundantes; al plomo, zinc, aluminio, potasio y magnesio

como elementos menores; al calcio, manganeso y bario como escasos; arsénico,

plata, cobre, estroncio, vanadio y titanio con mínimas concentraciones y, al níquel,

cromo, molibdeno y antimonio como elementos trazas. Por lo tanto, es muy probable

la presencia de otros metales tóxicos como Zn, Al, As, Ag, Cu, V, además del Pb en

los jales de la mina “Los Tocayos”.

IX. 4. Metales en áreas urbanas

Debido a que bajo las condiciones climáticas del Estado de Zacatecas y en

particular de Sombrerete, los jales son altamente vulnerables a ser erosionados y los

lixiviados ácidos con metales pesados disueltos se pueden transportar constituyendo

un problema ambiental para los suelos, sedimentos, aguas superficiales y

subterráneas de los alrededores de los depósitos de jales Los procesos geoquímicos

que están ocurriendo en los depósitos de jales y que resultan en la liberación de

metales, ocurren durante décadas e incluso por siglos después de que se realizó el

depósito de los jales (Dubrovsky et al., 1985).

La importancia del viento y las corrientes hídricas de la zona que constituyen

los principales medios de transporte de jales y de sus metales asociados, este

estudio realizó un cuidadoso análisis del patrón de viento y de las corrientes fluviales

superficiales en el área. En la Tabla 4, se presenta datos climáticos de la localidad

durante el año del estudio. La temperatura presentó un promedio de 13.4°C y

41

variando de la más baja en Enero del 2010 (1.1°C) a la más alta en Mayo del 2009

(27.4°C). La humedad el promedio fue de 43.2%, con niveles máximos de 64.7% en

el mes de Septiembre y mínimos de 22% en Abril del 2009.

Tabla 4. Condiciones Climáticas en la región de Sombrerete Zac. en el periodo de

Feb-09 a Feb-10 (Weather Underground, 2010).

Mes Temp. (°C) Humedad

(%) Viento (km/h) Dirección

Máx. Prom Min. Prom. Mâx. Prom Min.

Feb-09 22.1 11.4 4.8 31.0 30.0 30.0 12.4 SSO

Mar-09 24.6 14.5 6.6 25.7 30.0 30.0 15.3 SO

Abr-09 26.8 16.3 7.6 22.0 30.0 30.0 12.8 SO

May-09 27.4 16.8 10.5 35.3 29.9 29.7 4.5 SSE

Jun-09 26.4 16.9 11.9 47.0 30.0 30.0 5.3 ESE

Jul-09 26.3 18.4 13.2 47.3 29.9 29.4 12.4 SE

Ago-09 24.2 16.4 11.4 49.5 29.5 29.2 11.8 SE

Sep-09 21.9 15.3 11.1 64.7 29.0 27.4 9.7 ENE

Oct-09 21.9 14.1 8.6 55.2 29.7 29.4 12.0 SE

Nov-09 19.2 10.5 3.9 50.0 29.8 29.3 12.2 SE

Dic-09 16.7 8.1 2.6 46.8 29.9 29.8 13.3 SO

Ene-10 16.3 7.4 1.1 42.2 29.4 28.3 10.9 SO

Feb-10 15.2 8.1 3.1 45.3 29.8 29.6 7.4 SO

Promedio 22.2 13.4 7.4 43.2 29.8 29.4 10.8

Des. Vest. 4.2 3.8 4.0 11.9 0.3 0.8 3.2

Con los datos obtenidos se elaboró un diagrama de los vientos (Figura 13), en

el se observa un predominio en dirección del viento hacia el Sur-Suroeste SSO, con

una resultante Sur a Norte.

42

Figura 13. Diagrama de vientos de la región de Sombrerete Zac.

De los arroyos que están dentro de la zona urbana de la región “noreste”

están en función de condiciones climatológicas, con flujo Fluvial (precipitación anual

de 635.6 mm), mientras que el arroyo que se encuentra en la región “noreste” está

en función de los afluentes residuales urbanos, siendo los principales el Arroyo del

Diezmo, San Antonio-Barajas, El Pino-Linares, Los Mimbres, La Batea, y un sin

número de afluentes que desembocan en las presas de la región. La Figura 14

muestra las direcciones de los flujos fluviales que pasan por la zona urbana de

Sombrerete, indicando que el arroyo que pasa al lado del depósito de jales lleva un

rumbo hacia Noreste para unirse al arroyo del Diezmo el cual gira con rumbo Sur

43

uniéndose a otros cauces mayores. Este arroyo cruza prácticamente toda la

población de Sombrerete.

Figura 14. Dirección de las corrientes de agua fluvial y resultantes de mensuales de

los vientos predominantes (Feb-09 a Feb-10) en la población de Sombrerete Zac.

Según el análisis de vientos y de las corrientes fluviales superficiales, existe

un potencial transporte eólico e hídrico de jales y de sus metales asociados hacia la

zona urbana de Zacatecas. Además, durante la visita en el área de estudio se pudo

constatar claramente que los jales están siendo erosionados hídricamente (y

lixiviados) y el material está siendo transportado hacia el cauce del arroyo y de ahí

hacia la zona urbana de Sombrerete por el arroyo El Diezmo. Las fotografías (Figura

14) confirman tal afirmación.

IX.5 Pb urbano

Considerando el riesgo de exposición a metales por contaminación del polvo

urbano, en este trabajo se estudiaron dos zonas urbanas de poblaciones cercanas o

44

aledañas a los sitios de depósito de jales. De acuerdo a los resultados las

concentraciones de Pb en polvos exteriores van desde valores naturales (14.8-45.3

µg/g) hasta niveles de riesgo para la salud (336.4-2,404 µg/g), cerca del 70% de las

muestras urbanas presentaron concentraciones consideradas de riesgo ambiental

(>200 µg/g) EPA,(2001).

De acuerdo los objetivos de la Agencia de Protección al Ambiente de los

Estados Unidos aquellos sitios que contengan 200-500 µg/g de Pb en suelos

requieren remedición. Además, suelos que contengan >400 µg/g de Pb son

inseguros para sitios en los que jueguen los niños (U.S. EPA, 2001). Existe una

relación significativa entre las concentraciones de Pb en el ambiente urbano y los

niveles de Pb en la sangre de los niños (ej. Burgoon et al., 1995; Mielke et al., 1997;

Johnson y Bretsch, 2002). Según los modelos matemáticos se ha demostrado que

por cada 1000 µg/g de Pb en suelos o polvos exteriores, la concentración de Pb más

probable en la sangre de los niños será de 6.8 µg/dL (rango de 3-7 µg/dL) (Burgoon

et al., 1995). En este estudio, se presentaron niveles por encima de 1000 µg/g de Pb

en 7 de los 22 sitios urbanos estudiados en ambos poblados. Algunos de estos sitios

incluyen patios de escuela y áreas de juego. De acuerdo con estos resultados, la

probabilidad de encontrar niveles elevados de Pb en la sangre de niños es alta. Un

estudio reciente en Vetagrande, Zacatecas, que es similar a los sitios de estudio,

reportó que el 55% de los niños (n=80) en tiene niveles de Pb en la sangre

(categorías II y III) que representan un serio riesgo para la salud.

(http://www.zacatecasonline.com.mx/index.php/noticias/local/145-contaminacion-por-

plomo).

45

En Vetagrande la explotación minera comenzó en 1548 y durante más de 400 años

en los cuales los jales o desechos de las minas han sido depositados a la intemperie

dispersos y sin control. Según el mismo estudio el suelo de la periferia y de sitios

comunes de Vetagrande contiene un promedio de 1,397 µg/g de Pb.

Basados en las cargas de Pb al interior de los hogares estudiados, se observa

que en 4 de las 10 muestras se presentaron valores elevados (4,130-16,963 µg/m2).

Estos valores sobrepasan el estándar propuesto por la U.S. Departamento de

Vivienda y Desarrollo Urbano (DHUD por sus siglas en ingles) de 2,690 µg m-2 para

marcos de las ventanas, (DHUD, 1999). En el interior de un salón de clases de la

Escuela Primaria de San Martin, junto con tres hogares de los 12 estudiados

contienen cantidades de Pb que representan un riesgo para la salud de las personas,

en particular para los niños.

Además de la concentración de Pb en los polvos urbanos, es muy importante

conocer el tamaño de la partícula a la que el metal viene asociado ya que los efectos

en la salud del Pb dependen, entre otros factores, del tamaño de las partículas. La

fracción PM10 (<10 μm) se consideran partículas inhalables, mientras que PM2.5

(<2.5μm) es considerada respirable. Significa que estas últimas llegan a lugares más

profundos del sistema respiratorio humano, desde donde el Pb se difunde casi en

un 100% al torrente sanguíneo y se puede absorber hasta un 40% (CSP, 1999). Por

lo tanto tiene un mayor potencial para causar daño a la salud pública. Las partículas

en un rango de 2.5 a 10 µm se depositan preferentemente en la región traqueo-

bronquial y nasofaríngea, desde donde se ingieren (CSP, 1999). Es importante

también hacer notar que la absorción del Pb por el tracto gastrointestinal es menos

eficiente en los adultos (8 a 10%) que en niños, en los que su absorción puede llegar

46

hasta un 50%. Partículas mayores a 10 µm no representan un peligro de exposición

significativa a menos que estén presentes en altas concentraciones, ya que buena

parte de las mismas son retenidas por las membranas epiteliales que recubren parte

del tracto respiratorio. Aunque si son ingeridas hasta el tracto digestivo también

representan un riesgo, en especial para niños pequeños (Jiménez et al., 1993).

En la muestra de jales estudiada para SEM-EDS se observa que las partículas

indicadas con el número 1 en la Figura 12, de 1 a 5 micras de diámetro (limos y

arcillas) son las que se encuentran enriquecidas en el Pb debido a que presentan

mayor superficie de contacto con los metales circundantes involucrándose

directamente en el proceso de flotación. Debido a este tamaño de partícula, es la que

representa el mayor riesgo para la salud susceptible a ser transportadas a mayores

distancias por corrientes de vientos y ríos.

Aunque también es importante aclarar que en la mayoría del Pb en jales los

minerales está asociado a tamaños de partículas mayores, generalmente >10 µm.

47

X. CONCLUSIONES

En este estudio las concentraciones de Pb en los jales de la mina “Los

Tocayos” localizados en Sombrerete, Zacatecas variaron de 341 a 4,866 μg/g

(1044+836μg/g). Este rango de concentraciones es comparable a los reportados en

otros sitios mineros del país. Aunque las minas de Sombrerete se han explotado

desde mediados del siglo XVI, el depósito estudiado es relativamente reciente

(1930’2 a finales de los 1990´s). Esto se pudo constatar en los niveles bajos de Hg

de 0.091 a 3.93 μg/g (media 0.81 μg/g) respecto a otros sitios mineros más antiguos.

Debemos recordar que el Hg se adicionaba en el proceso de purificación de la plata y

el oro hasta mediados del siglo XIX. Resultados en este estudio revelan que algunos

de los minerales señalados en el esquema han sido tentativamente identificados en

el depósito de jales de la mina “Los Tocayos”, dentro de los minerales primarios

destacan el cuarzo (SiO2), calcita (CaCO3), pirita (FeS2) y galena (PbS), y dentro de

los secundarios a los oxihidróxidos de hierro (FeOH), identificando minerales

secundarios tales como yeso (CaSO4.2H2O), jarosita (KFe3[SO4]2(OH)6). Además, de

altas concentraciones de Pb acumulado en capas diferenciadas dentro del depósito

de jales y pH ácidos (<3.5) permiten considerar que tales procesos están ocurriendo

en este depósito.

Dado que los jales al ser erosionados (hídrica y eólicamente), lixiviados y

sometidos a diferentes procesos geoquímicos, pueden ser fuente de metales para las

áreas urbanas y/o rurales circundantes. En este estudio se estudiaron los niveles de

Pb en suelos y polvos en las áreas urbanas cercanos al depósito Jales de la mina

“Los Tocayos” y de la mina del poblado de San Martin, municipio de Sombrerete. Los

suelos rurales alrededor de San Martin presentaron concentraciones de 2.4 a 652

48

μg/g de Pb. Según la NOM147-SEMARNAT/SSA1-2004 las concentraciones

máximas permisibles de Pb son de 750 μg/g para uso industrial y de 400 μg/g para

suelo de uso residencial y agrícola. En otros países como Canadá estos valores son

de 600 y 70 μg/g, respectivamente.

Los polvos urbanos en ambas poblaciones presentaron concentraciones de Pb

en polvos interiores en un rango de 42 a 4,250 μg/g de Pb en los polvos exteriores y

de 34 a 5,731 μg/g en polvos interiores. Cerca del 70% de las muestras de muestras

urbanas se encontraron concentraciones consideradas de riesgo ambiental (>200

µg/g) según la Agencia de Protección del Ambiente de los Estados Unidos y por lo

tanto requieren remedición. Además, al menos 7 de los 22 sitios estudiados

contienen concentraciones consideradas inseguras para que jueguen los niños

según la propia (>400 µg/g; U.S. EPA, 2001).

Las cargas de Pb depositados al interior de los hogares estudiados, 4 de 10

hogares tuvieron valores elevados (4,130-16,963 µg/m2) que sobrepasan el estándar

propuesto de 2,690 µg m-2 (DHUD, 1999). En la comunidad de San Martin, cabe

destacar los valores obtenidos dentro de un salón de clases de la Escuela Primaria

(8,563 µg de Pb/m2) y dentro de al menos tres domicilios cercanos al depósito

principal de jales y cerca de la planta de beneficio localizadas a 500-600 m con

dirección Noroeste con máximos de hasta 7,742 µg de Pb/m2. Estas cantidades de

Pb depositado al interior representan un riesgo para la salud de las personas, en

particular de los niños.

49

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59

Xll. ANEXOS

Anexo 1. Listado de muestras de Jales colectadas de la mina “Los Tocayos”

localizada en Sombrerete, Zacatecas. Coordenadas geográficas: 23.63253333°N y

103.6230167°O.

Clave Muestra

Altitud (m)

Pb (µg/g)

Hg (µg/g)

pH

SSM-109 0.0 936 3.25 3,2 SSM-111 -1.0 1,42 0.57 3,4 SSM-110 -1.5 507 1.08 3,2 SSM-75 -2.5 587 0.37 3,3 SSM-112 -3.0 1,033 0.80 3,4 SSM-87 -4.0 342 0.22 3,3 SSM-88 -5.0 436 0.09 3,3 SSM-113 -5.5 376 0.39 3,4 SSM-114 -6.0 2,71 0.54 3,3 SSM-115 -7.0 392 0.56 3,4 SSM-89 -8.0 520 0.37 3,4 SSM-90 -9.0 752 0.45 3,4 SSM-116 -10.0 4,866 1.47 3,4 SSM-91 -11.0 1,406 1.21 3,0 SSM-92 -12.0 903 1.26 3,4 SSM-117 -13.0 1,518 0.91 3,3 SSM-93 -14.0 2,207 3.93 3,2 SSM-94 -15.0 945 1.09 3,3 SSM-95 -16.0 562 0.51 3,4 SSM-96 -17.0 587 0.92 3,4 SSM-76 -18.0 467 0.57 3,3 SSM-77 -19.5 892 0.38 3,3 SSM-97 -20.5 911 0.63 3,4 SSM-78 -21.0 631 2.63 3,3 SSM-79 -22.0 1,139 0.65 3,2 SSM-80 -23.0 817 0.48 3,4 SSM-81 -24.0 653 0.46 3,4 SSM-82 -25.0 502 0.21 3,3 SSM-118 -26.0 858 0.61 3,3 SSM-98 -28.0 2,217 0.46 3,4 SSM-99 -29.0 451 0.10 3,3 SSM-100 -30.0 1,241 0.53 3,4

60

SSM-101 -31.0 863 0.36 3,4 SSM-83 -32.0 932 0.42 3,4 SSM-102 -33.0 2,328 1.35 3,3 SSM-103 -34.0 977 0.39 3,3 SSM-84 -35.0 741 0.39 3,2 SSM-85 -36.0 671 0.66 3,4 SSM-119 -37.0 854 0.53 3,4 SSM-86 -40.0 616 0.69 3,3

61

ANEXO 2. Muestras de suelos recolectadas en San Martin municipio de Sombrerete Zac. Fecha Clave Significado Poblado Latitud N Longitud W Altitud m

Lugar de Muestreo

Observaciones Pb

(µg/g) Hg

(µg/g)

01-Feb-10

SASE-21

San Martin Suelo Exterior San Martin 24.6699167 103.749333 2542

Suelo Exterior Rico en Materia

Orgánica

Mina sin Laborar en 2

Años

85.6

01-Feb-10

SASS-22

San Martin Suelo

Superficial San Martin 24.6699167 103.749333 2570

Suelo Frente entrada a Mina

México

Área con vegetación

Natural

96.9

01-Feb-10

SAPE-24

San Martin Polvo Exterior San Martin 24.6699167 103.749333 2446

Suelo Frente entrada a Mina

México

2.4

San Martin

Suelo San Martin 23.727 103.682 3220 Suelo Pozo 1 Suelo agrícola

652.2

11.5

San Martin

Suelo San Martin 23.749 103.676 2281 Suelo Pozo 4 Suelo agrícola

28.5

1.2

62

ANEXO 3. Datos de muestreo de Polvos Internos y Externos de la Zona Urbana de Sombrerete Zac.

Fecha Clave Poblado Latitud N Longitud W Distancia

m Altitud m Área cm

2

Lugar de Muestreo

Dirección

01-Feb-10 SPE-01 Sombrerete 23.63353333 103.6287833

600 2343 200

Porche tomado en un plano

inclinado (Muestra Principal)

Calle camino a Tocayos

Colonia las Escobillas

01-Feb-10 SPI-02 Sombrerete 23.63353333 103.6287833

600 2343 3 456

Arriba de refrigerador

limpiado 15 días antes

Calle camino a Tocayos

Colonia las Escobillas

01-Feb-10 SPI-03 Sombrerete 23.63353333 103.6287833

600 2343 500 En Aspa de

Abanico

Calle camino a Tocayos

Colonia las Escobillas

01-Feb-10 SPE-04 Sombrerete 23.63353333 103.6287833

600 2343 22.5 Portón de

Cochera

Calle camino a Tocayos

Colonia las Escobillas

01-Feb-10 SPI-06 Sombrerete 23.63631667 103.6309

900 2327 140 Repisa

Calle Escobillas # 18B en Abarrotes "Pérez" Colonia

Escobillas 01-Feb-10 SPE-07 Sombrerete 23.63631667 103.6309 900 2327 174 Escalón

01-Feb-10 SPI-08 Sombrerete 23.63706667 103.63985

1792 2320 324

Arriba de refrigerador

limpiado 15 días antes

Calle Palma Colonia

Urbaneja Abarrotes "El

Mirador" 01-Feb-10 SPE-09 Sombrerete 23.63706667 103.63985 1792 2320 180 Medidor de Luz

01-Feb-10 SPI-10 Sombrerete 23.64343333 103.6428333

2352 2349 280 Televisor Calle Ejercito

Mexicano # 70 B Colonia

63

López Mateos

01-Feb-10 SPE-11 Sombrerete 23.64343333 103.6428333 2352 2349 92 Cornisa de Ventana

01-Feb-10 SPI-12 Sombrerete 23.64515 103.6452833

2663 2330 450 Estanquillo

Calle Ejercito Mexicano

Colonia López Mateos

01-Feb-10 SPE-13 Sombrerete 23.64515 103.6452833 2663 2330 125 Estanquillo

01-Feb-10 SAPI-14 San Martin 23.67422222 103.7499444 560 2541 810 Televisor Calle Allende # 11

01-Feb-10 SAPE-16 San Martin 23.67422222 103.7499444 560 2541 45 Medidor de Luz

01-Feb-10 SAPI-18 San Martin 23.67416667 103.7476667 400

2524 549 Cocina Integral Privada Hidalgo # 11

01-Feb-10 SAPE-19 San Martin 23.67416667 103.7476667 400 2524 240 Ventana Casa

01-Feb-10 SAPE-20 San Martin 23.66805556 103.7515556

680 2570 200 Rin de Automóvil Frente a

Entrada Minería México

01-Feb-10 SAPE-23 San Martin 23.6805556 103.765556

680 2569 250 Suelo Frente

entrada a Mina México

01-Feb-10 SAPI-25 San Martin 23.6871194 103.712264 3200

2446 253 Arriba De Refrigerador

01-Feb-10 Sape-26 San Martin 23.6871194 103.712264 3200

2446 5 Cornisa de Ventana

64

Anexo 4 Muestras de Polvos interiores y Exteriores de la Zona urbana de

Sombrerete, Zacatecas.

Pb Hg

Clave MUESTRA

Poblado Latitud N Longitud W Área Distancia

m µg/g µg/g

cm2

SPE-01 Sombrerete 236.335.333 103.628.783 200 600 41.9

SPI-02 Sombrerete 236.335.333 103.628.783 3456 600 88.0

SPI-03 Sombrerete 236.335.333 103.628.783 500 600 5,731 28.0

SPE-04 Sombrerete 236.335.333 103.628.783 22.5 600 374

SPI-06 Sombrerete 236.363.167 1.036.309 140 900 4,482 21.7

SPE-07 Sombrerete 236.363.167 1.036.309 174 900 2,402 4.03

SPI-08 Sombrerete 236.370.667 10.363.985 324 1,792 894

SPE-09 Sombrerete 236.370.667 10.363.985 180 1,792 495

SPI-10 Sombrerete 236.434.333 103.642.833 280 2,352 92.5

SPE-11 Sombrerete 236.434.333 103.642.833 92 2,352 502

SPI-12 Sombrerete 236.434.333 103.642.833 450 2,663 355

SPE-13 Sombrerete 236.434.333 103.642.833 125 2,663 161

SAPI-14 San Martin 237.422.222 103.899.444 810 560 1,574

SAPE-16 San Martin 237.422.222 103.899.444 45 560 2,334

SAPI-18 San Martin 237.416.667 103.876.667 549 400 336 SAPE-19 San Martin 237.416.667 103.876.667 240 400 818

SAPE-20 San Martin 236.805.556 103.765.556 200 680 1,196 0.31

SAPE-23 San Martin 236.805.556 103.765.556 250 680 14.8

SAPI-25 San Martin 236.871.194 103.712.264 253 3200 45.2

SAPE-26 San Martin 236.871.194 103.712.264 5 3200 294.7 Casa San Martin 23.670 103.479 250 450 953.4

Escuela San Martin 23.670 103.479 250 480 1,054

65

Anexo 5. Puntos de muestreo de San Martin municipio de Sombrerete Zacatecas.

A: San Martin muestras de polvos interiores y exteriores de 400-600 m. B: polvo

interiores y exteriores de 3200 m, C: suelo agrícola (Pozo 1) a 8400 m, D: suelo

agrícola (Pozo 4) a 10,650 m. todos las distancias fueron tomadas con respecto al

borde del depósito de jales.

66

Anexo 6. Imágenes de jales