ESTUDIO DE CARACTERIZACION CHARCAS DE OXIDACION DE JUNCOS

MUNICIPIO DE JUNCOS, PUERTO RICO

Marzo 2007

Preparado por:

CSA Gr o u p

CSA Group

TABLA DE CONTENIDO

1.0 INTRODUCCIÓN ..........................................................................................................................1 2.0 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DEL PROYECTO.........................................................................3 2.1 METODOLOGÍA ...........................................................................................................................6 2.2 OBJETIVOS....................................................................................................................................7 3.0 DISCUSIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS EN MUESTREO ...........................................8 3.1 AGUAS SUPERFICIALES Y SUBTERRÁNEAS.......................................................................8 3.1.1 CHARCAS DE OXIDACIÓN........................................................................................................9 3.1.2 RÍO...................................................................................................................................................9 3.1.3 AGUAS SUBTERRÁNEAS .........................................................................................................11 3.2 SUELO Y SEDIMENTOS............................................................................................................11 3.2.1 CHARCAS DE OXIDACIÓN......................................................................................................13 3.2.2 RÍO.................................................................................................................................................14 3.2.3 ALREDEDORES ..........................................................................................................................14 4.0 DISCUSIÓN SOBRE ORÍGENES NATURALES DE COMPUESTOS INORGÁNICOS ...16 5.0 CONCLUSIONES.........................................................................................................................21 6.0 RECOMENDACIONES...............................................................................................................24 7.0 REFERENCIAS............................................................................................................................25

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Concentraciones de Elementos en Suelo de Trasfondo (ASTM DS-64) Tabla 2. Concentraciones naturales de Arsénico en Rocas, Suelos y Sedimentos (Smedley & Kinniburgh, 2002)

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Localización de Estudio de Caracterización Figura 2. Mapa Geológico de Estudio de Caracterización Figura 3. Resultados de Muestreo de Agua Figura 4. Resultado de Muestreo de Suelo

LISTA DE APÉNDICES

Apéndice A. Documento de la EPA Apéndice B. “Final Juncos Oxidation Ponds Sampling Activities Report” (ERTEC 2006)

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1.0 Introducción Desde la década del 1960, la Autoridad de Acueductos y Alcantarillados (AAA) ha identificado al Río Valenciano como una fuente de abasto de agua para la Región Este Central de Puerto Rico. Desde entonces, la AAA ha llevado a cabo estudios que demuestran la viabilidad de construir una represa en el Río Valenciano y de crear un sistema seguro de almacenamiento. En la década del 1970, la Autoridad de Acueductos y Alcantarillados de Puerto Rico (AAA) adquirió una propiedad de aproximadamente 600-acres, localizada entre los barrios Ceiba Sur y Valenciano de los Municipios de Juncos y Las Piedras, respectivamente. Esta propiedad fue adquirida como parte de los terrenos a ser inundados en el proyecto del Embalse en el Río Valenciano. Posteriormente, la AAA pospuso el desarrollo de esta reserva y alquiló una porción de estos terrenos a los dueños anteriores, permitiendo la construcción y operación de dos (2) charcas de oxidación para uso agrícola, en una extensión de terreno de aproximadamente 2.8 cuerdas. Investigaciones posteriores conducidas por la AAA y la Junta de Calidad Ambiental (JCA) demuestran que en estas charcas se depositaron desperdicios industriales, en violación a las leyes y reglamentos federales y estatales. En el año 2000, la Autoridad para el Financiamiento de la Infraestructura (AFI) comisionó iniciar el proceso de planificación ambiental para la construcción de la represa del Río Valenciano, como parte del Proyecto Acueducto Regional del Este Central. La AFI comisionó a la compañía ERTEC realizar un estudio detallado de las condiciones existentes en el área donde ubican las charcas de oxidación y sus alrededores. El estudio se realizó para determinar el grado y la extensión de los impactos ambientales de suelo y agua, como producto de las actividades descritas anteriormente. El propósito principal de este estudio, titulado “Sampling and Analysis Report for Juncos Oxidation Pond (ERTEC, 2000)”, consistió en identificar y cuantificar los impactos en el suelo, sedimentos, sub-sedimentos, agua superficial y aguas subterráneas, que pudieran afectar los recursos de agua potable del área. El estudio reveló que existe contaminación menor de los sedimentos con metales y concentraciones altas de nutrientes y orgánicos en las aguas. Este estudio encontró que la mayoría de los compuestos analizados no excedieron los niveles de acción (“action levels”) establecidos por la Agencia de Protección Ambiental Federal (EPA, por sus siglas en inglés), por lo que no se consideró un problema mayor. En el 2004, la Región 2 de la Agencia de Protección Ambiental Federal (EPA, por sus siglas en ingles) comisionó a la Junta de Calidad Ambiental (JCA) a realizar una inspección del área de las charcas de oxidación, con el propósito de caracterizar las condiciones existentes en el lugar. Este estudio, realizado por la JCA en el 2004, consistió en muestrear y analizar suelo, sedimentos, sub-sedimentos, agua de las charcas de oxidación y sus alrededores. Este lugar fue incluido en el pre-listado de la EPA de lugares contaminados. Luego de una evaluación de los resultados de la investigación de

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la JCA, la División de Superfondo de la EPA removió el lugar de las charcas de oxidación del pre-listado de áreas contaminadas (Apéndice A). En 2006, a solicitud de la JCA, y con el propósito de confirmar los resultados anteriores utilizando un protocolo de muestreo y análisis aprobado por la propia JCA, se realizó otro programa de muestreo en esta área. Basándonos en los resultados del muestreo de ERTEC del 2000 y el de la JCA en el 2004, se prepara el presente Estudio de Caracterización.

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2.0 Descripción del Área del Proyecto El área bajo estudio ubica en el Barrio Ceiba Sur del Municipio de Juncos. La Figura 1, presenta el plano de localización del lugar. Esta facilidad cubre un área aproximada de 2.8 cuerdas. En el área se encuentran unas estructuras de hormigón abandonadas y dos charcas de oxidación. En el pasado las estructuras encontradas fueron utilizadas como clínica veterinaria y en las charcas de oxidación se depositaban los desperdicios productos del manejo de esta clínica, mayormente agrícolas. Sin embargo, los dueños anteriores permitieron el depósito de desperdicios industriales, provenientes de industrias donde se manufacturaban refrescos y comestibles. Las características físicas del área del proyecto se discuten a continuación:

Topografía La topografía del área es mayormente accidentada y los terrenos circundantes se consideran mayormente montañosos. La elevación máxima aproximada en el área bajo estudio es de 105 metros sobre el nivel promedio del mar. La elevación mínima es de aproximadamente 95 metros sobre el nivel promedio del mar. El área posee un gradiente hacia el Sur-Suroeste. Los terrenos drenan hacia el Río Valenciano. Geología El área bajo estudio ubica dentro de la Región Aguas Buenas - Juncos, donde subyacen mayormente rocas intrusivas, volcaniclásticas, lavas y en menor cantidad rocas metamórficas y calizas. Este complejo de rocas está sobrepuesto por depósitos superficiales de origen aluvial. En esta Región se pueden encontrar depósitos de hierro y cobre, entre otros metales. Conforme con el Servicio Geológico Federal (USGS, por sus siglas en ingles), en el Cuadrángulo Geológico Preliminar de Juncos, Puerto Rico, realizado por Carl H. Broedel, 1961 (MAP I-326), el área bajo estudio ubica sobre la formación de rocas intrusitas conocida como granodiorita (TKgd), como se puede ver en la Figura 2. Estas rocas intrusitas son de origen plutónico y son regionalmente asociadas con el Batolito de San Lorenzo.

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Una breve descripción de esta formación se incluye a continuación:

- TKgd Granodiorita, roca de color gris claro a rosa claro, de grano mediano a grueso, compuesta mayormente de los siguientes minerales; oligoclasa-andesida, feldespato, cuarzos, plagioclasas, ortoclazas, hornablenda y biotita. También en menor grado se encuentran los siguientes minerales: magnetita, apatita, microclima, zirconio, y corundeno. Localmente se degrada en diorita cuárzica.

Conforme con Carl H. Broedel, en el cuadrángulo geológico de Juncos (USGS, Mapa I-326) se encuentra el depósito de hierro más grande en Puerto Rico. Varias investigaciones / exploraciones de minerales se estuvieron realizando en este cuadrángulo entre los años 1904 al 1951, para buscar yacimientos de minerales. Como parte de una investigación llevada a cabo en el 1954, por la compañía Caguas Copper Co., se realizaron análisis espectrográficos a distintas muestras de rocas del cuadrángulo, donde se detectaron presencia de los siguientes componentes: aluminio, hierro, magnesio, calcio, potasio, manganeso, titanio, plata, arsénico, bario, bismuto, cobre, cromo, cobalto, galio, lantano, molibdeno, níquel, plomo, antimonio, estroncio, escalo, vanadio, tungsteno, cinc y zirconio. Hidrogeología

El valle del Río Valenciano, donde ubica el área bajo estudio, es uno angosto, compuesto principalmente de granodiorita. Las cantidades de aluvión en este valle no son significativas. El agua subterránea ocurre en las zonas fracturadas y meteorizadas de la granodiorita. Barrenos realizados a los largo del área de la represa propuesta muestran que el área meteorizada tiene un espesor que varía entre 0 a 13 pies. Los niveles de agua registrados en los barrenos en el área bajo estudio muestran que el nivel freático generalmente sigue la topografía del valle y se encuentra bajo los 12 pies de profundidad. El área de saturación máxima tiene un espesor de 4.9 pies. El flujo y la gradiente del agua subterránea siguen la geometría del valle a través de la zona meteorizada, con cantidades menores de flujo a través de fracturas y juntas en la roca.

2.1 Metodología

El Apéndice B contiene el Informe de las Actividades de Muestreo del Área de las Charcas de Oxidación de Juncos, Puerto Rico, realizado por la compañía ERTEC durante el 2006. En este documento se describe los métodos utilizados para ejecutar las actividades de campo necesarias para la investigación necesaria para este estudio de caracterización. Esta investigación incluyó los siguientes componentes:

• Diagrama de localización de los puntos de muestreo

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• Accesos al área de muestreo

• Programa de muestreo de suelo

• Programa de muestreo de agua subterráneas

• Programa de muestreo de aguas superficiales en el área de las charcas y en

el Río Valenciano

• Programa de muestreo de los sedimentos y sub-sedimentos del área de las

charcas y del Río Valenciano.

Los métodos descritos en este documento son consistentes con el Plan de Muestreo aprobado por la JCA, para este proyecto. Durante la investigación, la compañía ERTEC realizó el muestreo y la investigación de campo. La compañía EQ Lab realizó los análisis de las muestras tomadas. La metodología utilizada por ambas compañías y los resultados de los análisis de las muestras, se incluyen en el Apéndice B. 2.2 Objetivos El propósito principal de este Estudio es caracterizar las charcas de oxidación y sus alrededores para determinar si es necesario establecer un Plan de Acción para la limpieza del lugar previo al desarrollo del embalse propuesto. Los objetivos específicos de este Estudio fueron:

• Identificar y cuantificar la ocurrencia de componentes incluidos en “USEPA Target Compound List (VOC’s and Semi-VOC’s)” y en los “USEPA Target Analyte List” (Aluminio, Antimonio, Arsénico, Bario, Cromo, Hierro, Manganeso, Mercurio, Plomo, Talio y Vanadio) en la aguas y suelos tanto en el área de las charcas de oxidación como en sus alrededores.

• Confirmar la presencia y concentración, si alguna, de compuestos previamente detectados.

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3.0 Discusión de Resultados Obtenidos en Muestreo

Durante el Estudio se recolectaron muestras de 24 puntos, entre las que se encuentran aguas superficiales, aguas subterráneas, sedimentos y sub-sedimentos. Para facilitar el análisis y la comparación de estos resultados en esta sección discutiremos la metodología general de los trabajos realizados para cada componente de muestreo. 3.1 Aguas Superficiales y Subterráneas Los análisis de las muestras de agua tomadas se compararon contra los parámetros “Preliminary Remediation Goals (PRG’s)” de la EPA para agua potable, ya que no existen parámetros comparativos para aguas crudas y/o superficiales. También se utilizaron los Estándares de Calidad de Agua de la JCA (Inventario de Calidad de Agua y Listado de Aguas “Impares”, JCA Mayo 2004) para comparar los resultados de agua superficial y aguas subterráneas. Como resultado de los análisis realizados encontramos lo siguiente: Los compuestos orgánicos volátiles no fueron detectados en ninguna de la muestras. Los siguientes compuestos orgánicos semi-volátiles fueron detectados (resultado es mayor al nivel de detección del método analítico), pero no excedieron los criterios comparativos establecidos:

• Di(2-ethylhexyl)phthalate o Muestra de agua SS-1 (a 6 pies de profundidad6 pies de profundidad)

Los siguientes compuestos inorgánicos se detectaron (resultado es mayor al nivel de detección del método analítico) en los análisis de las muestras de agua:

• Aluminio • Arsénico • Bario • Cromo • Hierro

• Plomo • Magnesio • Manganeso • Mercurio • Vanadio

Para facilitar la discusión de los resultados, comenzaremos presentando los resultados de las muestras de las aguas superficiales en las charcas y el río y las aguas subterráneas. Los resultados se compararon con las muestras obtenidas en el Estudio realizado por ERTEC, 2000. La Figura 3 muestra las tablas comparativas con los resultados obtenidos en este muestreo (2006) y los datos obtenidos en el estudio del 2000 (ERTEC).

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3.1.1 Charcas de Oxidación

• En la charca de oxidación principal se muestrearon tres (3) puntos (SS-1, SS-4 & SS-8) y un (1) punto en la charca secundaria (SS-10). Se tomaron muestras entre 0.33 pies y 1.4 pies (10%) de profundidad, entre 1.2 pies y 7.0 pies (50%) de profundidad y entre 3.0 pies y 12.6 pies (90%) de profundidad, respectivamente, en todos los puntos.

• Los resultados de los análisis de las muestras en la charca principal demostraron que los mismos se encontraban bajo los límites de detección o por debajo de los criterios comparativos de los PRG’s para agua potable.

• Los análisis de las muestras tomadas en la charca secundaria demostraron que los parámetros de aluminio, hierro, manganeso y vanadio excedieron los criterios comparativos establecidos en los PRG’s para agua potable en las muestras tomadas a 1.66 pies (50%) de profundidad y a 3.00 pies (90%) de profundidad.

• Comparando estos resultados con los obtenidos en el muestreo realizado por ERTEC (2000), se encontró que para la mayor parte de los parámetros estudiados hubo una disminución considerable de las concentraciones de metales presentes en las aguas superficiales de las charcas. La Figura 3 incluye los resultados analíticos de ambos muestreos.

• La disminución de las concentraciones de metales adjudica al proceso de oxidación natural que ocurre en estos tipos de ambientes. Aquí los metales se oxidan, se unen y se precipitan formando otros compuestos. Una descripción más detallada de este proceso se describe en la Sección 4.0 de este documento.

3.1.2 Río

• Se muestrearon cuatro (4) puntos a lo largo del cauce del Río Valenciano (SS-9, SS-12, SS-14 y SS-15).

• Los resultados de los análisis de las muestras se encontraron bajo los límites de detección o por debajo de los criterios comparativos establecidos por los PRG’s.

• Comparando estos resultados con los obtenidos en el muestreo realizado por ERTEC (2000), se encontró que en la gran mayoría de los puntos hubo un aumento en las concentraciones de metales en las aguas superficiales del río, incluyendo en la muestra tomada aguas arriba del área donde localizan las charcas. Sin embargo, NO se sobrepasaron los criterios comparativos de PRG’s para agua potable en ningún parámetro.

• Este incremento en las concentraciones se adjudica a las actividades humanas que están ocurriendo aguas arriba del área bajo estudio, relacionadas con deforestación, construcciones, actividades agrícolas, urbanismo, entre otras. Para evitar que estas actividades afecten el área y, por ende, la calidad del agua, se está preparando un Plan de Manejo de la Cuenca del Río Valenciano.

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3.1.3 Aguas Subterráneas

• Se tomaron muestras de agua subterránea en cinco (5) pozos de monitoría existentes (MW-1, MW-2, MW-3, MW-6 y MW-BG). Las estaciones de muestreo se localizaron en los alrededores de ambas charcas y la estación de trasfondo (MW-BG) al Noreste del área de las charcas de oxidación.

• Los análisis de las muestras tomadas en los pozos de monitoría demostraron que los parámetros de aluminio, arsénico, cromo, hierro, plomo, manganeso y vanadio excedieron los criterios comparativos establecidos en los PRG’s para agua potable. Cabe destacar que las concentraciones más altas de estos parámetros fueron observadas en la muestra de trasfondo (MW-BG).

• Comparando estos resultados con los obtenidos durante el muestreo realizado por ERTEC (2000), se encontró que en la gran mayoría de las estaciones de muestreo se observa un aumento en las concentraciones de metales en las aguas subterráneas, incluyendo en la muestra tomada en la estación de trasfondo.

• Los resultados de trasfondo muestran que las concentraciones de estos metales son de procedencia natural en la zona. Este aumento en las concentraciones de metales se atribuye al proceso natural de descomposición de la roca, al meteorizarse, y a la composición de ésta. Esto ocasiona que los metales, los cuales son parte de la roca madre, ganen acceso al sistema de aguas subterránea durante el proceso de recarga del acuífero.

3.2 Suelo y Sedimentos En esta sección discutiremos los resultados obtenidos en las muestras de sedimentos y sub-sedimentos del área de las charcas y el río y las muestras de suelo del área de los alrededores. Los resultados se compararon con las muestras obtenidas por ERTEC (2000). La Figura 4 muestra las tablas comparativas con los resultados obtenidos en este muestreo (2006) y los obtenidos en el estudio del 2000 (ERTEC). Los análisis de las muestras de suelo, sedimentos y sub-sedimentos tomadas se compararon contra los estándares o criterios de PRG’s y los de “Soil Screening Levels (SSL’s)”. Como resultado a los análisis realizados encontramos:

• Los compuestos orgánicos volátiles no fueron detectados en ninguna de la muestras.

• Los siguientes compuestos orgánicos semi-volátiles fueron detectados (resultado es mayor al nivel de detección del método analítico), pero NO se encontraron sobre los criterios comparativos establecidos:

• Di(2-ethylhexyl)phthalate

o Muestra de suelo MW-BG (8-10”)

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• Tolueno o Muestra de sedimentos SS-1 o Muestra de sub-sedimento SUB-4 (DUP)

• Nitrobenceno

o Muestra de suelo MW-2 (4-6’) No se encontró evidencia de migración, tanto vertical como horizontal, de estos compuestos en la zona. Por su característica volátil, se atribuye la presencia de estos componentes a una contaminación cruzada durante el proceso de muestreo. Los compuestos inorgánicos que se detectaron (resultado es mayor al nivel de detección del método analítico) en los análisis de las muestras de suelo y sedimentos fueron:

• Aluminio • Arsénico • Bario • Cromo • Hierro

• Plomo • Magnesio • Manganeso • Mercurio • Vanadio

Los resultados de los análisis de las muestras de sedimentos, sub-sedimentos y suelos se discuten a continuación: 3.2.1 Charcas de Oxidación

• En las charcas de oxidación se muestrearon tres (3) puntos en la charca principal (SS-1, SS-4 y SS-8) y un (1) punto en la charca secundaria (SS-10). Se tomaron muestras de sedimentos y sub-sedimentos, respectivamente, en todos los puntos (SUB-1, SUB-4, SUB-8 y SUB-10, respectivamente).

• Los análisis de las muestras tomadas en la charca principal demostraron que en la mayoría de las estaciones las concentraciones de metales estaban por debajo de los límites de detección o por debajo de los criterios comparativos de los PRG’s. El único parámetro que se excedió fue el de arsénico, en las muestras SS-1, SS-4, SUB-1, SUB-4 y SUB-4 (DUP). Sin embargo, las concentraciones encontradas no excedieron los criterios comparativos establecidos para este parámetro en los SSL’s.

• Los resultados de los análisis de las muestras tomadas en la charca secundaria demostraron que la mayoría de los parámetros analizados se encontraron bajo los límites de detección o estaban por debajo de los criterios comparativos establecidos en los PRG’s.

• Comparando estos resultados con los obtenidos durante el muestreo realizado por ERTEC (2000), se encontró que para la mayoría de los parámetros analizados se observa una disminución considerable en las

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concentraciones de metales presentes en los sedimentos y sub-sedimentos de ambas charcas.

• El aumento en las concentraciones del parámetro de arsénico en varias de las muestras de sedimentos y sub-sedimentos de la charca principal obedece al proceso de atenuación natural de este metal. El arsénico, durante el proceso de atenuación natural pasa por un proceso de oxidación, durante el cual se une a otros metales, tales como hierro, lo que hace que el mismo se precipite y se acumule. Esto ocasiona que existan áreas donde este metal se concentre. Una descripción más detallada de este proceso se incluye en la Sección 4.0 de este documento.

3.2.2 Río

• Se muestrearon cuatro (4) puntos a lo largo del cauce del Río Valenciano (SS-9, SS-12, SS-14 y SS-15).

• Los análisis de las muestras demostraron que los mismos se encontraban bajo los límites de detección o por debajo de los criterios comparativos establecidos por los PRG’s.

• No se puede realizar una comparación con el muestreo realizado por ERTEC (2000), ya que en éste año no se tomaron muestras de suelos, sedimentos y/o sub-sedimentos en el área del río.

3.2.3 Alrededores

• Se tomaron muestras de suelo en ocho (8) puntos alrededor de las charcas, incluyendo dos (2) estaciones de trasfondo (S-3, S-10, S-15, S-24, MW-2, MW-6, BG-01 y MW-BG). Estas muestras se tomaron a profundidades entre: (0-2’), (2-4’), (4-6’), (6-8’), (8-10’) y (10-12’). Las muestras de trasfondo se tomaron en un área al Norte de la propiedad (BG-01) y al Noreste de las charcas de oxidación (MW-BG)

• Los análisis demostraron que el parámetro de arsénico excedió los criterios comparativos establecidos en los PRG’s en todas las muestras tomadas. Sin embargo, el límite de arsénico establecido en los SSL’s fue excedido solamente en las muestras tomadas en el punto S-24, entre las profundidades (2-4’), (4-6’), (6-8’) y de (8-10’). En las muestras de trasfondo (BG-1 y MG-BG) se observan concentraciones de arsénico relativamente altas (3.07 mg/kg – 68.6 mg/kg) en comparación con los demás estaciones muestreadas, con excepción de la estación S-24.

• Comparando estos resultados con los obtenidos durante el muestreo realizado por ERTEC (2000) se encontró que para la mayoría de los metales analizados, con excepción de arsénico, se observa una disminución considerable, comparando ambos resultados con los criterios establecidos en los PRG’s.

• El arsénico en la zona es de ocurrencia natural y su presencia en las muestras obtenidas se adjudica a los procesos naturales de erosión y

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meteorización de la roca del área, la cual es una granodiorita. Una descripción más detallada de este proceso se incluye en la Sección 4.0 de este documento.

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4.0 Discusión sobre Orígenes Naturales de Compuestos Inorgánicos En la naturaleza existen todo tipo de elementos, componentes y compuestos presentes en distintas concentraciones. El área donde ubica el proyecto no es la excepción, como lo demuestran los resultados analíticos obtenidos durante los muestreos realizados por ERTEC (2000) y por CSA (2006). Dentro de los componentes encontrados están: aluminio, arsénico, bario, hierro, manganeso y vanadio. La presencia de estos metales en esta zona está altamente relacionada con la geología del área, como lo indica Carl H. Broedel, en el Cuadrángulo Geológico Preliminar de Juncos, Puerto Rico (USGS, Mapa I-326, 1961). Durante la formación de las rocas, varios elementos, incluyendo metales, forman uniones con otros para formar minerales. Estos elementos se encuentran en la masa magmática. Una vez el flujo magmático pasa a formar parte del proceso de formación rocosa, los mismos se unen y se comienza a formar combinaciones de minerales, los cuales a su vez comienzan a formar distintos tipos de rocas, dependiendo los factores químicos y físicos presentes al momento durante este proceso. Durante el ciclo de las rocas, estos minerales sufren cambios y alteraciones de su estructura, debido a cambios químicos, físicos, de presión y por meteorización (David J. Vaughan, 2006). La distribución de estos metales en la naturaleza y su efecto en la salud humana ha sido motivo de continuos estudios, de aquí que se hayan establecido varios parámetros para minimizar el impacto de los mismos en la salud humana. Una de las organizaciones que se ha mantenido estudiando esto es la ASTM Internacional. Esta es una organización internacional sin fines de lucro que crea normas para productos, materiales, etc., las cuales son utilizadas por agencias, compañías y público en general alrededor del Mundo. Conforme con el ASTM DS-64, estos elementos (metales) están presentes en los suelos nativos a concentraciones mayores que las establecidas por los PRG’s, como lo demuestra la siguiente tabla.

Tabla 1. Concentraciones de Elementos en Suelo de Trasfondo (ASTM DS-64)

Compuesto Rango

(ppmw) Concentraciones Máximas

Detectadas Suelo/Sedimento/

Sub-sedimento (mg/Kg)

Concentraciones Máximas Detectadas

Agua Subterránea/Aguas Superficiales

(mg/L) Aluminio 700 - >100,000 44,466 (Suelo) 155 (Agua Subterránea) Arsénico <0.1 – 97 68.6 (Suelo) 0.269 (Agua Subterránea) Bario 10 – 5000 118 (Sedimento) 1.87 (Agua Subterránea) Cromo 1 – 2000 10.3 (Sub-sedimento) 0.159 (Agua Subterránea) Hierro 100 - >100,000 43,405 (Suelo) 186 (Agua Subterránea) Plomo <10 – 700 7.32 (Suelo) 0.069 (Agua Subterránea) Manganeso <1 – 7000 5354 (Suelo) 7.9 (Agua Subterránea) Talio No disponible 3.83 (Sedimento) No detectado Vanadio <7 – 500 99.2 (Suelo) 0.43 (Agua Subterránea)

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Ninguna de las concentraciones de estos elementos encontradas durante el muestreo de este estudio excedieron las concentraciones establecidas en esta tabla. Entre los elementos presentes en los alrededores del área bajo estudio se encontró arsénico en concentraciones en exceso a los criterios comparativos establecidos en los PRG’s. En los últimos años ha surgido una preocupación con las concentraciones de este elemento y la salud. En esta sección se incluye una breve descripción de este metal, sus usos y los efectos a la salud (Smedley & Kinniburgh, 2002). El área donde ubica el proyecto ha sido afectada por la actividad humana, principalmente por la actividad agrícola. Esto ocasiona que ocurran los procesos de meteorización de la roca y erosión de los suelos. Estas actividades afectan la movilidad de arsénico en la zona. Se ha detectado presencia de arsénico en otros lugares en la Isla; en la Zona Central, el la Zona Oeste y en la Zona Este. Esto se debe a las formaciones de rocas ígneas que afloran en estas zonas. Esto se demuestra en el Informe de Inventario de Calidad de Agua de la JCA, de mayo de 2004, donde se detectó presencia de arsénico en la mayoría de los cuerpos de agua. La presencia de arsénico en estas áreas se debe a: erosión por exposición de los suelos, labores agrícolas, procesos industriales, entre otros. En estas áreas se localizan la mayoría de los embalses de agua cruda de la Isla, tales como Río Guayanilla, Río Grande de Arecibo, Río Culebrinas, Río La Plata, Río Grande de Loiza, Río Guajataca, Río Tanamá, Río Caonillas, Río Espíritu Santo, Río Humacao, Río Fajardo, Río Portugués, Río Grande de Patillas, Río Maunabo, entre otros. Arsénico (As) es un elemento del grupo Va de la tabla periódica, el cual puede combinarse fácilmente con muchos elementos y tiene la habilidad de cambiar de color, comportamiento, reactividad y toxicidad. El arsénico no entra fácilmente como sustituto en las estructuras de los minerales más comunes que forman las rocas. El arsénico es encontrado mayormente como mineral donde el As ocurre como un anión, dión (As2) o como un anión de arsénico sulfúrico (AsS); estos aniones están unidos a metales tales como hierro, cobalto o níquel (ej. FeAs2, FeAsS, CoAsS). También puede ocurrir en componentes menores en el mineral sulfúrico común conocido como pirita, común en las rocas ígneas y conocido como oro de tontos. Cuando estos minerales primarios son expuestos en o cercano a la superficie de la Tierra, ocurren alteraciones ocasionadas por las reacciones con la atmósfera y el agua produciéndose óxidos de arsénico simples o fases más complejas que contienen varios metales combinados con arsénico, oxígeno y otros aniones. Un gran número de minerales de arsénico secundario son producidos de esta manera. En la Tabla 2 se muestran las concentraciones naturales de arsénico en las rocas, sedimentos y suelos.

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Tabla 2. Concentraciones naturales de Arsénico en Rocas, Suelos y Sedimentos (Smedley & Kinniburgh, 2002)

Tipo de rocas/suelos/sedimentos

Concentración Promedio de As (mg/kg)

Rango de concentración de As (mg/kg)

Basalto 2.3 0.18-113 Andesita 2.7 0.5-5.8 Granito 1.3 0.2-15 “Slate / phyllite” 18 0.5-143 Lodolitas / “marine shale” 3-15 <490 Areniscas 4.1 0.6-120 Calizas / dolomitas 2.6 0.1-20.1 Evaporitas 3.5 0.1-10 Carbón -- 0.3-35,000 Sedimentos de río (promedio anual)

5 --

Sedimentos en las márgenes continentales

-- 2.3-8.2

Suelos orgánicos 13 2-36 Suelos sulfatados ácidos (Canadá)

-- 1.5-45

El arsénico se encuentra en forma natural en pequeñas concentraciones. El mismo se encuentra en los suelos y minerales, y puede acceder el aire, el agua y los suelos a través de polvo que es arrastrado por los vientos y por las escorrentías. El arsénico en la atmósfera proviene de varias fuentes: erupciones volcánicas, microorganismos que liberan metil-arsénicos y la actividad humana. La mayoría del arsénico es encontrado junto con minerales de azufre como la arsenopirita (AsFeS), el realgar y la orpimenta. Ninguno se extrae como tal debido a que son productos secundarios del proceso de refinamiento de los yacimientos de otros metales, como cobre y plomo. Arsénico es un componente extremadamente difícil de convertir en un producto soluble en agua o volátil y es un componente de movilidad natural relativamente limitada (Peggy A. O’Day, 2006). Esto básicamente significa que grandes concentraciones no ocurrirán en un lugar específico. Arsénico no se puede mover fácilmente si está inmóvil. Debido a las actividades humanas, mayormente a través de la minería y fundación, el arsénico naturalmente inmóvil se moviliza y puede que se encuentre en lugares que naturalmente no existía. El arsénico normalmente no reacciona con agua en ausencia de aire. No reacciona con aire seco, pero cuando entra en contacto con aire húmedo forma una capa. Un ejemplo de un compuesto de arsénico que reacciona con agua es la orpimenta Este es un compuesto amorfo de arsénico. El mecanismo de reacción es el siguiente:

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As2S3 + 6H2O -> 2H3AsO3 + 3H2S En agua, el arsénico participa de reacciones de oxidación y reducción, coagulación y adsorción. La adsorción de arsénico por partículas finas en agua y la precipitación con aluminio o con hidróxidos de hierro ocasiona que el arsénico entre en los sedimentos. Luego de un tiempo, arsénico se puede disolver nuevamente y como consecuencia de una reacción de reducción. Como mencionáramos antes, el elemento arsénico es relativamente insoluble, aún cuando compuestos que contengan arsénico se puedan disolver de manera más sencilla. Los compuestos de arsénico son abundantes en la corteza terrestre. El arsénico proveniente de rocas meteorizadas y de suelos se disuelve en el agua subterránea. Las concentraciones de arsénico en el agua subterránea son particularmente altas en áreas de actividad geotermal. En ecosistemas acuáticos el arsénico inorgánico derivado de las rocas, como lo son el trióxido de arsénico (As2O3), la orpimenta (As2S3), la arsenopirita (AsFeS) y el realgar (As4S4) prevalece. Hoy en día, concentraciones altas de arsénico son encontradas en las aguas superficiales y subterráneas en distintas partes del mundo, lo cual representan un peligro potencial para la salud humana. Debido a que arsénico típicamente está presente en las aguas naturales a bajas concentraciones (de micromolar a nanomolar), su comportamiento de adsorción y liberación de las superficies de los minerales juega un papel importante en las regulaciones de las concentraciones de arsénico en las aguas subterráneas y superficiales; la no-predictibilidad de las concentraciones de arsénico no tiene un patrón definido. Arsénico se encuentra como arsenitos y arseniatos en la naturaleza. Ambos, arsenitos y arseniatos, poseen una fuerte dependencia de pH durante el proceso de adsorción, lo que lo hace afín con hidróxido de hierro y minerales de oxi-hidróxido. Las superficies de estos óxidos de hierro en los minerales detríticos son fuertes y son agentes adsorbentes importantes de arsénico en aguas subterráneas, lo que lo ha convertido en una técnica de remediación para la remoción de arsénico. Otros minerales adsorbentes, como las arcillas, los oxi-hidróxidos de aluminio y los óxidos de manganeso, también pueden adsorber arsénico. Otro factor que esta presente en las condiciones ambientales es el papel que juegan los microorganismos en los procesos de oxidación y reducción de los compuestos inorgánicos, tales como: arsénico, nitrógeno, hierro y manganeso. Nuevos microorganismos que utilizan arsenitos y arseniatos como base para su metabolismo han sido descubiertos, lo que juega un papel importante en regular la cinética de las reacciones de oxidación y reducción en el medio ambiente. Recientes estudios demuestran los roles de control importantes que juegan el hierro y el sulfuro en la toma y liberación de arsénico en soluciones, y la interrelación compleja de los procesos de adsorción y liberación, cambios en los estados de oxidación y la estabilización de los minerales, y la razón de estos procesos como medio en las actividades microbiológicas en los ambientes superficiales y subterráneos.

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Este proceso de atenuación natural se pudo observar en los resultados obtenidos en las muestras de agua superficial obtenidas en el área bajo estudio, como se demuestra en la Figura 3. A través de la historia de la humanidad el arsénico ha estado presente en una u otra forma. El mismo ha sido utilizado tanto como un medicamento y como un veneno, en la metalurgia, para decoración y pigmentación, en pirotecnia, en las guerras y en la agricultura. El compuesto de arsénico se utiliza en la fabricación de tipos especiales de cristales, como un preservativo de madera y en los últimos años, como el semiconductor arseniato de galio, el cual posee la habilidad de convertir corriente eléctrica en luz láser. El arseniato AsH3 se ha convertido en un gas impurificante importante en la industria de las microfichas. Arseniato de cobre (Cu3(AsO4)2.4H2O) es aplicado como pesticida en la vinicultura, pero su uso esta actualmente prohibido en muchas naciones. Paxita (CuAs2) es un insecticida y fungicida. El arsénico es utilizado en distintas formas y puede ganar acceso a los distintos tipos de cuerpos de aguas. Grandes cantidades de arsénico liberadas por actividades volcánicas y por actividades de microorganismos son relativamente pequeñas cuando las comparamos con las cantidades liberadas por ejemplo por la combustión de combustible fósil. El arsénico metálico es procesado en plomo o en aleaciones de cobre, para aumentar la dureza. El arsénico ha sido y sigue siendo utilizado con propósitos médicos. En el siglo 19 soluciones acuosas de arsénico potásico (conocido como solución Fowler) era aplicado para tratar condiciones de asma bronquial crónica y otras enfermedades. En los comienzos del siglo 20 otros compuestos de arsénico fueron utilizados para tratar el sífilis. Actualmente se esta estudiando el efecto del arsénico en tratar o curar la enfermedad del sueño y leucemia. A pesar de su efecto tóxico, las uniones de arsénico inorgánico ocurren naturalmente en pequeñas cantidades. Los humanos pueden exponerse a arsénico a través de las comidas, el agua y el aire. La exposición, también, puede darse a través de la piel cuando entra en contacto con suelo o agua que contengan arsénico. Los niveles de arsénico en la comida son relativamente bajos. El arsénico es un elemento traza (“trace element”) esencial para los animales, y quizás para los humanos, aún cuando la cantidad máxima que se requiere es menor que 0.01 mg/día (miligramos por día). La remoción de arsénico del agua se puede realizar de varias maneras. Entre las opciones actuales existentes se encuentran: remoción por intercambio de iones; filtración a través de membranas; coagulación con hierro y aluminio. El agua potable contiene mayormente arsénico inorgánico (arsenito o arseniato), de forma tal que se puede determinar las concentraciones de arsénico totales. El distinguir entre el tipo de arsénico es irrelevante. El remover arsénico de los suelos puede lograrse mediante la siembra de helechos para bio-remediación.

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5.0 Conclusiones Basado en lo anteriormente expuesto, se puede concluir lo siguiente:

1. Se utilizaron los criterios comparativos de PRG’s para agua potable, como medida de comparación, ya que no existen parámetros para aguas crudas.

2. La mayoría de las concentraciones de metales estaban por debajo de los limites de detección del método analítico utilizado o estaban por debajo de los criterios comparativos de los PRG’s para agua potable en las muestras tomadas en las aguas superficiales (charcas y río).

3. En el área bajo estudio no se detectó la presencia de arsénico en las aguas superficiales, las cuales incluye el área de las charcas de oxidación y el río. Sí se detectó la presencia de arsénico en las aguas subterráneas del área, incluyendo en las muestras de trasfondo, obtenidas de varios pozos de monitoría.

4. Comparando estos resultados con los obtenidos durante el muestreo realizado por ERTEC (2000), se encontró que en la gran mayoría de las muestras obtenidas hubo una disminución considerable en las concentraciones de metales presentes en las aguas superficiales de las charcas.

5. Las concentraciones de los parámetros presentes en las muestras de agua superficial de las charcas están por debajo de los criterios comparativos de PRG’s, con excepción de hierro, manganeso y vanadio, los cuales se detectaron en las muestras de agua tomadas en la segunda charca a 1.66 pies (50%) de profundidad y a 3.0 pies (90%) de profundidad. Los criterios de comparación utilizados son para agua potable y no para aguas crudas.

6. La ubicación de las charcas permite que el agua de escorrentía de los alrededores gane acceso a las mismas, lo que ocasiona que los sedimentos sean arrastrados hacia éstas. Esto especialmente ocurre en la segunda charca, ya que la misma ubica en una zona baja del área. La presencia de metales, entre ellos hierro, manganeso y vanadio, es típica de la formación geológica de la zona.

7. Los análisis de las muestras de aguas subterráneas tomadas en los pozos de monitoría demostraron que los parámetros de aluminio, arsénico, cromo, hierro, plomo, manganeso y vanadio excedieron los criterios comparativos establecidos en los PRG’s para agua potable. Cabe destacar que concentraciones más altas fueron observadas en la muestra tomada en la estación de trasfondo (MW-BG). Esto confirma la presencia natural de estos metales en la zona.

8. La mayoría las concentraciones de metales no se detectaron o estaban por debajo de los criterios comparativos de los PRG’s en las muestras tomadas en los sedimentos y sub-sedimentos del área de las charcas y el río. El único parámetro que se excedió fue el de arsénico en dos puntos del área de la charca principal (SS-1 y SS-4), sin embargo, estas concentraciones no excedieron el límite establecido en los SSL’s. La presencia de arsénico en estos dos lugares de muestreo se debe al proceso de atenuación natural que ha

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estado experimentando esta área, donde el mismo se oxida junto con otros metales y se precipita.

9. Los resultados de las muestras de sedimento y sub-sedimentos obtenidos en la charca secundaria mostraron la NO presencia de arsénico.

10. Comparando estos resultados con los obtenidos durante el muestreo realizado por ERTEC (2000) con este muestreo, se observó una disminución considerable en las concentraciones de la mayoría de los metales presentes en los sedimentos y sub-sedimentos de las charcas.

11. Los resultados de los análisis de las muestras de suelo en los alrededores demostraron que el parámetro de arsénico excedió los criterios comparativos establecidos en los PRG’s en todas las muestras tomadas. Sin embargo, el límite de arsénico establecido en los SSL’s fue excedido solamente en las muestras tomadas en el punto S-24, entre las profundidades (2-4’), (4-6’), (6-8’) y de (8-10’). Comparativamente, con excepción de el punto S-24, las muestras de trasfondo (BG-1 y MW-BG) demostraron concentraciones de arsénico relativamente altas, comparadas con los demás puntos.

12. Comparando estos resultados con los obtenidos durante el muestreo realizado durante el 2000 (ERTEC) con este muestreo, se encontró que la gran mayoría de las concentraciones de metales, con excepción de arsénico, ha ocurrido una disminución considerable de los mismos.

13. El punto S-24 está localizado en la zona más baja del área bajo estudio y recibe la influencia de las escorrentías y del agua subterránea del área. El agua subterránea sigue el patrón de flujo de las aguas superficiales, establecido por la topografía del área.

14. Aún cuando el punto S-24 se encuentra aguas debajo de la charca secundaria, la misma no mostró presencia de arsénico, por lo que la presencia de arsénico en el punto S-24 proviene de los alrededores y no del área de las charcas.

15. Durante el muestreo se confirmó que el agua superficial, tanto de las charcas como del río, no contiene presencia de arsénico. Esto demuestra que no existe una interrelación directa vertical hacia arriba entre el agua subterránea y el agua superficial del área. En el área el nivel freático se encuentra por debajo de los 12 pies de profundidad en todas los puntos de muestreo de suelo realizados en los alrededores, incluyendo el punto S-24.

16. El nivel freático por debajo de los 12 pies de profundidad en el área puede deberse a la existencia de pozos de extracción de agua potable en la zona de Juncos-Gurabo. Durante este Estudio se encontró que el nivel freático varió entre 12 y 26 pies de profundidad.

17. La presencia de arsénico en las aguas subterráneas y en el subsuelo de los alrededores sugiere que el arsénico es de origen natural, ya que todas las muestras de trasfondo posee resultados relativamente más altos. Esto sigue el patrón descrito en el ASTM DS-64 y estudios de caracterización realizados en la zona del cuadrángulo de Juncos (USGS, Mapa I-326), lo que indica que la presencia de arsénico está en conformidad con la geología del área.

18. El flujo de aguas subterráneas sigue el patrón de las aguas de escorrentía de Noreste a Suroeste, en dirección al Río Valenciano. Lo que indica que las muestras localizadas al Noroeste y Norte no tienen relación hidráulica con las

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charcas, por lo que la presencia de metales en las muestras de trasfondo es de procedencia natural.

19. En el caso del estudio, ninguna de las aguas superficiales mostró presencia de arsénico.

20. En el área del proyecto no se detectó presencia de arsénico en el agua superficial, aún cuando existe presencia de arsénico en el agua subterránea, lo que sugiere que está ocurriendo dilución, junto con atenuación natural, de arsénico en la zona. El proceso de atenuación natural precipita el arsénico al combinarse con otros metales, tales como hierro, lo que promueve la remoción de arsénico del agua subterránea. Conforme con los PRG’s, el factor de dilución de arsénico en aguas subterráneas es de 29, lo que disminuye la concentración de éste. La EPA en su Guía de Cumplimiento con los Estándares de Agua Potable Revisados, de agosto 2002, indica que una de las opciones para remediar arsénico en aguas superficiales, cuando el mismo se detecte, es por dilución.

21. La atenuación natural en el área de las charcas se demuestra comparando los resultados obtenidos en los muestreos de 1999 y 2006. En el área de los alrededores también se puede observar el proceso de atenuación natural, ya que aún cuando algunos de los criterios de comparación aumentaron, en términos generales los mismos han disminuido. Los parámetros de comparación que aumentaron están relacionados con las actividades de atenuación natural discutidos previamente.

22. La presencia de contaminantes tanto en las muestras de agua subterránea como de suelos en las muestras de trasfondo sugieren que los mismos son de origen natural, debido a la geología del área. Esto es una condición que no solamente es de esta área, como se indica en los estudios realizados por el USGS (Mapa I-326), sino que es una condición natural de nuestra Isla, como se demuestra en los resultados del Informe de Calidad de Agua de la JCA realizado en mayo 2004.

23. Ninguna de las concentraciones de los contaminantes encontrados durante este muestreo sobrepaso los límites establecidos en el ASTM-64.

24. Conforme con los resultados obtenidos durante este muestreo no es necesario establecer un Plan de Acción para la limpieza de las charcas de oxidación, por lo que la remoción de las aguas de las charcas y/o los sedimentos de las mismas no es necesaria. El remover estos puede ser contraproducente, ya que se expondría el área a los efectos de escorrentías y erosión. Esto afectaría el proceso de atenuación natural del área bajo estudio.

25. No existe evidencia de arsénico en las aguas superficiales, incluyendo el agua de las charcas, y las mismas cumplen con los criterios de aguas crudas para reserva de agua potable. Aún así, se deberá considerar tratamiento de metales en la planta de tratamiento de agua crudas a construirse, como parte del proyecto del Embalse en el Río Valenciano y así cumplir con los requisitos de calidad de agua requeridos por la EPA.

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6.0 Recomendaciones Basado en lo anterior, recomendamos lo siguiente:

1. No se remuevan las aguas superficiales del área de las charcas. 2. No se remuevan los sedimentos y sub-sedimentos del área de las charcas. 3. No se realicen movimientos de terreno ni se remueva agua subterránea del área de

los alrededores de las charcas, para que continúe el proceso de atenuación natural del área.

4. Considerar el tratamiento de remoción de metales, incluyendo arsénico, en la planta de tratamiento de aguas crudas a construirse como parte del Proyecto del Embalse de Río Valenciano, conforme con lo establecido por la EPA.

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7.0 Referencias

“Sampling and Analysis Report for Juncos Oxidation Pond”, Environmental Resources Technologies (ERTEC), June 21, 2000. “Soil Screening Guidance: User’s Guide, Office of Emergency and Remedial Response”, US Environmental Protection Agency (EPA), Second Edition, July 1996. “Supplemental Guidance for Developing Soil Screening Levels for Superfund Sites”, Office of Emergency and Remedial Response, US Environmental Protection Agency (EPA), December 2002. “USGS Map-I326, Preliminary Geologic Quadrangle for Juncos, Puerto Rico”, Carl H. Broedel, 1961. USGS Topographic of Juncos Quadrangle, 1998. USEPA, Paper No. 47-0, “Arsenic: Moving toward Regulation”, Robert W. Varney, November 2001. USEPA, 40 CFR Part 131; Water Quality Standards; Withdrawal of Certain Federal Water Quality Criteria Applicable to Alaska, Arkansas, and Puerto Rico”, October 29, 2004 (Volume 69, Number 209). “Arsenic”, David J. Vaughan, Elements, April 2006, Volume 2, Number 2. “A review of the source, behavior and distribution of arsenic in natural waters”, Smedley PL, Kinniburgh DG, Applied Geochemistry 17:517-568, 2002. “Chemistry and Mineralogy of Arsenic”, Peggy A. O’Day, Elements, April 2006, Volume 2, Number 2. “Bacterial sulfate reduction limits natural arsenic contamination in groundwater”, Matthew F. Kirk, Thomas R. Holm, Geology; November 2004, Volume 32, Number 11, p.953-956, 2004. ASTM Data Series: DS 64, 1996. Cleanup Criteria for Contaminated Soil and Groundwater, 1996 Edition. USEPA, 816-R-02-008A, “Complying with the Revised Drinking Water Standard for Arsenic: Small Entity Compliance Guide”, August 2002. Lenntech, “Arsenic (As) – Chemical properties, Health and Environmental effects”, 1998-2006, Lenntech Water Treatment & Air Purification Holding B.V., www.lenntech.com

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Lenntech “Arsenic (As) and Water”, 1998-2006, Lenntech Water Treatment & Air Purification Holding B.V., www.lenntech.com USEPA, “Region 6 Interim Strategy: Arsenic – Freshwater Human Health Criterion for Fish Consumption” March 3, 2006; www.epa.gov/arkansas/6wp/ecopro/watershd/standard/arsenic.htm. “Natural Occurring Arsenic in Holocene Alluvial Aquifer and its Implications for Biogeochemical Linkage among Arsenic, Iron and Sulfur from Source to Sink”, Mohammad, Shahnewaz, Geology and Geography Department, Auburn University, Alabama. Robert G. Ford (2002) “Rates of Hydrous Ferric Oxide Crystallization and the Influence on Coprecipitated Arsenic”; Environmental Science and Technology, 36: 2459-2463. USEPA, “Arsenic in the Environment: Health Effects and Risk Assessment”; Charles O. Abernathy, PhD, Toxicologist, Office of Water, Washington, DC. USEPA, “Arsenic Compounds”; Technology Transfer Network Air Toxics Website, August 16, 2006; www.epa.gov/ttn/atw/hthef/arsenic.html USEPA, “12 Steps to Arsenic Compliance and Helpful Resources for Public Water Systems”, EPA #816-F-06-016; www.epa.gov/safewater USEPA, “Arsenic and Clarifications to Compliance and New Source Monitoring Rule: A Quick Reference Guide”; EPA 816-F-01-004, January 2001.