Calidad ambiental de suelos y aguas de la Mina Fé: situación inicial y alternativas de recuperación

Abstract

espanolLa actividad minera contribuye a diferentes impactos ambientales. Tras el cierre es esencial una evaluacion holistica del estado de los principales componentes del ecosistema y de sus riesgos medioambientales, a modo de establecer y gestionar un programa de rehabilitacion sostenible y especifico a la situacion ambiental existente. El objetivo de este trabajo fue evaluar la calidad quimica de los suelos y aguas de escorrentia de la mina de uranio, mina Fe (Saelices el Chico, Espana), con el fin de obtener un diagnostico de la problematica ambiental existente y de las potenciales intervenciones de recuperacion a aplicar. Los suelos localizados dentro del area minera y los suelos naturales de la zona adyacente fueron muestreados, analizados fisicoquimicamente y clasificados segun la World Reference Base. Ademas, fueron recogidas muestras de aguas de escorrentia de las escombreras, para evaluacion quimica y termodinamica, asi como, en el periodo seco, eflorescencias de sales de la superficie de los materiales para analisis quimica y mineralogica. Los suelos naturales (clasificados como Leptosoles liticos, haplicos y esqueletales, Cambisoles lepticos y haplicos, Acrisoles plinticos y Fluvisoles haplicos y gleicos) presentan baja fertilidad (evaluada por la concentracion de nutrientes y materia organica) y una fuerte tendencia erosiva lo que, junto con las condiciones climaticas de la zona, conllevan a un escaso desarrollo de la cobertura vegetal. Asimismo, estos suelos solo se mantienen, de forma muy incipiente, en las areas donde existe una cobertura vegetal permanente. La mayoria de los suelos de mina estan desarrollados sobre diferentes mezclas de material de partida y residuos de mina ricos en sulfuros, clasificandose como Tecnosoles espolicos, sulfuricos o salicos, dependiendo de sus propiedades y/o condiciones especificas. Estas mezclas de materiales disminuyen el efecto negativo de los materiales de escombrera, ya que las concentraciones totales de los elementos potencialmente toxicos son similares (excepto para el Pb) a las determinadas en los suelos naturales. Sin embargo, estos suelos tienen elevado riesgo ambiental debido a la generacion de drenajes hiperacidos (pH ≈ 2,8), hiperoxidantes (Eh ≈ 759 mV), hiperconductoras (CE ≈ 12,8 dS m-1) con altos contenidos en elementos potencialmente toxicos (ej. Al, Fe y Mn) y sulfatos (22,9-33,9 g L-1). En el periodo seco, la ascension por capilaridad de este drenaje contribuye a la formacion de sales evaporiticas sobre los materiales las cuales fueron identificadas, principalmente, como sulfatos de Al y Mg (epsomita y halotricita). Estas fases solidas son unicamente sumideros temporales de sulfato y metales, pues se redisuelven con las lluvias liberando nuevamente los elementos al medio. Ademas, la baja fertilidad y capacidad de cambio, acidez, pedregosidad y salinidad de los suelos de mina limitan la colonizacion natural y el desarrollo vegetativo. Teniendo en cuenta el riego ambiental y las caracteristicas/condicionantes de los suelos de mina, el proceso de recuperacion de la mina Fe debe enfocarse, principalmente, en la minimizacion de la oxidacion de los sulfuros y mejora de la fertilidad para, consecuentemente, promover el establecimiento de una cobertura vegetal biodiversa y los procesos de edafogenesis y biogeoquimicos. EnglishMining activity leads to several environmental impacts. After the closure, the realization of a holistic evaluation of the main ecosystem components and their environmental risks is essential in order to define and manage a sustainable rehabilitation program specific to the current environmental situation. The objective of this work was to evaluate the chemical quality of the soils and runoff waters of the uranium mine, Fe mine (Saelices el Chico, Spain), in order to establish a diagnosis of the existing environmental problems and potential recovery actions to apply. Soils located within the mining area and natural soils from adjacent areas were sampled, classified according to the World Reference Base and analysed for their physico-chemical properties. Moreover, runoff water samples were collected for chemical and thermodynamic evaluation as well as, in the dry period, salt efflorescences from surface materials for chemical and mineralogical analysis. The natural soils (classified as Lithic, Haplic and Skeletic Leptosols, Leptic and Haplic Cambisols, Plinthic Acrisols, and Haplic and Gleyic Fluvisols) have low fertility (evaluated by concentration of nutrients and organic matter) and a strong erosive tendency which, together with the climatic conditions of the area, lead to a poor vegetation cover development. These soils are very incipient and are only located in areas where there is a permanent vegetation cover. Most of the mine soils are developed on different mixtures of host rock and sulfide-rich wastes, being classified as Sulfidic or Salic Spolic Technosols, depending on their specific properties and/or conditions. These mixtures of materials diminish the negative effect of the mine wastes, since the total concentrations of potentially toxic elements are similar (except for Pb) between mine and natural soils. However, these mine soils present a high environmental risk due to the generation of leachates with hyper-acid (pH ≈ 2.8), hyper-oxidant (Eh ≈ 759 mV) and hyper-conductor (EC ≈ 12.8 dS m-1) characteristics and with potentially high toxic elements (e.g. Al, Fe and Mn) and sulfates (22.9-33.9 g L-1). In the dry period, the ascension of the soil solution rich in elements contributes to the formation of evaporitic salts on the materials which were mainly identified as Al and Mg sulfates (epsomite and halotrichite). These solid phases are only temporary sinks of sulfate and metals, since they are re-dissolved with rain, releasing the elements to the environment. Moreover, the low fertility and cation exchange capacity, high acidity, stoniness and salinity of the mine soils limit the natural colonization and vegetative development. Considering the environmental risk and characteristics/conditions of the mine soils, the recovery process of the Fe mine should focus, mainly, on the sulfide oxidation minimization and fertility improvement in order to promote the establishment of a biodiverse plant cover as well as pedogenetic and biogeochemical processes.