Caracterización ambiental de estructuras mineras en la Faja Pirítica Ibérica como soporte metodológico de gestión territorial

Abstract

La Faja Pirítica Ibérica (FPI) es una de las regiones mineras más explotadas por el hombre desde la antigüedad como consecuencia del interés despertado por sus depósitos de sulfuros masivos. Esta intensa actividad extractiva ha provocado que el elevado número de explotacio nes ubicadas por toda la provincia metalogenética, sean la causa de la contaminación por drenaje ácido de mina (AMD en la literatura anglosajona ) , que sufren los ríos que discurren por la Faja. Actualmente, existen multitud de estructuras mineras que constituyen fuentes de contaminación fluvial, aportando al agua grandes cantidades de á cido, sulfatos y metales . El objetivo principal de esta Tesis es la caracterización ambiental de los diferentes tipos de estructuras asociadas a las explotaciones de sulfuros existentes en el sector español de la Faja Pirítica Ibérica. Para ello, se han aplicado una serie de herramie ntas y técnicas que establecen un soporte metodológico de gestión del territorio , para un amplio escenario, aún por describir de forma global. Con carácter innovador, se ha procedido a la elaboración de cartografías y cuantificación , a nivel de detalle , de todas las estructuras mineras en la FPI, distinguiendo entre escombreras, cortas, balsas e instalaciones, mediante campaña s de campo y apoyo fotogramétrico en soporte digital. Por otra parte, s e ha llevado a cabo la caracterización hidroquímica en medio generador, a nivel de cada uno de los grup os mineros presentes en la FPI, donde las escombreras son la principal fuente de contaminación. Así pues , se ha efectuado un muestreo en época de lluvia, como condición para la producción de lixiviados en todas las áreas mineras, incluyendo pequeñas escombreras que únicamente lo hacen durante las precipitaciones. Igualmente, se han analizado los cauces , aguas abajo de las explotaciones , desde la óptica de su funcionamiento como medio receptor temporal . Este muestreo se ha llevado a efecto para las nueve sub cuencas vertientes que se definen en esta Tesis para la parte española de la FPI, correspondientes a Trimpancho, Malagón, Cobica, Meca, Oraque, Olivargas, Odiel, Tinto y Guadiamar. S e ha evaluado el grado de afecci ón globa l que presentan los efluentes mineros asociados a las escombreras de las diferentes explotaciones. De este modo , se ha determinado el nivel ponderado de afección en base al modelo de Grande (2011) para los parámetros establecidos según la Directiva 98/83/CE, relativa a la calidad del agua para consumo humano. Análogamente, se ha estimado la contamina ción para los cursos fluviales. L os resultados obtenidos previamente han servido de base para la definición de un índic e que permite evaluar la capacida d de contaminación por AMD de cada grupo minero (ICAMD) , sobre la red fluvial. La definición de este índice supone una de las principales aportaci ones de est a Tesis Doctoral , como índice global formulado para medios hídricos afectados por AMD. Tras la dete r minación de este índice , s e ha elaborado un mapa de riesgos que permite la observación, para toda una provincia metalogenética , del grado potencial de contaminación por AMD de cada explotación sobre la red fluvial. Todo ello, puesto a disposición de poten ciales usuarios, como una herramienta de fácil acceso e interpretación para la gestión del territorio. En resumen, la Faja Pirítica Ibérica ha sufrido una fuerte transformación del territorio por la intensa y prolongada actividad minera que se ha desarroll ado a lo largo de la historia, mostrando más de 4.800 hectáreas afectadas por las 88 explotaciones inventariadas y sus diferentes labores. Las escombreras provocan la principal afección de la región, suponiendo aproximadamente el 60% del terreno degradado, seguidas de balsas y cortas, respectivamente, y en menor medida, de las instalaciones mineras. A nivel de cuenca, los ríos Odiel y Tinto presentan las mayores superficies ocupadas por escombreras en la FPI , correspondientes a l 50% para las pertenecientes a la cuenca del río Odiel, y al 32% a la del Tinto , sin contabilizar las asociadas a las minas activas Cobre las Cruces y Aguas Teñidas, que no provocan contaminación por AMD en el medio hídrico, ya que se encuentran en explotación y cumpliendo la normati va en vigor de vertidos a cauces públicos . De la misma forma, las cuencas de ambos ríos, reciben las mayores cantidades de aportes contaminantes en la FPI. Del procedimiento empleado en relación con el nivel de contaminación , se extrae que todos los lixivi ados mineros muestreados presentan un elevado grado de afección global , en ocasiones amortiguado por la época de muestreo correspondiente a un periodo lluvioso para poder evaluar todas las estructuras. L os metales que más frecuentemente exceden los valores permitidos por la legislación son hierro y cadmio, en el 98% de los casos. Los cauces más afectados, son Trimpancho, Cobica, Meca, Odiel y Tinto. La descripción del índice de capacidad de contaminación por AMD, junto con el mapa de riesgos elaborado, per mite visualizar có mo la red fluvial de la FPI está afectada desde el comienzo de su recorrido, de Norte a Sur, y recog e las emisiones de numerosas minas cuyas escombreras generan extraordinarios niveles de contaminación por AMD que conforman un escenario ú nico a nivel global . La información obtenida en este estudio será de utilidad para futuros proyectos mineros en la FPI , en un contexto de especial interés , ante el carácter estratégico asumido por el cobre a demanda de los países emergentes. Asimismo, la metodología aplicada es extrapolable a cualquier otr o área que sufra problemas que afecten a la red fluvial asociada no solo a minería de sulfuros, sino a otros tipos de interacción minería - medio ambiente.The Iberian Pyrite Belt (IPB) is one of the most exploited regions in the world since ancient times as a result of the interest produced by its massive sulfide deposits. This intense mining activity throughout the metallogenic province has resulted in the pollution of the fluvial network by acid mine drainage (AMD). Nowadays, there are a multitude of mining structures that constitute sources of aquatic pollution, mobilizing large amounts of acidity, sulfates and metals into the watercourses. The main goal of this thesis is the environmental c haracterization of the different types of mining structures associated with sulfide exploitation in the Spanish sector of the IPB. For this purpose, a diversity of tools and techniques were implemented in order to establish a methodological support for lan d management, applicable to a scenario that is still only partially known. A novel point of this work addresses the detailed mapping and quantification of all mining structures in the IPB, differentiating between waste dumps, open pits, tailing dams and mi ning facilities, by means of field campaigns and digital photogrammetric support. Furthermore, the hydrochemical characterization of AMD - generating sources has also been carried out to each mining group present in the IPB, where waste dumps are the main so urce of contamination. Thus, a sampling campaign was performed in the rainy season. This was a critical condition for the production of leachate in all mining areas, including small dumps where leaching occurs only briefly after rain. Samples were also col lected downstream, in the main watercourse, which represents the global temporary receiving system. Therefore, sampling has been carried out in nine sub - watersheds that were defined under the scope of this work for the Spanish sector of the IPB: Trimpancho , Malagó n, Cobica, Meca, Oraque, Olivargas, Odiel, Tinto, and Guadiamar. First, the contamination level of the leachates produced in each mine waste dump has been assessed. By using the model proposed by Grande (2011), and according to the Council Directiv e 98/83/EC for water quality, weighting values for pollution have been determined. Similarly, the same method was applied to evaluate the contamination degree of the receiving watercourse. Then, the obtained results have provided the basis for the defini tion of an index that assesses each mining group’s capacity to cause contamination by AMD (ICAMD). Such an index represents one of the main contributions of this thesis, as a global index formulated for AMD - affected systems. Subsequently, ICAMD allowed to elaborate a risk map for the entire metallogenic province that reflects the potential degree of fluvial contamination by AMD of each mining group. So, this work has produced easy access and visualization tools for land management, which are made availab le for potential users. Resumen viii In summary, the IPB has undergone a major transformation of the territory by the intense and prolonged mining activity, showing over 4800 hectares of affected land. Almost a hundred of sulfide mines with their persistent structures are responsible for this change. Waste dumps are the main focus of environmental impact, representing approximately 60% of the degraded land, followed by tailings dams, open pits and, finally, mining facilities. At the watershed level, the Odiel and the Ti nto rivers are the largest areas occupied by waste dumps in the IPB. The Odiel watershed contains about 50% of the area occupied by waste dumps, while the Tinto comprises 32%, excluding Cobre las Cruces and Aguas Teñidas. These two mines cause no pollution by AMD as they are in operation and, consequently, forced to comply with current regulations regarding discharges into public channels. Likewise, the watersheds of both rivers receive the highest amounts of contaminant load in the IPB. In what concerns t he level of contamination, all the sampled effluents show signs of strong pollution, occasionally, mitigated by the sampling circumstances, during the rainy period. The metals that most often exceed the levels established by regulations are iron and cadmiu m (98% of cases). Qualitatively, the most affected channels are Trimpancho, Cobica, Meca, Odiel, and Tinto. The description of the index of contamination capacity by AMD along with the risk map allow to visualize how the river network in the IPB is affect ed since the beginning of its watercourses (from north to south), and how it collects leachates from numerous mines whose waste dumps generate extraordinary levels of contamination by AMD, originating an unique scenario in the world. The information obtained in this study will be useful for future mining projects in the IPB, especially in the context of copper demand in emerging countries. Furthermore, the methodology is transferable to any other area with similar problems that are not only associated with sulfide mining but also with other types of mining - environmental interaction.