Caracterización y dispersión del material aerotransportado en el entorno de la antigua zona de minería metálica de Cartagena-La Unión: impactos y riesgos

Abstract

[SPA] El objetivo general de la presente Tesis Doctoral han sido el de determinar la presencia o ausencia de material procedente de los suelos y residuos minero-metalúrgicos no confinados presentes en el antiguo distrito minero de Cartagena-La Unión, en el polvo atmosférico depositado y aerotransportado en la comarca del Mar Menor-Campo de Cartagena, así como su posible influencia sobre la salud ambiental de la zona. Para alcanzar ese objetivo se han muestreado tres tipos de muestras diferentes en las que se pueden encontrar estos materiales: deposición atmosférica, sedimentos de transporte eólico horizontal a baja altura y suelos superficiales. Para ello se establecieron diez estaciones de muestreo para los tres tipos de muestras. En cada estación se tomaron nueve muestreos trimestrales de deposición, cinco muestreos trimestrales de sedimentos de transporte eólico horizontal a baja altura y se hicieron dos muestreos de suelos superficiales. El periodo de muestreo para las muestras de deposición abarcó desde junio de 2011 hasta mayo de 2013, mientras que este periodo para el transporte horizontal abarcó desde marzo de 2012 hasta mayo de 2013. En cada una de las muestras se analizaron los siguientes parámetros con las siguientes técnicas: tamaño de partícula (analizador láser Mastersizer), composición mineralógica (DRX), composición química de la fracción soluble en agua (Cromatografía iónica e ICP-masas) y composición química de la fracción insoluble en agua (FRX e ICP-masas con digestión ácida). Se aplicaron idénticas metodologías en los tres tipos de muestras para su posterior comparación. Se procedió a un análisis estadístico comparativo entre los parámetros de los distintos tipos de muestras. El nivel promedio anual de deposición total registrado fue de 42,0 g m-2 año-1, mayor que en la mayoría de las áreas semiáridas. Los flujos anuales totales de deposición de Zn total superaron ampliamente los valores de otras áreas y los establecidos por la legislación nacional. Por el contrario, Mn, Cd y Pb mostraron valores similares o menores, y, en parte, mucho más bajos que los descritos en otras áreas mineras del Mediterráneo. La deposición atmosférica ha enriquecido los suelos de la zona en Zn, pero no en Fe, Mn, As, Cd y Pb. Se analizaron para cada uno de los tres tipos de muestras las relaciones existentes entre los parámetros medidos y entre estos parámetros con otros como la distancia a los residuos minero-metalúrgicos. Se dedujo que Cd, As y Sb insolubles manifiestan en los tres tipos una mayor concentración en las estaciones más próximas a los residuos minero-metalúrgicos, lo que indicaría que su dispersión se produce desde estos materiales. Otra conclusión de este estudio fue que las muestras de transporte horizontal presentaron un comportamiento marcado por la formación de costras salinas, de tal forma que durante los periodos secos se recogieron mayores cantidades de todos los elementos en su fase soluble y, a la inversa, en los periodos húmedos presentaron mayores concentraciones de los elementos en fase insoluble. En este sentido, se ha constado que los elementos traza propios de los residuos minero-metalúrgicos han resultado movilizados desde el corazón de esta zona hacia zona periféricas mediante transporte eólico horizontal a baja altura, proceso que ha sido especialmente importante en las localidades situadas al norte, pero sobre todo oeste de la zona minera, además de en las localidades, claro está, ubicadas en el propio corazón de la Sierra Minera. [ENG] The general objective of this Doctoral Thesis has been to determine the presence or absence of material from non-confined mining and metallurgical residues present in the former mining district of Cartagena-La Unión, in the deposited and airborne atmospheric dust in the Mar Menor-Campo de Cartagena county, as well as its possible influence on the environmental health of the area. In order to reach this objective, three different types of samples have been sampled in which these materials can be found: atmospheric deposition, wind transport sediments and surface soils. Ten sampling stations were established for the three sample types. At each station, nine quarterly samples of deposition were taken, five quarterly samples of wind transport sediments and two samples of superficial soils were made. The sampling period for samples of deposition ranged from June 2011 to May 2013, while this period for wind transport ranged from March 2012 to May 2013. In each of the samples the following parameters were analyzed with the following techniques: particle size (Mastersizer laser analyzer), mineralogical composition (XRD), chemical composition of the water soluble fraction (ion chromatography and ICP-masses) and chemical composition of the water insoluble fraction (FRX and ICP- masses). Identical methodologies were applied to the three sample types for further comparison. A comparative statistical analysis was carried out between the parameters of the different sample types. The average annual recorded total deposition level was 42.0 g m-2 year-1, higher than in most semi-arid areas. The total annual flows of total Zn deposition far exceeded the values of other areas and those established by national legislation. In contrast, Mn, Cd and Pb showed similar or lower values, and in part much lower than those described in other mining areas of the Mediterranean. Atmospheric deposition has enriched the soils of the zone in Zn, but not in Fe, Mn, As, Cd and Pb. The relationships between the measured parameters and between these parameters were analyzed for each of the three sample types, with others such as the distance to the mining-metallurgical waste. It was deduced that insoluble Cd, As and Sb showed in all samples types a higher concentration in the stations closest to the mining-metallurgical residues, which would indicate that their dispersion occurs from these materials. Another conclusion of this study was that the horizontal transport samples showed a marked behavior by the formation of saline crusts, so that during the dry periods larger amounts of all the elements were collected in their soluble phase and, conversely, in the wet periods presented higher concentrations of the insoluble phase elements. In this sense, it has been established that the trace elements characteristic of the mining-metallurgical waste have been mobilized from the heart of this area to peripheral zones by means of wind transport at low altitude, a process that has been especially important in the localities located to the north and west of the mining area, as well as in the localities, of course, located in the heart of the Sierra Minera area.