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Basado en el SIG base de datos ambientales para evaluar la contaminación de minas: Un estudio de caso de una mina abandonada en Marruecos
A. Khalil una ,, ,
L. Hanich una ,
R. Hakkou b ,
M. Lepage c
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doi: 10.1016 / j.gexplo.2014.03.023
Obtener los derechos y contenidos
Reflejos
•
Evaluamos la contaminación de minas en las zonas de los alrededores de una mina
abandonada.
•
Base de datos del medio ambiente es muy relevante en la evaluación de la contaminación
de minas.
•
Herramienta SIG es muy poderoso en la elaboración de mapas de distribución espacial de
los contaminantes.
•
El ecosistema de Kettara están contaminados por la contaminación de minas.
•
El origen de la contaminación es producido los residuos mineros depositados.
Abstracto
Marruecos con las actividades mineras importantes es cada vez más preocupados
acerca de los impactos de la minería sobre el medio ambiente. En Marruecos, hay
aproximadamente 200 minas abandonadas que pueden variar de las minas subterráneas
de pequeña escala para minas a cielo abierto a gran escala.Algunas de estas minas, con
colas reactivas y rocas de desecho, son problemáticos. De hecho, Drenaje Ácido de
Minas (AMD) la contaminación de las minas abandonadas es responsable de la
contaminación del suelo y del agua, la degradación de los recursos de tierras, los
cambios en los paisajes, la destrucción del hábitat y los peligros para la salud
humana. En el caso de estudio actual sobre el sitio de la mina Kettara abandonado, el
impacto de la edad, la actividad minera se evalúa el diseño y la elaboración de una base
de datos ambientales que se apoya en la tecnología de Sistema de Información
Geográfica (SIG). Esta base de datos incluye datos multidisciplinares relacionados con la
geoquímica, hidroquímica, la hidrología, la cobertura del suelo, la geología y los climas.
La investigación actual ha demostrado la eficacia de la integración de datos
multidisciplinares y el uso de las tecnologías SIG hora de evaluar el impacto ambiental
de las minas abandonadas y previsión de cómo se produjo la contaminación. Los
resultados obtenidos muestran que, además de la tierra, el agua superficial y el agua
subterránea de la mina Kettara también están contaminados por los contaminantes que
se han publicado previamente a partir de desechos de la mina por la acción de AMD. El
contenido de sulfato y la conductividad eléctrica (CE) de las aguas superficiales y las
aguas subterráneas son altos. Los valores medios de las aguas superficiales son: sulfato
de ≈ 7920 mg / L y CE ≈ 25.685 S / cm. Sin embargo, en las aguas subterráneas son:
sulfato de ≈ 2.088 mg / L y EC ≈ 631 mS / cm. Estos valores superan las directrices para
la calidad del agua potable establecido por la Organización Mundial de la Salud (OMS)
de 600 mg / L y 1500 S / cm para el sulfato y CE respectivamente.
La base de datos del medio ambiente basado SIG desarrollado servirá como un estudio
de referencia para otros sitios mineros abandonados. Por último, se puede emplear para
el establecimiento de un Sistema de Apoyo a la Decisión SIG basado en la web que
ayudará a los tomadores de decisiones en la evaluación y el control de la contaminación
de minas ocurrido.
Palabras clave
Base de datos del medio ambiente ;
SIG ;
La teledetección ;
Toma de decisiones ;
Drenaje Ácido de Minas;
Kettara abandonada mina
1. Introducción
Marruecos es un país con una larga tradición minera, donde se han registrado intensas
actividades mineras en el último siglo debido a la riqueza y diversidad de sus recursos
minerales. El sector minero es uno de los pilares del desarrollo económico y social de
Marruecos. Oficialmente, hay aproximadamente 240 minas en Marruecos. Estas minas
varían de las minas subterráneas de pequeña escala que producen 100 toneladas por
día a gran escala las minas a cielo abierto que producen miles de toneladas de mineral
por día. Alrededor de 200 minas abandonadas se encuentran en Marruecos. Estas minas
antiguas han sido abandonados sin ninguna aplicación de un plan de cierre adecuado y
algunos de ellos se han convertido en una fuente de daño ambiental considerable
( Hakkou et al., 2009 ). Drenaje Ácido de Minas (AMD) es el problema ambiental más
común relacionado con las minas abandonadas, donde se depositan los desechos de las
minas sin ninguna preocupación ambiental ( Hakkou et al., 2008 , Mighanetara et al.,
2009 y los Estados Unidos Oficina de Minas, 1994 ). Este fenómeno se produce cuando
el material de sulfuro de soporte por ejemplo la pirita y pirrotita, contenida en los residuos
mineros, está expuesto a oxígeno y agua. Además, las bacterias de origen natural
pueden acelerar la producción de AMD, ayudando en la descomposición de minerales de
sulfuro. En consecuencia, la acidificación aumentaría la disolución de metales tóxicos de
los desechos mineros ( Akcil y Koldas de 2006 , Bussiere de 2009 y Hakkou et al.,
2008 ). La oxidación de minerales de sulfuro dentro de desechos de la mina continúa
para liberar los metales en el medio ambiente durante décadas a milenios ( Nordstrom y
Alpers, 1999 y Pyatt y Grattan, 2001 ). Por lo tanto, el suelo, las aguas superficiales, las
aguas subterráneas y el ecosistema se verá afectado. En consecuencia, la población se
verá afectada ( Acosta et al., 2011 , Bell y Donnelly, 2006 , Bell et al.,
2001 , Bhattacharya et al., 2006 , Cidu et al., 2009 , Passariello et al., 2002 , Ribeiro et
al., 2010 , Sams y cerveza, 2000 , Si et al., 2010 y Yenilmez et al., 2011 ).
Hoy en día, cuando se examinan los problemas a nivel de mina abandonada, los
científicos y los encargados de tomar decisiones están siempre pidiendo ciertas
preguntas como dónde se produce la contaminación del medio ambiente? ¿Cuáles son
las fuentes, la medida y los principales mecanismos de dispersión de la contaminación
ocurrido? Por desgracia, la mayoría de los estudios ambientales realizados con el fin de
responder a estas preguntas se basan sólo en los métodos convencionales, como
estudios sobre el terreno. Estos métodos son conocidos por ser costoso y consume
tiempo. Sin embargo, las mejoras continuas en SIG y teledetección (RS) han mejorado
las oportunidades para el análisis de datos ambientales ( Fengxia y Wenbao de
2010 , Mishra et al., 2012 y Wang et al., 2008 ). GIS y RS ofrecen muchos enfoques
útiles para pronosticar cómo las minas podrían afectar al medio ambiente
circundante.Una característica importante de estas tecnologías pertinentes es la
capacidad de generar nueva información mediante la integración de los diversos
conjuntos de datos existentes que comparten un sistema de referencia espacial
compatible ( Goodchild, 1993 ). Numerosos estudios previos han utilizado SIG y RS para
la evaluación del riesgo ambiental. Por ejemplo, las técnicas de SIG se han utilizado
cada vez más para el estudio de la distribución de la contaminación del medio ambiente
en términos de metales traza ( Delgado et al., 2010 , Filippini-Alba y de Souza Filho,
2010 , García-Lorenzo et al., 2012 , Guillén et al., 2012 y Nakayama et al., 2011 ). Por
otra parte, fueron ampliamente empleadas con éxito en los estudios hidrológicos
relacionados con el medio ambiente mina ( Strager et al., 2009 y Strager et al.,
2010 ).Igualmente, la tecnología RS se ha utilizado para la evaluación de las industrias
mineras riesgo. Por ejemplo Ferrier, 1999 y Swayze et al., 2000 y Williams et al.,
2002 RS han utilizado en la identificación de la contaminación ambiental causada por la
minería, la cartografía de desechos de la mina ácida y la evaluación de la mía pH
drenaje. Por otra parte, Bonifazi y Serranti de 2007 y Charou et al., 2010 han aplicado
RS en el monitoreo, la rehabilitación de las minas y en la evaluación del impacto de las
actividades mineras sobre los recursos de tierra y agua.
Una gestión eficaz de los asuntos ambientales en las minas abandonadas siempre
requiere una gran cantidad de datos relacionados con diferentes ámbitos del medio
ambiente. En este sentido, el Kettara abandonada mina pirrotita se estudió como un
ejemplo para la elaboración de un SIG basado EDB-(Base de datos del Medio
Ambiente), que incluye datos relacionados con la geoquímica, hidroquímica, la
hidrología, la geología, la cobertura del suelo y el clima. La elaborada EDB en el que
múltiples capas temáticas se puede integrar superará las dificultades existentes en la
combinación de numerosos parámetros relacionados espaciales que participan en los
estudios ambientales. Se espera que para apoyar los tomadores de decisiones en la
comprensión y la previsión de cómo la contaminación puede afectar a la mina el
ecosistema circundante. Por último, el esquema elaborado EDB puede aplicarse para
evaluar la contaminación de minas en cualquier sitio de la mina abandonada.
Zona 2. Estudio
La mina Kettara abandonado se encuentra cerca del pueblo Kettara que incluye una
población de 2 000 personas. Se encuentra a 35 km al noroeste de Marrakech
(Marruecos) en el núcleo de las centrales Montañas Jebilet ( Fig. 1 ). El clima de esta
región se clasifica como semiárido con mínima y máxima temperatura promedio oscila
entre 12 ° C en enero a 29 ° C en julio, respectivamente. La precipitación media anual es
de 250 mm. La tasa de evapotranspiración potencial supera 1,500 mm / año. Flujo de
viento NE-SW se está imponiendo en el sitio de estudio ( ONEM, 1997 ). No existen
arroyos perennes y de las aguas superficiales se compone de cursos de agua efímeros
activos sólo durante y después de los grandes eventos de precipitación.
Fig. 1.
Ubicación geográfica y presentación en 3D de la zona de estudio.
Opciones Figura
El depósito de sulfuro Kettara es un ejemplo típico de los depósitos metamorfoseados
alojados por Viseense formaciones volcano-sedimentarias. El cuerpo mineralizado
consiste en mayores y menores lentes de pirrotita masiva, con pequeñas cantidades de
blenda, galena, calcopirita, pirita, arsenopirita y glaucodot. La estructura resultante de
una fase intra-Westfalia tectono metamórfica de la orogenia Hercínico ( Hibti et al.,
1999 ). La explotación minera del cuerpo mineralizado dejó una reserva de más de 4
millones de toneladas (Mt) de residuos mineros depositados en una superficie de 30
ha. Los desechos de las minas se dividen en 1 Mt de residuos gruesos rocas ( Fig. 2 a) y
3 millones de toneladas de relaves ( Fig. 2 b). Los relaves Kettara contienen 1,6 a 14,5%
en peso de azufre, principalmente minerales de sulfuro (por ejemplo, pirrotita, pirita,
calcopirita, galena, esfalerita y) ( Hakkou et al., 2008 ). En consecuencia, se han
producido cantidades significativas de AMD ( Fig. 2 c). En la estación seca, varios
minerales secundarios (por ejemplo, goethita, jarosita, alunita, yeso) se observan en la
superficie ( Fig. 2 d). Según Hakkou et al., 2008la presencia de estos minerales en
grandes cantidades muestra que la generación de AMD es muy activo en la mina
Kettara. Finalmente, otra investigación anterior ( Khalil et al., 2013 ) ha demostrado que
los suelos Kettara están contaminados por metales pesados y metaloide (Cu, Pb, Zn, As
y Fe) que se derivan de los residuos Kettara por la acción AMD y dispersas
posteriormente en el entorno que rodea a través de redes de flujo y la escorrentía
superficial durante la estación húmeda.
Fig. 2.
Ilustración de la contaminación generada por la mina de AMD en el área de estudio. (A) y (b) los desechos
de las minas oxidadas;(C) los efluentes de AMD; y (d) las floraciones de minerales eflorescentes
secundarias.
Opciones Figura
3. Datos y metodología
3.1. Diseño de base de datos del Medio Ambiente
Los estudios ambientales dependen fuertemente de la disponibilidad de datos
multidisciplinares de alta calidad. Por lo tanto, el esquema de EDB ha sido diseñado de
una manera que permite la obtención de una amplia gama de datos requeridos por los
tomadores de decisiones para la evaluación de la contaminación de minas, así como los
escenarios de recuperación de sitio de la mina. Por esta razón, el enfoque adoptado en
esta investigación considera todos los datos relacionados con la mina abandonada y su
ecosistema circundante: Geoquímica, datos hidroquímica, datos de hidrología, geología
de datos, los datos de cobertura del suelo y de datos climáticos.
El EDB fue modelado usando la estructura de diagrama de clases en el Lenguaje
Unificado de Modelado (UML) ( Laplanche, 2002 ). Como se ilustra en la Fig. 3 , el
modelo de base de datos se compone de entidades y atributos que representan los datos
del medio ambiente, que se inspira en una estructura relacional. Por lo tanto, un grupo de
relaciones se define entre entidades mediante claves primarias y externas. Esta es una
forma general de modelado de datos que se puede aplicar para evaluar la contaminación
de minas en cualquier mina abandonada.
Fig. 3.
Unified Modeling Language (UML) diagrama que ilustra atributos, entidades y relaciones de la EDB.
Opciones Figura
3.2. Los datos ambientales utilizados en este estudio
3.2.1. Datos geoquímicos
Los datos geoquímicos utilizados en este estudio fueron obtenidos de nuestro trabajo
anterior sobre la mina Kettara ( Khalil et al., 2013 ). De acuerdo a esta investigación
anterior, Cu, Pb, Zn, As y Fe fueron seleccionados como elemento de especial interés en
relación con la contaminación del suelo en la mina Kettara.
3.2.2. Datos hidroquímica
Datos hidroquímicos considerados en este estudio consiste en los resultados de análisis
químicos de las muestras de agua subterráneas y superficiales. 20 muestras de agua
subterránea (de P1 a P20) se obtuvieron de los pozos ubicados en el área de estudio y
cuatro muestras de agua de superficie (de E1 a E4) se obtuvieron de los charcos
después de un evento de lluvia en la mina Kettara ( Fig. 4 ). Datos hidroquímica del agua
de la superficie se obtienen de un estudio de investigación publicado en Kettara ( Ouakibi
et al., 2013 ). Sin embargo, los datos hidroquímicos de las aguas subterráneas se han
adquirido en este estudio.Las muestras de aguas subterráneas recogidas se
almacenaron en botellas de polietileno que se lavaron previamente con ácido clorhídrico
diluido y luego se enjuaga dos veces con agua destilada. En el laboratorio, las muestras
se filtraron a través de filtros de membrana de 0,45 micras Millipore para separar los
sedimentos en suspensión. A continuación, se analizaron para la conductividad eléctrica
(CE), sulfato (SO42 - ), metales y metaloides (Fe, Cd, Pb y As) siguientes métodos
analíticos estándar.
Fig. 4.
Digital mapa de elevación del terreno de la zona de estudio que muestra la ubicación de puntos de
muestreo.
Opciones Figura
3.2.3. Datos hidrológicos
Los datos hidrológicos considerados en esta investigación consiste en redes de corriente
y datos subcuencas. Estos últimos se extrajeron de modelo de elevación digital (DEM) de
la zona de estudio el uso de la herramienta ArcHydro desarrollado en el Centro para la
investigación en los recursos hídricos de la Universidad de Texas ( Arco Hydro,
2009b y ArcHydro, 2009a ). El modelo de elevación digital ASTER Global (ASTER
GDEM) desarrollado por el Ministerio de Economía, Comercio e Industria (METI) de
Japón y la National Aeronautics and Space Administration (NASA) se utilizó en este
estudio como un conjunto de datos de entrada para extraer la redes de arroyos y
subcuencas ( ASTER GDEM, 2011 ). Este DEM es conocido por su buena precisión y su
alta resolución espacial de 30 x 30 m, que lo hacen muy adecuado para su uso en red de
arroyos y delineación de captación.
3.2.4. Datos de cobertura de la tierra
La cobertura de la tierra derivados de imágenes de satélite desde consiste en mapa de
cobertura terrestre que incluye clases de cuatro características: la vegetación, las zonas
habitadas, desechos de minas y suelo desnudo. Fue elaborado mediante el software
ENVI ( Exelis de 2012 ). Una imagen de satélite QuickBird tomada el 26 de febrero de
2002. Los datos de entrada QuickBird era tiene una muy alta resolución espacial de 2,44
× 2,44 m. En el modo multiespectral, tiene cuatro bandas espectrales. Tres bandas en el
dominio visible (0,450 a 0,520 micras; 0,520 a 0,600 m; desde 0,630 hasta 0,690 M) y
una banda en el dominio infrarrojo cercano (0,760-0,900 m) ( Kramer, 2002 ).
Clasificación supervisada se usó como un método de procesamiento de la imagen de
satélite. Se llevó a cabo sobre la base de Región de Interés (ROI), donde las áreas
seleccionadas (recogidos durante la investigación de campo) fueron región de terreno
con propiedades conocidas. Muchos enfoques de clasificación supervisadas fueron
juzgados (Distancia mínima, máxima verosimilitud, paralelepípedo y Mahalanobis
Distancia). Por último, el enfoque Distancia mínima resultó ser el más útil para
discriminar las clases definidas. El mapa raster cobertura del suelo proporcionado por
ENVI fue convertida en un mapa vectorial que tiene el formato de archivo de formas.
3.2.5. Los datos geológicos
Los datos geológicos utilizados en este estudio contenían datos litológicos y
estructurales. Se extrae de la 1: mapa geológico escala 100 000 ( Huvelin, 1972 ). Este
último se escanea y se importa al entorno de software ArcGIS donde fue
georeferenciada. Entonces, la litología y las estructuras geológicas fueron extraídos por
el método de digitalización en pantalla utilizando el paquete ArcMap del software
ArcGIS. Por último, cada objeto se clasifica en base a la leyenda disponibles en el mapa
original.
3.2.6. Datos del Clima
Los datos climáticos utilizados en el presente estudio incluye datos que describen la
temperatura, las precipitaciones, la humedad relativa y la evapotranspiración. Estos
datos fueron amablemente puestos a disposición por la Estación Meteorológica Saada
situado a 36 km del pueblo Kettara para el período 2008-2011.
3.3. La elaboración de la base de datos ambientales
Antes de comenzar el desarrollo de EDB, todos los datos recogidos se importaron en
entorno de software ArcGIS. El desarrollo EDB se llevó a cabo utilizando el paquete
ArcCtalog del software ArcGIS. Se logra a través de las siguientes etapas: ( i ) la
creación de un proyecto de geodatabase con sus datasets de entidades; ( ii ) la
importación de los datos de origen en el proyecto de geodatabase y ( iii ) establecer
relaciones entre las entidades de la geodatabase. La primera etapa consiste en la
creación de un proyecto geodatabase utilizando el paquete ArcCtalog. El proyecto
contiene seis conjuntos de datos de características (geoquímica, hidroquímica, la
hidrología, la cobertura del suelo, la geología y el clima) en la que se almacenan los
datos ambientales. La segunda etapa se refiere a la importación de los datos que ya se
han elaborado en los seis conjuntos de datos de características. Por ejemplo, las
subcuencas y redes de flujo de datos se importaron en el dataset de entidades
hidrología. La última etapa corresponde al establecimiento de relaciones entre las
diferentes entidades de la EDB. Las claves primarias, claves foráneas y la cardinalidad,
que fueron utilizados para el establecimiento de las relaciones, se habían definido
previamente en la etapa de diseño EDB como se ilustra en la figura. 3 .
3.4. Técnicas de mapeo GIS para la toma de decisiones
Técnicas de mapeo GIS que se basan en la geoestadística proporcionan un medio eficaz
para el análisis de la variabilidad espacial de los contaminantes ( Sun et al., 2012 ). Por
lo tanto, se adoptaron estas técnicas para la elaboración de mapas de la variación
espacial de los contaminantes considerados en este estudio.Las coordenadas
geográficas de los puntos de muestreo de las aguas subterráneas, así como sus
parámetros relacionados se utilizaron para llevar a cabo la interpolación espacial
utilizando el Analista Geoestadística del paquete de ArcMap. Esta consistió en complejo
semi-variogramas para cada parámetros considerados (sulfato y de la CE). Tanto kriging
ordinario y simple se pusieron a prueba teniendo en cuenta diferentes modelos
matemáticos para el ajuste. Exactitudes similares se obtuvieron con kriging ordinario y
simple. En consecuencia, sólo se seleccionó la última en este estudio.
4. Resultados y discusión
4.1. Datos geoquímicos
Los datos geoquímicos integrados en la EDB consisten en los resultados del análisis
químico del suelo Kettara y muestras de desechos mineros. Estos resultados se obtienen
a partir del estudio anterior Khalil et al., 2013 . De acuerdo con los resultados de este
estudio, sólo las zonas situado aguas abajo de la mina de los residuos presentan un
contenido anómalo de metales pesados y metaloides (Cu, Pb, Zn, As y Fe ). Este estudio
reveló también que los residuos mineros depositados son responsables de la
contaminación del suelo en Kettara.
4.2. Datos hidrológicos
Red de arroyos y delineación subcuenca son muy útiles en la evaluación de la dispersión
de la contaminación de minas en la zona de estudio. El análisis de las redes de
transmisión en superpuesto y mapas vectoriales subcuencas ( Fig. 5 ) revela que las
redes de arroyos que drenan en el área de estudio, se componen principalmente por
primera, arroyos segundo y tercer orden. Son corrientes efímeras, ya que están en
funcionamiento sólo durante eventos de lluvia. El análisis visual de la Fig. 5 confirma los
resultados del estudio de investigación Khalil et al., 2013 , donde los autores encontraron
que las redes de flujo y escorrentía superficial son responsables de la dispersión de
elementos tóxicos en el área de estudio. En este contexto, hay que señalar que de
acuerdo con Hakkou et al., 2008 una capa de minerales secundarios (Fig. 2 d) que
contienen altos niveles de concentración de Cu 13 000 mg / kg, Zn 800 mg / kg, y As 230
mg / kg había sido identificado en las redes de transmisión en Kettara durante las
estaciones secas. Después, los minerales secundarios se disolverán por eventos de
lluvia. En consecuencia, los sulfatos y los elementos tóxicos se encuentran dispersas en
las áreas circundantes. Del mismo modo, la Fig. 5 muestra la presencia de muchos
subcuencas en el área de estudio. El análisis de este mapa muestra que sólo la
subcuenca Kettara situado en el centro de la zona de estudio es vulnerable a la
contaminación de minas que se dispersa a partir de los desechos de la mina a través de
las redes de arroyos y la escorrentía superficial.
Fig. 5.
Mapa hidrológico de la zona de estudio.
Opciones Figura
4.3. Los datos geológicos
El análisis del mapa geológico muestra que la mayoría de la zona de estudio está hecho
de rocas esquistosa (esquistos Sarhlef). Esta formación ocupa casi el 75% de la región
de estudio ( Fig. 6 ). Las otras formaciones geológicas son rocas magmáticas ácidas y
básicas. Por otra parte, las estructuras geológicas presentes en el área de estudio
consisten en faltas Mayor hercinianas ( Fig. 6 ). Sabiendo eso, el sustrato esquistosa
(esquistos Sarhlef) sobre el que se depositan los desechos de la mina Kettara es
relativamente permeable. Se espera que la infiltración de las aguas superficiales
fuertemente cargada con los efluentes de AMD hacia la capa freática.
Fig. 6.
Mapa geológico del área de estudio.
Opciones Figura
4.4. Datos de cobertura de la tierra
Tierra mapa de la cubierta de la zona de estudio consta de cuatro clases de entidades: la
vegetación, desechos mineros (relaves finos y gruesos), las zonas habitadas y de suelo
desnudo ( Fig. 7 ). El análisis de este mapa utilizando la herramienta SIG muestra que
los residuos mineros depositados están ocupando una gran superficie de alrededor de 30
hectáreas en la zona de estudio. Además, muestra que la mayoría de la población está
viviendo Kettara justo aguas abajo de estos desechos mineros. Además, la vegetación
que corresponde esencialmente a las tierras de cultivo también se encuentran aguas
abajo de los desechos de la mina ( Fig. 7 ). En consecuencia, la cobertura vegetal podría
verse afectada por los efluentes de desechos mineros. Por lo tanto un peligro grave para
la salud de los seres humanos y los animales se podría esperar en esta región.
Fig. 7.
Tierra mapa de la cubierta de la zona de estudio.
Opciones Figura
4.5. Datos hidroquímica
Después de cada evento de lluvia, AMD había sido generada por los desechos de la
mina Kettara ricas en minerales de sulfuro. En consecuencia, la superficie del agua
(agua de lluvia) fue contaminada por los elementos químicos lixiviados. Este hecho se ve
confirmado por el análisis de muestras de agua superficiales recogidas en charcos en la
mina Kettara después de un evento de lluvia. Las muestras mostraron un pH ácido, de
alta CE y el alto nivel de concentración de sulfato con un medio de 2.7, 7.920
microsiemens / cm y 25.685 mg / L respectivamente ( Tabla 1 ).
Tabla 1.
Datos hidroquímicos de las muestras de agua subterráneas y superficiales Kettara.Parámetros Aguas superficiales El agua subterránea OMS (1997) una
N Min Max Significar N Min Max Significar
pH 4 2.5 3.3 2.7 20
6.6 7.6 7 06.05 a 09.02
CE S / cm 4 2250 12360 7920 20
740 3720 2088 1500
S04 - 2 mg / L 4 15207
41904 25685 20
27 3337 631 600
un
Directrices para la calidad del agua potable ( OMS, 1997 )
Opciones de tabla
El agua potable de Kettara es suministrada por pozos ubicados en el pueblo. El análisis
de muestras de aguas subterráneas recogidas en los pozos Kettara mostró un pH
básico, un CE relativamente alto contenido de sulfato y con un medio de 7, 2088
microsiemens / cm y 631 mg / L respectivamente ( Tabla 1 ).El mapa de la variación
espacial de sulfato en el agua subterránea Kettara mostró alta nivel de concentración de
este elemento en el agua subterránea situada aguas abajo de los desechos de la mina
(Fig. 8 a). El sulfato se deriva generalmente de la erosión oxidativa de minerales que
contienen sulfuros como la pirita (FeS 2 ) y pirrotita (FeS) (Ecs. (1) y (2) ) ( Nicholson y
Scharer, 1994 y Nieto et al., 2007 y Singh et . al, 2010 ). También se deriva de la
disolución de minerales secundarios tales como halotrichite (FeAl 2 (SO4 ) 4 22H 2 O),
jarosita (K, H 3 O) Fe 3 (SO4) 2 (OH) 6 ) y copiapite (Fe 0,65 Fe 4 (SO 4 ) 6 (OH) 2 (H 2 O) 20 ),
que son abundantes en el sitio de la mina Kettara ( Hakkou et al., 2008 ). En
consecuencia, el contenido de sulfato anómala en el agua subterránea se deriva de los
desechos de la mina a través de la superficie de la infiltración de agua fuertemente
cargada con sulfato y otros elementos químicos.
ecuación( 1 )FeS 2 (s) + 7 / 2O 2 (aq) + H 2 O → Fe2 ++ 4 2SO2- + 2H +Gire MathJaxen
ecuación( 2 )Fe (1-x) S + (2- (x / 2)) O 2 + xH 2 O → SO 4 2 - + (1-x) Fe2 ++ 2XH +Gire MathJaxen
x varía de 0 (FeS) a 0125 (Fe 7 S 8 ).
Fig. 8.
(A) los mapas de la variación espacial de sulfato y (b) la conductividad eléctrica en el agua subterránea de
la zona de estudio.
Opciones Figura
Por otra parte, la CE es un parámetro importante en la evaluación de la calidad de las
aguas subterráneas para beber y para riego, ya que está relacionada con la
concentración de partículas cargadas en el agua (Tutmez et al., 2006 ). Un mapa
variación espacial de la CE mostró relativamente el mismo patrón de distribución
espacial de las concentraciones de sulfato en el área de estudio que confirma el hecho
de que los desechos de la mina Kettara son responsables de la contaminación de aguas
subterráneas ( Fig. 8 b).Estos resultados corroboran los hallazgos del estudio
anterior Khalil et al., 2013 , donde los mapas geoquímicos de los contaminantes tienen
relativamente el mismo patrón de distribución espacial de sulfato y de la CE en las aguas
subterráneas.
Por último, las directrices para la calidad del agua potable establecido por la OMS
( OMS, 1997 fueron utilizados) para evaluar la idoneidad de las aguas subterráneas en el
área de estudio. De acuerdo con las directrices de la OMS, los límites recomendados
para la CE y sulfato son 1.500 microsiemens / cm y 600 mg / L
respectivamente. Mediante la comparación de estas directrices con los valores en los
mapas mostraron variación espacial de sulfato y CE ( Fig. 8 A y B), llegamos a la
conclusión que el agua subterránea se encuentra aguas abajo de los desechos de la
mina no es adecuado para su uso directo en usos domésticos y beber. Esta agua puede
tener efecto laxante frecuente que podría conducir a muchos riesgos de salud graves en
la población.
4.6. Datos del Clima
El clima de la zona de estudio se clasifica como semiárido. Con base en los datos del
tiempo almacenados, la precipitación media anual en Kettara es de 250 mm. Durante los
cuatro años de la medición, la precipitación máxima diaria alcanzó los 40 mm. En
consecuencia, la generación de AMD, así como la dispersión hídrica de los
contaminantes serán acelerados durante un evento de tales precipitaciones. Por otra
parte, la evaporación potencial promedio anual supera los 1.500 mm y las temperaturas
medias mensuales oscilan entre 12 ° C en enero a 29 ° C en julio. Por otra parte, la
estación seca se identificó como de junio a septiembre. Durante este período, los
minerales secundarios, donde se absorben elementos tóxicos se observan en los
alrededores de la mina Kettara. Estos minerales se disuelven durante los próximos
eventos de lluvia y los elementos tóxicos en consecuencia, se pueden dispersar en el
medio ambiente circundante.
5. Conclusiones
El objetivo de este estudio fue utilizar tecnologías basadas en SIG y RS con el fin de
elaborar un modelo de una base de datos ambiental para la evaluación del impacto de
las minas abandonadas en el medio ambiente. La mina Kettara abandonada que está
generando la contaminación fue elegida como caso de estudio en esta investigación. En
este sentido, un SIG basado Base de Datos Ambiental relativa a los datos relacionados
con la geoquímica, hidroquímica, la hidrología, la geología, la cobertura de la tierra y el
clima fue diseñado y elaborado para este sitio utilizando técnicas SIG y RS. Después de
eso, se adoptaron las técnicas de mapeo GIS basados en geoestadística para establecer
mapas de variación espacial de los contaminantes. Los resultados obtenidos ponen de
manifiesto la eficacia de las técnicas aplicadas en la evaluación de los problemas
ambientales en las minas abandonadas. Estos resultados muestran también la
relevancia de la integración de una gran cantidad de datos multidisciplinares
relacionados con los diferentes componentes del ecosistema en que revela el origen y la
extensión de los contaminantes.
Los datos ambientales analizados revelan que AMD fenómeno es responsable de la
liberación de contaminantes de los residuos mineros Kettara. Por otra parte, el análisis
de hidroquímica de las muestras de agua de superficie y subterránea mostró que los
contaminantes liberados se infiltraron en la tabla de agua a través del sustrato permeable
esquistosa. El contenido de sulfato y CE en el agua subterránea se encuentra aguas
abajo de los desechos mineros superan las directrices para la calidad del agua potable
proscrita por la OMS. Por último, las redes de arroyos y la escorrentía superficial se
encuentran para ser los principales mecanismos de difusión de los contaminantes en la
superficie de la zona de estudio durante eventos de lluvia.
La base de datos del medio ambiente desarrollado en este estudio se considera como la
base de la creación de un Sistema de Decisión SIG Apoyo basado en la web para la
mina Kettara. Se espera que este sistema para hacer que los datos ambientales
disponibles a través de la web para los tomadores de decisiones que lo utilizarán, por
ejemplo, en la implementación de un programa de recuperación para el sitio Kettara
abandonado.
Agradecimientos
Los autores agradecen a la Investigación Internacional Sillas Iniciativa financiada por
el Centro Internacional de Investigaciones para el Desarrollo (IDRC), de Canadá, y por
el Canadá de Cátedras de Investigación del programa de apoyo a esta investigación. Los
autores también agradecen el Laboratorio Internacional Conjunto (TREMA) titulado
"Recursos de detección y de agua a distancia en el área mediterránea semiárida",
financiado por el IRD (Francia). Por último, los autores desean agradecer a los revisores
anónimos por sus comentarios constructivos.
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