Procesos de transporte de arsénico y metales en aguas superficiales del distrito minero de Taxco, México: Aplicación de isótopos estables

Water isotopic ratios 18O/16O, 2 H/H and 34S/32S in dissolved sulfates were measured to determine sulfur provenance and dominant processes of transport, and, distribution of As and metals in surface waters in the mining district of Taxco. Zinc, Cd, Cu, Fe, Pb and As were analyzed in river and stream waters located nearby mine tailings. ?18O and ?D values (dry season) showed a lower slope (?D = 3.998 * ?18O ? 29.02) than the Global Meteoric Water Line (GMWL, ?D = 8 * ?18O + 10) indicating an evaporation process. In the rainy season, the slope (?D = 6.109 * ?18O ? 9.69) approximates to the GMWL showing an input of meteoric water to rivers. ?34S values in dissolved sulfates vary from ?6.8 to +2.2 (dry season) and from ?5 to ?0.6 (rainy season), indicating a sulfur source from sulfides oxidation and erosion. Clustering analysis showed that rivers and streams conditions are very similar to those of the tailings in the dry season, but not in the rainy season, with exception of TX3. This similitude exhibits the significance of seasonal changes in weathering and washing off processes from tailings, with further transport by runoff into surrounding water bodies. Variation in metal concentrations (dry and rainy seasons) indicates two-coupled processes: 1) discharge-erosion and 2) proportional dilution. Plot of ?18O vs ?34S confirms weathering of material from the basin and tailings with a wide and heterogeneous pattern in the dry season, while in the rainy season results indicate erosion and mixing of particles.Para entender los procesos que dominan el transporte, distribución de metales, As, y procedencia del azufre en agua superficial del distrito minero de Taxco se determinaron 34S/32S en sulfatos disueltos y 18O/16O, 2 H/H en ríos y arroyos. Se analizaron Zn, Cd, Cu, Fe, Pb y As en cuerpos de agua cercanos a residuos del procesamiento de minerales (jales). La regresión lineal de los valores ?18O y ?D (secas) mostró una pendiente (?D = 3.998 * ?18O ? 29.02) inferior a la Línea Meteórica Mundial (LMM, ?D = 8 * ?18O + 10) indicando un proceso de evaporación. En lluvias, la pendiente (?D = 6.109 * ?18O ? 9.69) se aproximó a la LMM mostrando un aporte de agua meteórica hacia los ríos. El ?34S osciló entre ?6.8 y +2.2 (secas), y ?5 y ?0.6 (lluvias) e indica que el azufre proviene de la oxidación y erosión de sulfuros. El análisis de agrupamiento mostró que las condiciones para ríos y arroyos (secas) son significativamente similares a los jales, pero no así en lluvias (excepto TX3). Esta similitud muestra la importancia de los cambios estacionales en los procesos de intemperismo y lavado de los jales, con su posterior transporte por escorrentía hacia los cuerpos de agua de la zona. La variación de la concentración de metales (lluvias y secas) indica dos procesos acoplados, 1) descarga con erosión y 2) dilución proporcional. La relación entre 18O y 34S confirma el intemperismo de los materiales de la cuenca y jales con un patrón amplio y heterogéneo en secas; en lluvias la tendencia de los resultados indica erosión y mezcla de partículas

Distribución de Fe, Zn, Pb, Cu, Cd y As originada por residuos mineros y aguas residuales en un transecto del río Taxco en Guerrero, México

Inadequate waste disposal from ore processing is one of the main inputs of metals to rivers where they are transported either in dissolved or in particulate form. Heavy metals' and arsenic from metal-rich wastes may reach hazardous levels to humans and ecosystems, and constitute a negative influence on sustainable development. The present study focuses on determining the concentrations and speciation of dissolved and suspended particulate arsenic, cadmium, copper, lead, zinc and iron produced by the combined input of mine wastes and urban wastewater in the Taxco River. Water samples were collected along the river in both, dry and rainy seasons. Results showed near neutral or slightly basic pH values at most sites, dominated by bicarbonate, sulfate, calcium, sodium and magnesium as the main ions. The highest content of metals measured in the water at site TX3 close to tailings were: Fe and As, mainly in particulate form (54.5 mg/L and 0.047 mg/L respectively), Zn, Pb, Cu and Cd in dissolved form (245.83, 0.217, 3.94 and 1.73 mg/L respectively). Closeness of TX3 to mine tailings allows dragging of material by water and wind induced erosion. This process supplies metals, ions and acid drainage to the river water altering its composition mainly in the dry season (pH 2.8). A seasonal dilution factor was observed in the chemistry of the river, since in the dry season average flow of the studied transect was only 0.05 m3/s and in the rainy season the flow increased to 1.45 m3/s. Aqueous metal speciation, predicted using WATEQ4F software, reflected the influence of local geology, with presence of limestones, as well as sulfide oxidation of minerals within tailings. Speciation results data indicated that oxides, ohyhydroxides and carbonates are the main compounds controlling mobilization/immobilization processes of the studied metals. Metal concentrations over drinking water standards, as well as urban wastewater influence render the river water unsuitable for irrigation and as a drinking water source without a previous treatment, mainly at sites close to discharges and wastes. Environmental protection of the river implies avoiding direct wastewater discharges, as well as particle dragging and acid mine drainage input to the river that may be attained through the construction of physical barriers and water treatment systems.El manejo inadecuado de los residuos del procesamiento de minerales es una de las principales fuentes de metales y arsénico hacia los ríos en los cuales pueden alcanzar niveles peligrosos para los seres humanos y los ecosistemas. El presente estudio se enfocó a determinar las concentraciones y las especies químicas disueltas o asociadas a partículas en suspensión de arsénico, cadmio, plomo, cobre, zinc y fierro presentes en el Río Taxco y Cacalotenango, aportadas tanto por residuos mineros como por aguas residuales urbanas. Se colectaron muestras de agua en época de secas y en época de lluvias. Los resultados indican que son aguas con valores de pH cercanos a la neutralidad o ligeramente básicos en la mayoría de los sitios. Las especies químicas principalmente encontradas fueron bicarbonato, sulfato, calcio, sodio, y magnesio. La muestra TX3, ubicada frente a uno de los depósitos de jales, presentó las concentraciones más altas de iones en temporada de secas y de lluvias, siendo los sulfatos (2497 y 599 mg/L respectivamente) y el calcio (472 y 208 mg/L respectivamente) los más representativos; también presentó las mayores concentraciones de metales en temporada de secas: Fe principalmente asociado a partículas suspendidas (54.5 mg/L) y Zn, Pb, Cu y Cd en forma disuelta (245.8, 0.21, 3.94 y 1.73 mg/L respectivamente). La cercanía de TX3 a los jales permite el arrastre de material por procesos de erosión hídrica y eólica al Río Taxco lo que aporta metales, iones y drenaje ácido, y altera la composición del agua principalmente en la temporada de secas (pH 2.8). Se observó un factor de dilución estacional en la composición química del río; en temporada de secas el flujo promedio del transecto estudiado fue de 0.05 m3/s y en lluvias de 1.45 m3/s. La influencia de la geología de la zona con presencia de calizas y los procesos de oxidación de sulfuros contenidos en los jales se reflejó en la especiación de los metales que fue calculada con el programa de modelación geoquímica WATEQ4F. Los resultados indicaron que los óxidos, oxihidróxidos y carbonatos son los principales compuestos que regulan la movilización/ inmovilización de los metales estudiados en este transecto. Las concentraciones de metales, que en muchos sitios son mayores a las normas ecológicas, y la influencia de las descargas urbanas y de los jales que alteran las condiciones fisicoquímicas del agua del Río Taxco han ocasionado que el mismo no pueda utilizarse directamente como fuente de agua potable ni para riego agrícola, principalmente en aquellos sitios cercanos a las fuentes de contaminación. Para la protección ambiental del río debe impedirse el ingreso de aguas residuales crudas así como el arrastre de las partículas de jales y del drenaje ácido producido, esto podría lograrse mediante la construcción de barreras físicas y sistemas de tratamiento

Rare-earth element distribution in water from El Chichón Volcano Crater Lake, Chiapas Mexico

Esta investigación puede considerarse como un estudio piloto en el volcán El Chichón para determinar si la distribución de los patrones normados de tierras raras (TR) pueden utilizarse como trazadores rutinarios en el sistema geotérmico del volcán. Dieciocho muestras de agua del lago alrededor del cráter fueron tomadas durante tres campañas de campo de marzo de 2006 a mayo de 2008. Los datos químicos han documentado cambios en la evolución del sistema hidrotermal, sin embargo, estas muestras no evidencian variaciones significativas en la geoquímica de tierras raras que corresponde a la estabilidad de la actividad volcánica observada durante el periodo de estudio. Las concentraciones de TR son altas y alcanzan valores entre 5.58 ppb (Ce) y 0.01 ppb (Lu). Los patrones normados de TR de muestras de agua de lago del Volcán El Chichón presentan enriquecimiento de TR pesadas con respecto a muestras pomez de la erupción de 1982 (representativas de la roca encajonante). La pequeña anomalía de Eu observada en muestras recientes puede haberse originado por el aumento de agentes acomplejantes tales como sulfatos solubles, cloruros y fluoruros. Cambios significantes en el comportamiento de las TR pueden estar asociados con cambios mayores de la actividad magmática, que no se han presentado durante el tiempo de estudio. doi: https://doi.org/10.22201/igeof.00167169p.2010.49.1.147

Complejación de metales por sustancias húmicas acuáticas como proceso natural, tomando como caso de estudio el Lago de Xochimilco, Ciudad de México, México

En este trabajo se presenta la importancia de la materia orgánica, específicamente Substancias Húmicas Acuáticas (SHA) dentro de la especiación y distribución de metales y nutrientes dentro de un sistema acuático, en este caso el Lago de Xochimilco, sitio con gran importancia ecológica, el cual, es hábitat natural de la especie endémica axolotl (ajolote). En esta investigación se realizaron reac-ciones de complejación entre las SHA y metales (Cu, Mn, Pb y Zn) bajo diferentes condiciones de pH, la fuente de las SHA corresponde con la muestra de agua tomada en el Lago de Xochimilco, en presencia o ausencia de disolución amortiguadora de pH, además de variar la concentración de los metales. Los resultados muestran que existe una competencia directa entre los elementos mayores y oligoelementos por reaccionar con las SHA; además, que bajo las condiciones de pH del Lago de Xochimilco es muy posible que se formen los compuestos complejos. doi: https://doi.org/10.22201/igeof.00167169p.2022.61.1.218

Rainwater Harvesting as a Drinking Water Option for Mexico City

Mexico City is one of the most water-stressed cities in the world; poor quality water occurs in several parts of the City. The use of rainwater harvesting (RWH) as a source of drinking water is gaining acceptance in several contexts, but the quality of the water obtained through these systems has not been sufficiently studied. This manuscript presents the results of water quality tests from samples taken in each component of an RWH system, installed by Isla Urbana at the National Autonomous University of Mexico (UNAM), southern Mexico City. The RWH system culminates with a drinking fountain which supplies water for the students, and other members of the university community. Samples were retrieved from August 2014 to November 2015, approximately once per month. Results showed that with an adequate operation of the RWH system the major ions, fluoride, zinc, arsenic, lead, iron, copper, chromium, aluminum, nitrate, and total coliforms comply with national standards and international guidelines for drinking water. Thus, RWH constitutes a viable option for providing good quality water in a megacity that will become increasingly water-stressed due to climate change

Potencial lixiviación de elementos traza en jales de las minas La Asunción y Las Torres, en el Distrito Minero de Guanajuato, México

Se investigaron los residuos mineros de la mina abandonada La Asunción y la mina activa Las Torres, en el Distrito Minero de Guanajuato. La primera pertenece al sistema de Vetas La Sierra y la segunda a la Veta Madre. El objetivo principal de este trabajo fue evaluar la movilidad de los elementos traza: zinc, cobre, plomo, cadmio, selenio y arsénico, a partir de los residuos mineros. Las muestras de jales y terreros se caracterizaron química y mineralógicamente. Se realizaron experimentos de lixiviación de elementos traza mediante ensayos en columnas, los cuales se mantuvieron a lo largo de cinco meses. Los análisis mineralógicos mostraron que los jales están constituidos mayoritariamente por cuarzo, feldespatos y, en menor proporción, calcita y pirita. Además, en el orden de traza, se presentan fl uorita, aguilarita, galena, calcopirita y esfalerita. Las concentraciones promedio en los jales de la mina La Asunción fueron 180-330 mg/kg de Zn, 59-65 mg/kg de Pb, 2.5 mg/kg de Cd, 14-18 mg/kg de Cr, y 21-25 mg/kg de As; mientras que los jales de la mina Las Torres contuvieron 62 mg/kg de Zn, 35 mg/kg de Pb, 3.5 mg/kg de Cd, 13 mg/kg de Cr, y 36 mg/kg de As. No se detectó mercurio en las muestras analizadas. Las concentraciones de selenio determinadas en los jales de la mina La Asunción (27-38 mg/kg) refl ejan la presencia importante de sulfoselenuros reportada para el sistema de Vetas La Sierra. La proporción entre sulfuros y carbonatos no favorece la producción de drenaje ácido de minas en la mayoría de los residuos. Los ensayos en columnas mostraron la liberación de bajas concentraciones de Zn (<180 ìg/L), Cu (<80 ìg/L), Sb (<350 ìg/L) y Se (<50 ìg/L) en las primeras 24 horas; las concentraciones fueron signifi cativamente menores y constantes a partir de la 3a. semana. Las concentraciones de arsénico se mantuvieron en niveles inferiores al límite de detección analítico (2 ìg/L). Los resultados indicaron que no existen las condiciones geoquímicas para la lixiviación de los metales. El selenio está presente como aguilarita (Ag4SeS), la cual es altamente estable bajo las condiciones físico-químicas determinadas en campo (pH 7.92, Eh 270 mV). Además, la aguilarita se encuentra como inclusión en la pirita lo cual difi culta la lixiviación del selenio

Potencial lixiviación de elementos traza en jales de las minas La Asunción y Las Torres, en el Distrito Minero de Guanajuato, México

Se investigaron los residuos mineros de la mina abandonada La Asunción y la mina activa Las Torres, en el Distrito Minero de Guanajuato. La primera pertenece al sistema de Vetas La Sierra y la segunda a la Veta Madre. El objetivo principal de este trabajo fue evaluar la movilidad de los elementos traza: zinc, cobre, plomo, cadmio, selenio y arsénico, a partir de los residuos mineros. Las muestras de jales y terreros se caracterizaron química y mineralógicamente. Se realizaron experimentos de lixiviación de elementos traza mediante ensayos en columnas, los cuales se mantuvieron a lo largo de cinco meses. Los análisis mineralógicos mostraron que los jales están constituidos mayoritariamente por cuarzo, feldespatos y, en menor proporción, calcita y pirita. Además, en el orden de traza, se presentan fl uorita, aguilarita, galena, calcopirita y esfalerita. Las concentraciones promedio en los jales de la mina La Asunción fueron 180-330 mg/kg de Zn, 59-65 mg/kg de Pb, 2.5 mg/kg de Cd, 14-18 mg/kg de Cr, y 21-25 mg/kg de As; mientras que los jales de la mina Las Torres contuvieron 62 mg/kg de Zn, 35 mg/kg de Pb, 3.5 mg/kg de Cd, 13 mg/kg de Cr, y 36 mg/kg de As. No se detectó mercurio en las muestras analizadas. Las concentraciones de selenio determinadas en los jales de la mina La Asunción (27-38 mg/kg) refl ejan la presencia importante de sulfoselenuros reportada para el sistema de Vetas La Sierra. La proporción entre sulfuros y carbonatos no favorece la producción de drenaje ácido de minas en la mayoría de los residuos. Los ensayos en columnas mostraron la liberación de bajas concentraciones de Zn (<180 ìg/L), Cu (<80 ìg/L), Sb (<350 ìg/L) y Se (<50 ìg/L) en las primeras 24 horas; las concentraciones fueron signifi cativamente menores y constantes a partir de la 3a. semana. Las concentraciones de arsénico se mantuvieron en niveles inferiores al límite de detección analítico (2 ìg/L). Los resultados indicaron que no existen las condiciones geoquímicas para la lixiviación de los metales. El selenio está presente como aguilarita (Ag4SeS), la cual es altamente estable bajo las condiciones físico-químicas determinadas en campo (pH 7.92, Eh 270 mV). Además, la aguilarita se encuentra como inclusión en la pirita lo cual difi culta la lixiviación del selenio

Identificación de las fuentes de nitratos mediante métodos hidrogeoquímicos e isotópicos en el agua subterránea del Bajío Guanajuatense

La subprovincia del Bajío Guanajuatense, ubicado en el Centro de México es una de las zonas agrícolas más importantes del país, lo cual ha provocado el uso de grandes volúmenes de agua. El panorama actual de Guanajuato indica un incremento, en más del triple, del uso del agua subterránea respecto a la extraída hace 30 años, usada para maximizar el rendimiento de cultivos, así como una aplicación desmedida de fertilizantes nitrogenados. Este contexto se torna más grave dado que en la zona de estudio existen problemas de sobreexplotación, abatimiento del nivel estático, y presencia de fallas y fracturas, y aunado a ello contaminación en distintos niveles de profundidad del acuífero por compuestos nitrogenados. El objetivo de este trabajo consistió en evaluar la presencia de compuestos de nitrógeno en los distintos flujos del acuífero, identificar isotópica e hidrogeoquímicamente las fuentes, sus transformaciones y los procesos relacionados con el elevado contenido de NO3 - en el agua subterránea. Con base en los resultados obtenidos de NO3 -, elementos químicos mayores, menores, traza e isótopos, se han identificado dos fuentes de contaminación; una relacionada con la agricultura y la segunda con el tratamiento de agua residual. Esto ha ocasionado que el contenido de NO3 - supere los valores permitidos por la NOM-127, de acuerdo a los datos de muestreo del 2017 y 2019, no solo en el acuífero somero también el profundo. Se llevaron a cabo dos campañas de muestreo de agua subterránea en 32 pozos urbanos y agrícolas de los municipios de Vill y JR en Guanajuato, en temporada de lluvias y de estiaje, siguiendo métodos nacionales e internacionales. Se determinaron elementos mayores, menores y algunos elementos traza, así como isotopos estables. El origen de los elevados contenidos de NO3 - es antropogénico; los valores más elevados se cuantificaron en época de estiaje. Los nitratos migran más fácilmente a través de fallas y fracturas profundas, principalmente en la zona centro-sur del área de estudio hacia el acuífero medio y posiblemente al profundo, este proceso es relevante ya que la zona es reconocida como un medio impermeable debido a la presencia de extensas capas de arcillas. Una planta de tratamiento de agua residual es un foco de contaminación, la aplicación de fertilizantes sería el otro posible foco de contaminación. La transformación de los compuestos nitrogenados pudieran afectar el comportamiento isotópico del δ18O, aunque no se descarta que podría deberse a procesos de evaporación e infiltración de agua somera. Esta información debe ser considerada ya que la presencia de nitratos en el medio pudiera poner en riesgo la salud de la población que se abastece del mismo sistema acuífero donde se desarrollan estas actividades. doi: https://doi.org/10.22201/igeof.00167169p.2020.59.3.209