Contaminación por mercurio en los ríos San Juan Arriba y Calderas; acciones para controlar su uso y emisión ambiental en la minería artesanal del oro

El mercurio ha sido usado por tradición bicentenaria en la minería artesanal de oro a pequeña escala (MAPE) en el municipio de El Corpus, Choluteca. Las liberaciones de ese metal tóxico al ambiente (~ 1,0 toneladas/año), han contaminado gradualmente la red hídrica, sedimentos, aire y biota en la microcuenca del río Calderas; por ello esta investigación evaluó la contaminación por mercurio en el río San Juan Arriba y Calderas y la calidad del agua a través de indicadores biológicos para proponer acciones en el uso adecuado y el control de las emisiones de mercurio en la microcuenca del río Calderas. Además, valoró la composición isotópica del agua de lluvia y superficial para examinar la respuesta del río a las lluvias. Reuniones y entrevistas con actores locales y de instituciones de gobierno fueron necesarias para caracterizar las fuentes de emisiones de mercurio. Simultáneamente, muestras ambientales como agua, sedimentos, macroinvertebrados acuáticos, fueron recolectadas y analizadas, acompañadas de mediciones de caudales y variables fisicoquímicas in situ en abril y mayo del 2018. Los resultados revelaron concentraciones anómalas de mercurio en las aguas (0,02 a 4 928 mg/l) y sedimentos (261,955 μg/g a 2 773,199 μg/g), sobrepasando los valores guías para la protección de la vida acuática. Además, la mala calidad del agua en los ríos estudiados está relacionada con los sitios donde prevalece una actividad minera de mayor intensidad, siendo un factor determinante para la baja riqueza taxonómica de macroinvertebrados acuáticos en los ríos San Juan Arriba y Calderas. El origen de las masas de aire indicó lluvias con comportamiento convectivo en abril y mayo, en el caso de junio un comportamiento estratiforme, debido a ello los isótopos estables mostraron un exceso de deuterio menor, indicando predominio de evaporación secundaria y poca infiltración en este mes. Los resultados revelan una alta contaminación por mercurio y permitieron la identificación de una disposición inadecuada y la inexistencia de manejo apropiado de los residuos mineros, lo cual conlleva a proponer acciones para controlar y disminuir el uso de mercurio en la zona de estudi

Tracer hydrology in a hydrometric data-limited and complex tropical mountainous region: the case of the Central American Isthmus

Numerous socio-economic activities are dependent on the seasonal rainfall and groundwater recharge cycle across the Central American Isthmus. Demographic growth and unregulated land use changes resulted in extensive surface in rainfall, surface water, and groundwater of Costa Rica, Nicaragua, El Salvador, and Honduras. A regional rainfall isoscape, isotopic lapse rates, spatial-temporal isotopic variations, and air mass back trajectories were combined to determine potential mean recharge elevations, moisture circulation patterns, and surface water-groundwater interactions. Intra-seasonal rainfall modes resulted in two depleted incursions (W-shaped isotopic pattern) during the wet season and two enriched pulses during the Mid-Summer Drought and the months of the strongest trade winds. Notable isotopic sub-cloud fractionation and near-surface secondary evaporation were identified as common denominators within the Dry Corridor. Groundwater and surface water isotope ratios depicted the strong orographic separation into the Caribbean and Pacific domains, mainly induced by the governing moisture transport from the Caribbean Sea, complex rainfall producing systems across the N-S mountain range, and the subsequent mixing with local evapotranspiration, and, to a lesser degree, the eastern Pacific Ocean fluxes.Numerosas actividades socioeconómicas dependen de las lluvias estacionales y del ciclo de recarga de las aguas subterráneas en todo el istmo centroamericano. El crecimiento demográfico y los cambios no regulados en el uso de la tierra dieron como resultado una extensa superficie de lluvia, agua superficial y agua subterránea de Costa Rica, Nicaragua, El Salvador y Honduras. Se combinaron un isoscape regional de lluvia, tasas de lapso isotópicas, variaciones isotópicas espacio-temporales y trayectorias de retroceso de la masa de aire para determinar las posibles elevaciones medias de recarga, los patrones de circulación de la humedad y las interacciones entre el agua superficial y el agua subterránea. Los modos de lluvia intraestacional dieron como resultado dos incursiones agotadas (patrón isotópico en forma de W) durante la temporada de lluvias y dos pulsos enriquecidos durante la sequía de mediados de verano y los meses de los vientos alisios más fuertes. Se identificaron como denominadores comunes dentro del Corredor Seco el notable fraccionamiento de subnube isotópico y la evaporación secundaria cerca de la superficie. Las proporciones de isótopos de aguas subterráneas y superficiales representaron la fuerte separación orográfica en los dominios del Caribe y el Pacífico, principalmente inducida por el transporte de humedad gobernante desde el Mar Caribe, los complejos sistemas de producción de lluvia a través de la cordillera NS y la posterior mezcla con la evapotranspiración local, y, en menor grado, los flujos del Océano Pacífico oriental.Universidad Nacional, Costa RicaEscuela de Químic

Tracer hydrology of the data-scarce and heterogeneous Central American Isthmus

Numerous socio-economic activities depend on the seasonal rainfall and groundwater recharge cycle across the Central American Isthmus. Population growth and unregulated land use changes resulted in extensive surface water pollution and a large dependency on groundwater resources. This work combines stable isotope variations in rainfall, surface water, and groundwater of Costa Rica, Nicaragua, El Salvador, and Honduras to develop a regionalized rainfall isoscape, isotopic lapse rates, spatial–temporal isotopic variations, and air mass back trajectories determining potential mean recharge elevations, moisture circulation patterns, and surface water–groundwater interactions. Intra-seasonal rainfall modes resulted in two isotopically depleted incursions (W-shaped isotopic pattern) during the wet season and two enriched pulses during the mid-summer drought and the months of the strongest trade winds. Notable isotopic sub-cloud fractionation and near-surface secondary evaporation were identified as common denominators within the Central American Dry Corridor. Groundwater and surface water isotope ratios depicted the strong orographic separation into the Caribbean and Pacific domains, mainly induced by the governing moisture transport from the Caribbean Sea, complex rainfall producing systems across the N-S mountain range, and the subsequent mixing with local evapotranspiration, and, to a lesser degree, the eastern Pacific Ocean fluxes. Groundwater recharge was characterized by (a) depleted recharge in highland areas (72.3%), (b) rapid recharge via preferential flow paths (13.1%), and enriched recharge due to near-surface secondary fractionation (14.6%). Median recharge elevation ranged from 1,104 to 1,979 m a.s.l. These results are intended to enhance forest conservation practices, inform water protection regulations, and facilitate water security and sustainability planning in the Central American Isthmus.Universidad Nacional de Costa Rica/[SIA-0482-13]/UNA/Costa RicaUniversidad Nacional de Costa Rica/[SIA-0101-14]/UNA/Costa RicaUniversidad Nacional de Costa Rica/[SIA-0236-16]/UNA/Costa RicaUniversidad Nacional de Costa Rica/[SIA-411-17]/UNA/Costa RicaUniversidad Nacional de Costa Rica/[SIA-414-17]/UNA/Costa RicaUniversidad Nacional de Costa Rica/[SIA-0378-14]/UNA/Costa RicaEmpresa de Servicios Públicos de Heredia/[]/ESPH S.A./Costa RicaInternational Atomic Energy Agency/[COS/7/005]/IAEA/AustriaInternational Atomic Energy Agency/[RC-19747]/IAEA/AustriaInternational Atomic Energy Agency/[RLA/7/024]/IAEA/AustriaInternational Atomic Energy Agency/[NIC/5/009]/IAEA/AustriaEuropean Union/[DCIENV 2014/350-470]/EU/Países BajosNature Conservancy/[Coca Cola FEMSA-TNC]/TNC/Estados UnidosUniversidad de Costa Rica/[University of Costa Rica Research Council]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Físic