A-1 - UAM-I

METALES PESADOS E ISÓTOPOS ESTABLES EN UNA
REGIÓN MINERA DEL SUR DE MÉXICO
AZUCENA DÓTOR ALMAZÁN1, MA. AURORA ARMIENTA HERNÁNDEZ2,
ALEJANDRA AGUAYO2, OLIVIA CRUZ2, NORA CENICEROS2.
1
Posgrado en Ciencias de la Tierra, UNAM.
2
Laboratorio de Química Analítica. Instituto de Geofísica, UNAM
Circuito de la Investigación s/n, Ciudad Universitaria. UNAM. México D.F.
victoria@geofisica.unam.mx
RESUMEN
Taxco, ubicado al Sur de México, tiene una tradición minera desde la época
colonial. La generación y dispersión de partículas de jales con altos
contenidos de metales (Zn, Pb, Cu, Fe, As, Cd) y la descarga de lixiviados
hacia los ríos han ocasionado afectaciones al entorno ambiental. Se
caracterizaron muestras de agua superficial, rocas, suelos, precipitados y
jales para determinar las concentraciones de metales y lograr una visión
integral de su comportamiento en ambientes mineros. Se analizaron isótopos
estables (18O, 2H y 34S) en muestras de agua y de 34S en suelos, precipitados
y jales. Los resultados preliminares indican elevadas concentraciones de
metales en el agua que dependen de la época de muestreo (estiaje o lluvias).
El análisis de 18O y 2H indican un fuerte proceso de evaporación en el estiaje
y una marcada influencia del agua meteórica durante la época de lluvias. El
contenido de metales es elevado en las muestras de suelos, rocas, jales y
precipitados. El 34S en el agua muestra la interacción de las rocas con el
agua meteórica; en las muestras de jales, precipitados y suelos indica una
fuerte influencia de los sulfuros de la mineralización en la formación de
sulfatos.
Palabras clave: agua, jales, metales, isótopos.
ABSTRACT
Taxco area, Southern Mexico has a mining tradition since colonial times.
Generation and dispersion of tailings with high concentrations of metals (Zn,
Pb, Cu, Fe, As, Cd), jointly with discharge of acid leachates to rivers have
affected the environment. Samples of rocks, soils, river water, precipitates
and tailings were analyzed to determine metal concentrations and obtain an
integral vision about their behavior in a mining area. Stable isotopes 18O, 2H
and 34S were determined in water samples and 34S in soils, precipitates, and
tailings. Preliminary results show high concentrations of metals in the river
water that vary with the sampling season (dry or rainy). Analyses of 18O y 2H
suggest a strong evaporation process during the dry season and a major
meteoric water influence in the rainy season. Besides, high concentrations of
metals in rocks, soils, precipitates and tailings were also measured. Values of
34S in water samples denote rock interaction with meteoric water. Samples
of tailings, precipitates and soils show influence from ore sulfides in the
formation of sulfates.
Key words: water, tailings, metals, isotopes
INTRODUCCIÓN
El distrito minero de Taxco, se ubica al sur de la República Mexicana en la
ciudad de Taxco de Alarcón en el estado de Guerrero (Figura 1). El área de
estudio tiene una tradición minera que data de la época de la colonia tiempo
durante el cual se han generado materiales de desecho que han ido
constituyendo los actuales depósitos de jales. Los jales fueron, durante
mucho tiempo, colocados en las riberas de los ríos y en zonas que con el
paso de los años han sido circundadas por asentamientos humanos.
(Armienta y col., 2003; Talavera–Mendoza y col., 2005).
Figura 1. Ubicación del área de estudio y de las muestras de agua,
rocas, suelos, jales y precipitados. Modificado de Google Earth
En el distrito minero de Taxco existe una problemática de introducción de
metales hacia los cuerpos de agua, suelos de cultivo y posiblemente hacia
seres humanos. Esto ha sido ocasionado en parte por el uso de los lixiviados
de los jales con fines domésticos por los pobladores del entorno y por otro
lado por la introducción de los mismos lixiviados hacia los ríos Taxco y
Cacalotenango, principales cuerpos de agua de la zona, a través de
escorrentías superficiales. La introducción de metales a lo suelos de cultivo
debido a su cercanía a los jales se ha dado a través de la erosión de los
mismos o por dispersión eólica de sus partículas con altos contenidos de
metales (Armienta y col., 2003; Talavera–Mendoza y col., 2005; Armienta y
col., 2007; Romero y col., 2008; Árcega–Cabrera y col., 2009; Moreno y col.,
2010).
El objetivo de este estudio fue determinar el contenido total de metales
potencialmente tóxicos como el Zinc, Plomo y Fierro en distintos tipos de
muestras ambientales, para ello se incluyeron muestras de jales mineros
ubicados dentro del distrito minero de Taxco, además de muestras de agua
de los principales ríos (río Taxco y río Cacalotenango) durante la época de
estiaje y lluvia, así como muestras de precipitados de los arroyos El Fraile I,
El Fraile II y Xochula. Se muestrearon algunas litologías aflorantes en el
área, así como suelos (Figura 1). Adicionalmente, se colectaron muestras de
agua para el análisis de 18O, 2H, 34S y algunas muestras de jales,
precipitados y suelos para análisis de 34S.
MATERIALES Y MÉTODOS
Las muestras de agua superficial se colectaron durante los periodos de
secas y lluvias, para evaluar la variación estacional del contenido de metales
en los ríos Taxco y Cacalotenango, en botellas de polietileno previamente
lavadas. Se colectaron muestras acidificadas con HNO3 hasta pH= 2
(metales totales) y filtradas por 0.45 um y acidificadas posteriormente para su
preservación (metales solubles). Las muestras TX1A a TX5A, de ambos
muestreos, fueron seleccionadas para la determinación de las relaciones
isotópicas de 18O, 2H y, 34S. Se colectaron también 3 muestras de rocas
derivadas de las formaciones Riolita Tilzapotla (RT), y Mexcala que
incluyeron areniscas y pizarras (Ar–Mex, Piz–Mex). Las muestras fueron
descostradas y la roca sana se trituró y pulverizó para digerir 1 g de roca con
20 mL de una solución 3:1 v/v de HNO3:HCl. La recolección de los suelos y
jales se realizó empleando una pala plástica; se obtuvieron los primeros 10
cm y se colocaron en bolsas de polietileno cerradas herméticamente. Los
precipitados se colectaron tomando la capa más superficial del material
precipitado sobre el lecho de los arroyos Xochula, El Fraile I y El Fraile II.
Todas las muestras fueron secadas a temperatura ambiente, los suelos y
jales fueron cuarteados y tamizados recuperándose la fracción menor a 2
mm. Para los análisis isotópicos comparativos se seleccionaron muestras de
jales, precipitados y suelos. Se digirieron las muestras tomando 1 g en 20
mL de una solución 3:1 v/v de HNO3:HCl en horno de microondas CEM
modelo MDS2000.
El resumen del total de las muestras obtenidas se presenta en la Tabla I, la
ubicación de las muestras dentro del área de estudio se presenta en la
Figura 1. El análisis de metales traza (Zn, Pb, y Fe) tanto en muestras de
agua, rocas, como en suelos, jales y precipitados se realizó por la técnica de
espectrometría de absorción atómica por flama (FAAS) utilizando un equipo
AAnalyst 200 de Perkin Elmer.
Tabla I. Descripción de las muestras obtenidas en el distrito minero de
Taxco. * Muestras obtenidas en época de secas y lluvias (misma
nomenclatura y ubicación)
Muestra
TX1
TX2
TX3
TX4
TX5
RT
Ar-Mex
Piz-Mex
Tipo de
Muestra
Referencia
Río Taxco
Aguas abajo unión de los ríos Taxco y Cacalotenango
Arroyo Xochula
Mina La Concha
Río Cacalotenango
Riolita Tilzapotla
Agua*
Rocas
Formación Mexcala
Suelo derivado de rocas riolíticas. Suelo sin impacto de la
minería
Fm. Mexcala con impacto de la actividad minera. Frente a los
jales El Fraile.
Fm. Mexcala suelo cercano a los jales Guerrero y al basurero
municipal.
Fm. Mexcala sin impacto de la minería (camino TecalpulcoPaintla)
Jales el Fraile parte no oxidada
S3A-10
S7A-10
Suelos
S8A-10
S9A-10
JF1
JF1ox
Gro
Groox
PTX3
PRF1
PRF2
Jales el Fraile parte oxidada
Jales
Jales Guerrero, parte más nueva sin oxidar
Jales Guerrero, parte más antigua oxidada
Arroyo Xochula
Precipitados
Jales el Fraile
ISÓTOPOS
El análisis de 18O/16O, 2H/H en las muestras de agua se llevó a cabo en el
Laboratorio de Espectrometría de Masas de Isótopos Estables de la UNAM.
En ambos casos la incertidumbre fue de 0.2‰.
El sulfato disuelto en las muestras de agua se precipitó empleando BaCl2 en
exceso y se recuperó filtrando la muestra con membranas de celulosa de
0.45 m (Smuda y col., 2008). La disolución–precipitación de los sulfatos en
muestras sólidas se realizó pesando 10 g de la muestra, se agregó 200 mL
de agua destilada y se agitaron por 18 h, la recuperación del sulfato se
realizó filtrando con membranas de celulosa de 0.45 m. La determinación
de 34S/32S se efectuó en la Universidad de Arizona, USA con una
incertidumbre de 0.15‰.
RESULTADOS Y DISCUCIÓN
MUESTRAS DE AGUA
Los resultados de las muestras de agua para ambos periodos se incluyen en
la Tabla II. Las muestras TX1, TX2, TX3 TX4 y TX5 del periodo de secas
presentaron valores de pH que oscilaron de ácidos a ligeramente alcalinos
(2.60 a 8.28), con conductancias eléctricas variando de 0.736 mS  cm 1 a
4.840 mS  cm 1 correspondientes a las muestras TX5 y TX3
respectivamente. Las concentraciones de Zn, Fe y Pb se determinaron en las
muestras variando de valores no detectables a 337 mg/L para el Zn total. El
contenido de Fe total presentó concentraciones de no detectables (TX5)
hasta 183 mg/L (TX3). El Pb total fue detectado en todas las muestras y la
menor concentración (0.22 mg/L) se determinó en la muestra TX4, mientras
que la concentración máxima (0.33 mg/L) se midió en la muestra TX3. El
contenido de Zn soluble, para el mismo periodo fue 0.210 mg/L (TX5) y la
concentración mayor de 375 mg/L (TX3). El Fe soluble presentó
concentraciones de no detectables a 146 mg/L como concentración máxima.
El Plomo soluble, por su parte, fluctuó de concentraciones no detectables
(TX1 y TX2) a 0.330 mg/L (TX3). La distribución de los metales en cada una
de las muestras se presenta en la Figura 2. Las concentraciones de metales
en las muestras de agua se compararon con la normatividad mexicana
(NOM-127-SSA1-1994) encontrándose que con excepción de las muestras
TX1 y TX2, el resto de las muestras rebasó los 5.0 mg/L de Zinc que
establece como máximo permisible (MP). El MP para Fe (0.3 mg/L) fue
rebasado en todas las muestras salvo TX5 y TX4 (secas y lluvias
respectivamente). El Pb, con excepción de las muestras TX1 y TX2 (lluvias),
superó los 0.025 mg/L establecido como MP.
Tabla II. pH, CE en muestras de agua del periodo de secas y lluvias.
Parámetros Fisicoquímicos
Época de Secas
Época de lluvia
CE
CE
Muestra
pH
pH

1
( mS  cm )
( mS  cm1 )
TX1
TX2
TX3
TX4
TX5
7.82
7.89
2.60
7.90
8.28
1.606
1.603
4.840
1.331
0.736
7.96
8.13
6.72
7.85
8.10
0.690
0.538
1.323
0.835
0.247
Durante el periodo de secas se observó la mayor concentración de metales
(totales y solubles) en las muestras de agua. La muestra TX3 es la que
mayor contenido de metales (Zn y Fe) totales y solubles presenta debido a
que la zona en donde se recuperó (arroyo Xochula) recibe la descarga
directa de los lixiviados de los jales Guerrero, además de que sobre sus
riveras y dentro del arroyo se puede observar parte de la zona oxidada de los
mismos jales. La presencia principalmente de Zn y Fe total en las muestras
del río Taxco (TX1 y TX2) puede deberse a la sorción de estos metales a
fases poco disponibles (por ejemplo, materia orgánica) durante su recorrido
por el cauce de este río Armienta y col., (2009). Es importante resaltar que el
río Taxco recibe la descarga de aguas residuales crudas provenientes de la
ciudad, además de lixiviados del basurero municipal y de depósitos de jales
ubicados a lo largo de su cauce. La muestra TX4, al igual que la TX3,
presenta mayores concentraciones de Zn y Fe total dejando al descubierto la
posible formación de compuestos poco solubles. El Plomo presentó en todos
los casos concentraciones totales y solubles más o menos homogéneas
especialmente en las muestras TX3, TX4 y TX5; en las muestras TX1, TX2 el
Pb se presenta como Pbtotal. El comportamiento del Pb indica que está
ampliamente distribuido en la zona de estudio al presentarse de manera
indistinta tanto en muestras con influencia de las actividades mineras (TX3 y
TX4) como en aquellas alejadas de dicha actividad (TX5).
Zn Época de Secas
12
Metales Totales
Metales S olubles
8
Fe (mg/L)
Zn (mg/L)
10
2
6
4
3 7 .5 x10 0
3 3 .7 x10 0
1.4
1.2
0.6
0.4
0
0.2
0
TX2
18 .3 x10 0
TX3
Muestras
TX4
0.35
TX5
TX1
TX2
TX3
Muestras
TX4
TX5
Plomo Época de Secas
Me tale s Totale s
Me tale s soluble s
0.30
Pb (mg/L)
14 .6 x10 0
Metales Totales
Metales Solubles
1
0.8
2
TX1
Fe Época de Secas
1.8
1.6
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
TX1
TX2
TX3
TX4
Muestras
TX5
Figura 2. Distribución de Zn, Fe y Pb en muestras del periodo de
secas.
Con respecto al periodo de lluvias, los valores de pH fueron de ligeramente
ácidos a ligeramente alcalinos siendo 6.72 el valor mínimo y 8.13 el valor
máximo (Tabla II). Los valores de CE, se determinaron ligeramente más
bajos con respecto al periodo de secas oscilando de 0.247 mS  cm 1 a 1.323
mS  cm 1 .El Zn total se incrementó ligeramente en las muestras TX1, TX2 y
TX5, con respecto al periodo de secas, teniendo concentraciones de 7.75
mg/L, 3.10 mg/L y 0.30 mg/L, respectivamente; mientras que en las muestras
TX3 y TX4, las concentraciones disminuyen a 70 mg/L y 9.75 mg/L,
respectivamente. Con excepción de la muestra TX3 cuya concentración (48
mg/L) de Fe total es la más elevada para este periodo, en el resto de las
muestras la concentración de este elemento es menor variando de 0.44 mg/L
a 4.72 mg/L. Las concentraciones de Pb total fueron no detectables en todos
los casos. En el caso de los metales solubles para la época de lluvias, el Zn
fue el único metal detectado variando de 0.210 mg/L, a 51 mg/L. Las
concentraciones de Fe y Pb solubles fueron no detectables. La distribución
de los metales durante la época de lluvias se presenta en la Figura 3. Al
compararse con la NOM-127-SSA1-1994 se observó que en el caso del Zn,
las muestras TX1, TX3, TX4 (secas) y TX3 y TX4 (lluvias) superaron el MP
(5.0 mg/L), en el caso del Fe el MP (0.3 mg/L) fue superado en la totalidad de
las muestras del periodo de secas.
En el periodo de lluvias, por un lado existe un ascenso en el pH y en algunos
casos las concentraciones de metales totales se elevaron con respecto al
periodo de estiaje. Esto se observó principalmente para el Zn y Fe total. En el
caso del Pbtotal, las concentraciones descendieron al punto de ser no
detectables. El Fe y Pb solubles, por otro lado, no fueron detectados durante
las lluvias; sin embargo el Zn soluble se mantiene presente en las cinco
muestras. Lo anterior, indica que existe un lavado de la cuenca durante el
periodo de lluvias al detectarse principalmente de manera total el Zn y Fe,
por otro lado, revela también que se lleva a cabo un proceso de dilución al no
detectarse el Pbtotal ni el Pb soluble y al descender a no detectables las
concentraciones de Fe soluble. Lo anterior coincide con lo descrito por
Armienta y col. (2009).
Zn Época de Lluvias
M e t a le s T o t a le s
50
M e t a le s S o lu b le s
8
Fe (mg/L)
Zn (mg/L)
10
7 .0 x10
6
5 .1x10
4
30
20
10
0
0
TX2
TX3
TX4
Muestras
Metales Totales
40
2
TX1
Fe Época de Lluvias
60
12
TX1
TX5
TX2
TX3
TX4
TX5
Muestras
Figura 3. Distribución de metales (totales y solubles) en las muestras
del periodo de lluvias.
MUESTRAS SÓLIDAS
ROCAS
El pH determinado en las rocas indica valores ligeramente alcalinos y
homogéneos variando de 8.64 en la muestra RT a 8.96 correspondiente a la
muestra Piz–Mex. La conductancia eléctrica presenta valores bajos en todos
los casos fluctuando entre 0.021 mS  cm 1 y 0.120 mS  cm 1 (Tabla III). Las
concentraciones de Zn variaron de 28.5 mg  kg 1 a 129 mg  kg 1 . En el caso
del Fe, las concentraciones oscilaron de 1.94% (Ar–Mex) a 4.56% (Piz–Mex).
El plomo tuvo concentraciones de 6.83 mg  kg 1 a 29.0 mg  kg 1 en las
muestras Ar–Mex y Lut–Mex (Figura 4). Los contenidos de Zn son
especialmente elevados en las tres muestras de roca, lo cual en el caso de la
muestra RT se debe principalmente a su composición riolítica que incluye,
entre otros minerales, anfíboles que pueden llegar contener Zn en su
estructura puesto que la Formación (Fm) Tilzapotla, de la cual se deriva la
muestra RT, no se encuentra mineralizada. En el caso de las muestras PizMex y Ar-Mex el contenido de Zn es producto de la mineralización del distrito
que se hospeda en la Fm. Mexcala de donde se obtuvieron estas muestras y
pueden corresponder a la presencia de Esfalerita (ZnS). El plomo se
presenta en todos los casos en bajas concentraciones, probablemente
debido a que solo constituye una parte de los minerales que conforman a la
roca en el caso de la muestra RT y a la escasa presencia de sulfuros
conteniendo plomo en las muestras de la zona mineralizada. El Fe por su
parte es abundante en todos los casos, en la muestra RT se debe
principalmente al contenido de minerales ricos en Fe como piroxenos, biotitas
y anfíboles. En el caso de las muestras mineralizadas la presencia de Fe se
debe probablemente a la existencia abundante de pirita (FeS2) diseminada
en esta formación como lo describe Camprubí y col. (2006).
Tabla III. pH y CE en muestras de rocas.
Parámetros Fisicoquímicos en rocas
CE
pH
RT
8.64
0.021
Ar-Mex
8.95
0.076
Piz-Mex
8.96
0.120
( mS  cm
Metales Totales en Rocas
Metales Totales en Rocas
4.5
4.0
Pb
Concentration (%)
Concentración (mg/kg)
Zn
)
5.0
140
120
1
Muestra
100
80
60
40
20
Fe (% )
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0
RT
AR-Mex
Muestras
PIZ-Mex
RT
AR-Mex
Muestras
PIZ-Mex
Figura 4. Distribución de metales en muestras de rocas.
SUELOS
El pH y CE de los suelos indican valores de ligeramente ácidos (5.60 pH
mínimo) a neutros (7.60 pH máximo) con conductancias eléctricas de 0.088
mS  cm 1 la mínima y 0.196 la CE máxima mS  cm 1 . Los resultados de pH y
CE se presentan en la Tabla IV. La máxima concentración de Zn fue de 916
mg  kg 1 , mientras que la mínima fue de 79.9 mg  kg 1 . Con respecto al Fe la
muestra S8A reportó la mayor concentración (4.52%), mientras que la
muestra S3A fue la que presentó la menor concentración (3.04%). Las
concentraciones máximas y mínimas de Pb se detectaron en las muestras
S8A y S9A con 317 mg  kg 1 y 25 mg  kg 1 , respectivamente. Las
concentraciones obtenidas en las muestras de suelos fueron comparadas
con los lineamientos internacionales marcados por el Canadian Council of
Ministers of the Environment (CCME por sus siglas en inglés, 2007) y por la
normatividad mexicana (NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004). De acuerdo a lo
anterior, se encontró que el Zn y el Pb rebasan los lineamientos del CCME
en las muestras S7A y S8A; con respecto a la normatividad mexicana
ninguna de las muestras de suelo superan el máximo permisible (MP)
establecido para el Pb. El Zn y Fe no se especifican en la normatividad
mexicana (Tabla V). El Fe, no es considerado en los lineamientos
establecidos por el CCME. El alto contenido de metales en las muestras S7A
y S8A refleja la influencia que tienen los jales hacia los suelos que los
circundan y la mineralización del distrito, pues por un lado estos suelos se
ubican en las cercanías de los depósitos de jales (El Fraile y Guerrero) y por
otro lado son suelos derivados la Fm. Mexcala en donde se hospeda la
mineralización. Por el contrario, las muestras S3A y S9A exhiben un bajo
contenido de metales al ubicarse en puntos alejados de cualquier actividad
minera. La presencia de Fe en todas las muestras se puede deber por un
lado a la omnipresencia de este elemento y en su caso (muestras S7A y
S8A) a la presencia de sulfuros de Fe derivados de la mineralización del
área.
Tabla IV. pH y CE en muestras de suelos
Parámetros Fisicoquímicos en
suelos
Muestra
pH
CE ( mS  cm1 )
S3A
5.60
0.088
S7A
7.60
0.196
S8A
7.14
0.168
S9A
7.06
0.186
Tabla V. Lineamientos internacionales y mexicanos para el contenido de
metales en suelos CCME (2007), SEMARNAT/SSA (2004).
CCME
NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004
Metal
(ppm)
Agrícola
Residencial
Metal
(mg/kg)
Zn
200
200
Zn
No establecido
Fe
No establecido
Fe
Pb
No establecido
70
140
Pb
Agrícola/Residencial
400
Industrial
800
Metales Totales en Suelos
Metales Totales en Suelos
900
Zn
800
Pb
Concentración (%)
Concentración (mg/kg)
1000
700
600
500
400
300
200
100
0
S3A
S7A
S8A
Muestras
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
Fe (% )
S3A
S9A
S7A
S8A
Muestras
S9A
Figura 5. Distribución de metales en muestras de suelos.
JALES
Se determinaron el pH y CE de las muestras de jales así como el contenido
de Zn, Fe y Pb total. El pH de los jales varió de ácidos (2.87) a neutros (7.85)
determinados en las muestras JF1ox y GRO, respectivamente. Por otro lado,
la CE presentó valores de 0.007 mS  cm 1 (mínimo) correspondiente a la
muestra GRO y 3.13 mS  cm 1 (máximo) determinado en la muestra JF1ox
(Tabla VI). El contenido de metales en los suelos es elevado con respecto al
valor regional de fondo (VRF), reportándose 1294 mg  kg 1 como
concentración mínima en la muestra GROox y 39145 mg  kg 1
correspondiente a la muestra JF1. Las concentraciones de Fe total fluctuaron
de 11.6% (GROox) a 21.7% (GRO). El plomo fue el metal que más elevadas
concentraciones presentó después del Fe, teniendo valores de 926 mg  kg 1
a 10211 mg  kg 1 en las muestras GRO y JF1, en el orden mencionado
(Figura 6). Los jales oxidados (JF1ox y GROox) son los depósitos que
presentaron el pH más ácido sin embargo, la mayor concentración de Zn y
Pb se detectó en los jales el Fraile I (no oxidados y oxidados) y Guerrero en
la zona no oxidada (GRO), probablemente derivado de la presencia de
Esfalerita y Galena minerales comunes y abundantes en la mineralogía del
distrito. El Fe presentó la mayor concentración en la muestra GRO y puede
deberse a la presencia de minerales ferromagnesianos puesto que esta
muestra deriva de jales no oxidados, minerales descrito por Talavera–
Mendoza y col; (2005). En el caso de las muestras JF1, JF1ox y GROox, la
presencia de Fe se puede asociar a sulfuros como la pirita. En todos los
casos, las concentraciones rebasaron los VRF del distrito (tabla VII)
establecidos por Castro de Dios (2002).
Tabla VI. pH y CE en muestras de jales.
Muestra
pH
CE ( mS  cm1 )
JF1
7.57
2.30
JF1ox
2.87
3.13
GRO
7.85
0.007
GROox
3.05
2.90
Tabla VII. Valores Regionales de Fondo para el distrito minero de Taxco
establecidos por Castro De Dios (2002).
Elemento
VRF (mg/kg)
Zn
6.76
Fe (%)
Pb
1.70
102
Metales Totales en Jales
Metales Totales en Jales
25
Fe (% )
Zn
10000
Pb
8000
6000
4000
Concentración (%)
Concentración (mg/kg)
12000
20
15
10
5
2000
0
0
JF1
JF1-ox
Gro
Muestras
Gro-ox
JF1
JF1-ox
Gro
Muestras
Gro-ox
Figura 6. Distribución de metales en muestras de jales.
PRECIPITADOS
El pH de las muestras PTX3, PRF1, PRF2 fue de 2.05, 6.58, 5.91,
respectivamente, mientras que la CE determinada fue de 2.19 mS  cm 1 ,
0.619 mS  cm 1 y 3.29 mS  cm 1 , para las muestras PTX3, PRF1 y PRF2
(Tabla VIII). El contenido de Zn en las muestras varió de 3870 a 23491
mg  kg 1 . En cuanto al Fe, las concentraciones fueron de 14.2 % a 40.1 %;
mientras que los contenidos de Pb variaron de 59.9 mg  kg 1 a 1311 mg  kg 1
(Figura 7). La abundante presencia de Zn y Pb en las muestras PRF1 y
PRF2, puede deberse a la alteración de minerales como la esfalerita y
galena a óxidos de Zn y Pb respectivamente. En el caso de la muestra TX3,
la abundante presencia de Fe se deriva probablemente de la presencia de
oxihidróxidos de Fe. Las concentraciones determinadas en las muestras
fueron comparadas con los lineamientos de calidad para sedimentos del
CCME, siendo inferiores a lo marcado por este organismo (Tabla IX).
Tabla VIII. Parámetros fisicoquímicos (pH y CE) en muestras de
precipitados.
CE
Muestra
pH
( mS  cm1 )
PTX3
PRF1
PRF2
2.03
6.58
5.91
4.04
0.613
3.29
Tabla IX. Lineamientos para la calidad de sedimentos señalados por el
CCME (1999).* Lineamiento interno para la calidad de sedimentos (ISQG,
por sus siglas en inglés); + Límite de exposición permitido (PEL, por sus
siglas en inglés).
Lineamientos de Calidad para Sedimentos CCME (1999)
Metal
*ISQG
Zn
123000
Fe
Pb
+
PEL
315000
No establecido
35000
91300
ISÓTOPOS
Metales Totales en Precipitados
20000
Metales Totales en Precipitados
45
40
Zn
Pb
Concentración (%)
Concentración (mg/kg)
25000
15000
10000
5000
35
30
Fe (% )
25
20
15
10
5
0
0
PTX3
PRF1
Muestras
PRF2
PTX3
PRF1
Muestras
PRF2
Figura 7. Distribución de metales en muestras de precipitados.
Para la época de secas el rango para el 18O fue de –9.25 a –7.72 y el de
2H de –74.70 a –67.50, mientras que para la época de lluvias el rango para
el 18O fue de –10.65 a –9.57 y el de 2H de –74.70 a –67.50. Los valores
isotópicos obtenidos indican un fuerte fenómeno de evaporación durante la
época de secas al separarse la pendiente de las muestras, para este
periodo, de la Línea Meteórica Mundial (LMM) con una pendiente cercana a
4. Por otro lado durante la época de lluvias la pendiente de las muestras se
acerca más a la pendiente de la LMM con un valor de 6.1 (Figura 8). Los
isótopos de 34S en el agua estuvieron en el rango de –6.8 a +2.2 para la
época de secas y de –5.4 a –0.6, durante la época de lluvias y señalan un
proceso de interacción del agua con la litología del área a través de las
escorrentías superficiales durante la época de lluvias y ríos durante la época
de secas.
18O vs 2H
-50
34
LMM d 2H = d 18O * 8 +10
Secas
-55
S vs 18O
-7
Lluvias
S ecas
Lluvias
-8
y = 3.9977x - 29.023
-65
R2 = 0.9054
y = 6.1087x - 9.6882
R2 = 0.9346
-70
18
d O (‰)
 2H (‰)
-60
-9
-10
-75
-11
-80
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-8
-6
-4
-2
0
2
4
d S (‰)
34
18O (‰)
Figura 8. Comportamiento isotópico de las muestras de agua en época
de estiaje y lluvias.
Los resultados de las muestras sólidas indicaron valores 34S negativos para
el caso de los precipitados PRF1 y PRF2 (–4.3 y –3.2), en el caso de los
jales se obtuvieron valores 34S de – 2.10 a – 0.30 y en los suelos de +1.9 a
+4.5. Lo anterior demuestra que el S analizado en los sulfatos de los
precipitados y jales proviene de la oxidación de los sulfuros al tener valores
negativos; mientras que los valores positivos determinados en las muestras
de los suelos indican que son similares a los sulfuros que provienen de la
mineralización.
CONCLUSIONES
La presencia de metales en el agua del distrito minero de Taxco está
controlada por la época de sequía y lluvia, con un menor impacto durante el
periodo de seca ya que el Zn, el Fe y el Pb no se encontraron en forma
soluble, solamente se detectaron de manera total, es decir, asociados a
fases menos solubles y por lo tanto menos disponibles. En el caso de las
muestras sólidas, se evidencia que la mineralización del área se refleja en el
alto contenido de metales aún en aquellas muestras, por ejemplo de suelos,
que se encuentran alejadas de las actividades mineras. Las concentraciones
determinadas revelan además la interacción jales–suelos al detectarse
contenidos elevados de metales en los suelos de cultivo cercanos a estos
depósitos. El análisis de los precipitados deja al descubierto que existe
además un proceso de sorción de metales posiblemente a través de la
formación de oxihidróxidos de Fe. El análisis de isótopos estables (18Oy 2H)
revela un marcado proceso de evaporación y dilución durante los periodos de
estiaje y lluvia respectivamente. Los resultados isotópicos de 34S reflejan
además una fuerte influencia de los sulfuros de la mineralización en la
formación de sulfatos secundarios a través de su oxidación y de la
introducción de sulfuros hacia los cuerpos de agua como resultado del
lavado de la cuenca durante el periodo de lluvias. El proceso de oxidación se
evidencia en las muestras sólidas al obtener valores 34S similares a los
sulfuros de la mineralización.
REFERENCIAS
Armienta M. A., Talavera O., Morton O., Barrera M., Geochemistry of Metals
from Mine Tailings in Taxco, Mexico. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 71, 387–
393 (2003).
Armienta M. A., Méndez M., Bojórquez E., Cruz O., Aguayo A., Ceniceros N.,
Influence of mining wastes on the enrichment on arsenic and heavy metals in
a Mexican river. 10th International Conference on the Biogeochemistry of
Trace Elements, Chihuahua., 13–16 de Julio, Resumen extenso arbitrado en
CDRom. (2009).
Camprubí A., Gonzáles–Partida E., Torres–Tafolla E., Fluid inclusion and
stable isotope study of the Cobre–Babilonia polymetallic epithermal vein
system, Taxco district, Guerrero, Mexico. Journal of Geochemical Exploration
89. 33–38 (2006).
Castro De Dios M., Caracterización Químico–Mineralógica de los Sedimentos
de los Ríos Taxco y Cacalotenango, en la Región Minera de Taxco Gro.,
como una Guía para Evaluar los Mecanismos de Dispersión de Desechos
Mineros. Tesis de Licenciatura. UAGro, ERCT. 80 p. (2002).
Moreno E.M., Acosta–Saavedra L.C., Meza–Figueroa D.V.E., Cebrian
Mariano E., Ostrosky–Webman, P., Calderon–Aranda, E.S., Biomonitoring of
metal in children living in a mine tailings zone in Sothern Mexico: A pilot
study. International Journal of Hygiene and Environmental Health, 213, 252–
258 (2010).
Romero F.M., Armienta M.A., Gutiérrez M.E., Villaseñor G., Factores
Geológicos y Climáticos que Determinan la Peligrosidad y el Iimpacto
Ambiental de Jales Mineros. Rev. Int. Contam. Ambient. 24 (2), 43-54 (2008).
Smuda J., Dold B., Spangenberg J.E., Pfeifer H.-R., Geochemistry and stable
isotope composition of fresh alkaline porphyry copper tailings: Implications on
sources and mobility of elements during transport and early stages of
deposition. Chemical Geology 256, 62–76 (2008).
Secretaría de Salud Ambiental (SSA). Norma Oficial Mexicana NOM-127SSA1-1994, Salud ambiental, agua para uso y consumo humano-límites
permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su
potabilización. Diario Oficial de la Federación, 3 de Febrero (1995).
SEMARNAT/SSA. NORMA Oficial Mexicana NOM-147-SEMARNAT/SSA12004, Que establece criterios para determinar las concentraciones de
remediación de suelos contaminados por arsénico, bario, berilio, cadmio,
cromo hexavalente, mercurio, níquel, plata, plomo, selenio, talio y/o vanadio.
Diario Oficial de la Federación, 26 de abril (2006).
Talavera Mendoza O., Yta M., Moreno Tovar R., Dótor Almazán A., Flores
Mundo N., Duarte Gutiérrez C., Mineralogy and geochemistry of sulfide–
bearing tailings from silver mines in the Taxco, Mexico area to evaluate their
potential environmental impact. Geofísica Internacional, 44(1), 46–64 (2005).