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ICT-UNPA-1-2009 Aprobado por Resolución N° 0467/09-R-UNPA

DIFERENCIACIÓN DE EFLUENTES MINERO INDUSTRIALES DEL CARBÓN Y POBLACIONALES MEDIANTE EL USO DE LA ESTADÍSTICA MUL TIVARIADA

Un análisis sobre las descargas al arroyo San José de Río Turbio en la provincia de

Santa Cruz

Mst. Ing. Alba Lucía Caballero Docente Investigador UNPA

[email protected]

Universidad Nacional de la Patagonia Austral

Unidad Académica Río Turbio

Río Turbio, diciembre de 2008

RESUMEN Durante décadas efluentes poblacionales y minero industriales del carbón han sido descargados en el arroyo San José ubicado en Río Turbio, al sudoeste de la provincia de Santa Cruz (República Argentina), inutilizándolo para cualquier uso. La demanda de agua que se generará a partir de los planes de expansión de la actividad productiva y la que se originará por el aumento poblacional, hace necesario que se realicen acciones para recuperar cursos afectados, tomando como punto de partida la identificación y caracterización de efluentes descargados. Los estudios realizados previamente se han basado en un tratamiento global o en muestreos puntuales sin difereciar, cuantificar o cualificar en forma sistemática las alteraciones ocasionadas por los distintos aportes. En éste trabajo se identificó los diferentes vertidos al arroyo y se determinó parámetros fisicoquímicos durante dos campañas (invierno y verano) que permitieron caracterizar los individuos a partir de un tratamiento estadístico multivariado de los datos. Los resultados arrojaron valores de pH dentro del rango de la neutralidad o ligeramente básicos y la alcalinidad, otro de los factores que determinan la disolución de metales, dio valores que les confiere a las aguas capacidad amortiguadora beneficiosa. Como conclusión estadística general, los efluentes quedaron diferenciados principalmente entre los que aportan importantes cantidades de sólidos y metales totales en suspención (Planta depuradora de carbón y la Central térmica), de los que no lo hacen (Minas en explotación y abandonadas y efluentes Poblacionales). Éstos últimos se caracterizaron además por una elevada alcalinidad y contenidos de cloruros,calcio y dureza. Palabras Claves: carbón, efluentes, caracterización, estadística, multivariado.

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INTRODUCCIÓN El arroyo San José, ha sido y es cuerpo receptor de efluentes sin tratar provenientes de la actividad minero industrial del carbón y de la población. Como consecuencia de ello la calidad de agua ha sufrido alteraciones que lo han inutilizado para cualquier otro uso, ocasionando por ello la inutilización de este curso superficial y el aporte de contaminantes al río Turbio del cual es su principal afluente. El problema de la contaminación en los cursos de agua mencionados, ha sido tratada englobando en forma conjunta todos los aportes y en muchos casos mediante muestreos puntuales que no permiten diferenciar sistemáticamente las alteraciones ocasionadas por las distintas corrientes individuales . Entre los estudios citados se pueden mencionar aquellos que se han concentrado por un lado en la sobrecarga de material sólido que han recibido ambos cursos superficiales a lo largo de la explotación minera (YCF,1986; IDEMSA, 1988; Caballero A., 1992; INA,1999 entre otros) y por otro lado en la disminución del oxígeno disuelto y presencia de algunos metales pesados en suspensión y sedimentos en estaciones de muestreo del río Turbio, aguas abajo de todas las descargas (Fundación Patagonia Natural,1995). Lo expresado anteriormente ha motivado la realización de este trabajo partiendo de la hipótesis de que la principal diferencia entre los efluentes mineros industriales y los poblacionales es el contenido de sólidos totales y metales pesados. Por tal motivo se planteó como objetivo general la caracterización y clasificación de efluentes descargados al arroyo San José a partir de un análisis estadístico multivariado de variables fisicoquímicas determinadas sistemáticamente. Dicho análisis permitió diferenciar las descargas y establecer los principales aportes y modificaciones cualitativas al curso de agua receptor. Lo dicho constituye un punto de partida para correlacionar y valorar cuantitativamente las alteraciones y magnitud del impacto generado y las alternativas de mitigación. Se analizó, en primer lugar, el marco de referencia conceptual para el relevamiento de campo, diseño de muestreo, selección de parámetros y análisis estadístico, lo cual figura en el primer apartado de éste trabajo. A partir de allí se identificó las descargas al arroyo y se definió el muestreo y las variables fisicoquímicas a determinar en función de su relevancia histórica y los recursos económicos disponibles (apartado 2.1). Finalmente con los datos obtenidos se realizó el análisis estadístico multivariado cuyo resultado y discusión se hace en el punto 2.2 . Como conclusión principal se pudo establecer que los efluentes aportantes de cantidades de sólidos significativas y de metales pesados totales recuperables (principalmente en suspención), provienen de la Planta depuradora de carbón y la Central térmica mientras que los poblacionales y los de las minas en explotación y abandonadas no. Éstos últimos quedaron caracterizados por la elevada alcalinidad, dureza, calcio y contenido en cloruros. Por otra parte, las muestras del arroyo después de las descargas poblacionales quedaron agrupadas en la misma clase que aquellas. Lo mismo sucedió con las tomadas después de los aportes minero industriales lo cual evidencia como están influenciando las mismas en el curso superficial.

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1. MARCOS DE REFERENCIA

1.1 MARCO CONCEPTUAL 1.1.1 Relevamiento de campo o Mapeo Es el primer paso de un programa de monitoreo y consiste en la identificación de las fuentes potenciales de alteración. Esto permite delimitar responsabilidades y constituye un referente importante a la hora de establecer las necesidades y ejecutores de la remediación. El mapeo, realizado en forma aérea o a pie, debe posibilitar la selección de un área de referencia, es decir libre de la acción antrópica y la información a recolectar varía en función de los objetivos del relevamiento y del presupuesto disponible. 1.1.2 Diseños del estudio de muestreo Se pueden definir distintos niveles en la selección de los puntos de toma de muestras: una macrolocalización y una microlocalización. La macrolocalización consiste en definir un área de muestreo, área geográfica relativamente grande con un nivel de exposición a los contaminantes definido por el operador. A menudo consisten en pequeñas zonas de hábitats homogéneos representadas por estaciones de muestreo cercanamente separadas. La metodología, debe ser sistemática. La microlocalización abarca la determinación de estaciones y unidades o puntos de muestreo. Esto implica la ubicación dentro de un área, de la estación y selección de puntos de toma de muestra que van a dar un valor representativo del área de monitoreo. La Figura 1.1 esquematiza estos conceptos.

Figura 1.1: Ejemplos de los términos área, estación y muestra (Fuente: Malcolm Mc Kee.1998.Manual para el Monitoreo de los Efectos Acuáticos de la línea de Base para Minería. CANMET/INTEMIN.Modificado de Environmet Canadá. 1998).

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1.1.2.1 Macrolocalización El criterio para la macrolocalización proveniente del Manual para el Monitoreo de los Efectos Acuáticos de la línea de Base para Minería (1998. Malcolm Mc Kee), considera cinco categorías para el diseño del estudio de muestreo: Diseño temporal antes/después, Diseño Control/Impacto, Control Múltiple Impacto, Diseño Control / Impacto - Antes /Después, Diseño de Gradiente Simple, D. Radial o diseño de gradiente múltiple. Dado que el diseño de muestreo adoptado en este trabajo combina algunos aspectos del “Diseño Control/Impacto-Antes/Después” y del “Diseño de gradiente simple"se describe a continuación dichos diseños: Diseño Control / Impacto - Antes /Después: Compara el área de impacto con datos preexistente y áreas de referencia. A fin de determinar la variabilidad es necesario la repetición de las estaciones dentro de cada área de muestreo lo cual se usa para establecer estadísticamente las diferencias significativas. Introducir más de un área de referencia mejoran el estudio. Diseño de Gradiente Simple: Se suelen usar cuando no se pueden ubicar adecuadas áreas de referencia y áreas de exposición homogéneas y cuando hay una confusa descarga de efluentes aguas arriba. Comprende una serie de comparaciones espaciales a lo largo de un gradiente identificable de contaminantes. No es necesario demarcar las áreas de muestreo, las estaciones forman un continuo a lo largo de la extensión espacial del gradiente . La cobertura espacial deberá extenderse lo suficientemente lejos de modo tal que las estaciones más distantes representen un área de medición de efectos que sirva como referencia. La Figura 1.2 muestra un esquema de lo expuesto.

Figura 1.2: Diseño de estudio de gradientes (Fuente: Malcolm Mc Kee . 1998.Manual para el monitoreo de los efectos acuáticos de la línea de base para minería.CANMET/INTEMIN. Modificado de Environmetal Canadá)

1.1.2.2 Microlocalización La microlocalización de estaciones consiste en encontrar el punto de toma óptimo donde la

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mezcla respecto a los contaminantes de interés posea homogeneidad en función de aspectos hidrológicos y geomorfológicos del cauce. Se busca caracterizar la zona mediante unas pocas muestras simples. Para obtener repeticiones dentro de un área, se toman múltiples estaciones. Una estación puede estar representada por una muestra o puede consistir en una gran cantidad de ellas que se pueden mezclar en el campo a fin de obtener la representación de una única estación. Una unidad de muestreo consiste en la muestra individual que es recolectada por un muestreador en el o los puntos de toma de la sección transversal. Cuando se opera en ríos, su ubicación debe ser tal que aporten un dato válido para evaluar tanto el nivel de concentración medio, como el flujo másico de contaminantes de interés. Si en la macrolocalización se ubicó un tramo homogéneo quizás una única muestra subsuperficial sea suficiente, pero si el contaminante necesita tiempo y distancia desde su punto de descarga para una mezcla total en la sección transversal la situación se complica. Las unidades de muestreo se recolectan al azar (ejemplo: aleatorias, aleatorias estratificadas) y dependiendo del diseño específico del estudio, estas unidades de muestras pueden ser tratadas como subunidades estadísticas (las estaciones se tratan como repeticiones). En ésta situación las subunidades individuales pueden estar mezcladas o pueden ser agrupadas antes de los análisis químicos o taxonómicos.El costo es determinante en todas las etapas mencionadas. 1.1.2.3 Cantidad de Muestras y Frecuencia de Muestreo Este tema tiene una importancia superior al de la selección de parámetros a medir y ubicación espacial de las estaciones . Se deriva del objetivo del estudio a encarar y de la existencia de información previa y de ello depende la confiabilidad de los resultados a obtener, derivados del tratamiento estadístico que se de a los mismos y a la información ya existente. Se debe establecer el costo de las determinaciones analíticas en el laboratorio y el de las campañas para llegar a los puntos de muestreo seleccionados. Éste último impone una limitante adicional en el diseño y obliga a replantear la variable frecuencia de muestreo y número de muestras colectadas limitando el alcance de los objetivos del estudio a encarar. A esto se agrega el costo que implica la necesidad de aforos cuando esta variable no es informada y/o medida regularmente. 1.1.2 Caracterización de la calidad de agua La caracterización de la calidad del agua puede tener diversos objetivos (Secretaría de Desarrollo Sustentable y Política Ambiental de la Argentina, 2003):

• Necesidad de conocer el estado general del agua en un periodo definido o caracterización del mismo cuando no se posee información. Relevamiento de contaminantes específicos en el cuerpo hídrico.

• Caracterizar el estado de situación de diferentes cuencas hidrográficas, estudio del

impacto de obras civiles, verificación del cumplimiento de objetivo de calidad. Es decir para Proyectos especiales.

• Programa de evaluación de tendencias asociadas a Proyectos o medidas de

Saneamiento implementados en la cuenca en estudio a corto y/o mediano Plazo,

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detección de eventos de polución relevantes e instrumentación de sistemas de alarma temprana para controlar o mitigar sus efectos sobre el medioambiente.

La frecuencia de control empleada regularmente es de tipo estacional y cubre un amplio espectro de parámetros en un área territorial relativamente extendida. La detección de valores anómalos, pueden conducir a otros tipos de estudios intensivos fijándose nuevos cronogramas de muestreo para el sitio problemático y para un parámetro determinado. Es necesario analizar el presupuesto que implica cada una de las alternativas factibles: costo de las determinaciones, número total de muestras requeridas, frecuencias de muestreo etc. 1.1.3 Mediciones de Parámetros La importancia en la medición de los parámetros, radica en el hecho de que son indicadores de la salud para distintos factores que componen el medioambiente. Se puede tomar como parámetros iniciales de medición los que figuran regulados por la normativa de vuelco, no obstante no deben constituir las únicas mediciones ,sino que la elección de los mismos, estará ligada al concepto de estado ecológico del agua. El estudio de los diferentes parámetros puede hacerse clasificándolos según la naturaleza de la propiedad o especie que se determina. Las determinaciones para el agua comprende: 1.1.3.1 Parámetros de Carácter Físico Características organolépticas,turbidez, materias en suspensión,temperatura y conductividad 1.1.3.2 Parámetros de Carácter Químico Salinidad y dureza, pH: Acidez y Alcalinidad, Oxígeno disuelto,Medidores de materia orgánica (DBO, DQO, COT etc.),Medidores de materia inorgánica : Cationes, aniones, metales. 1.1.3.3 Parámetros de Carácter Radiactivo Radiación α y β totales, elementos individuales 1.1.3.4 Parámetros de Carácter Microbiológico Bacterias, Virus, Hongos,Algas 1.1.4 Análisis Estadístico 1.1.4.1 Análisis Factorial de Correspondencias Múltiples (AFCM) Método estadísticos general descriptivo y multidimensional, que permite estudiar individuos (observaciones o muestras) descriptos por variables cualitativas, cuantitativas y textuales, en forma simultánea. Si el intervalo de variación de una variable cuantitativa se fracciona en subintervalos (disreti-

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zación) éstos conforman distintas modalidades recodificadas que se pueden tratar como variables categóricas y conjuntamente con otras variables cualitativas. Con esto se aumenta la riqueza del resultado, porque al agrupar en modalidades variables cualitativas (variables continuas discretizadas), el AFCM es una aproximación de un análisis No Lineal, que enriquece la información obtenida (Escofier y Pages 1990). La visualización del AFCM se realiza en un plano que contiene dos ejes principales, mediante los gráficos factoriales (Cartografiado). Los Individuos que aparecen cerca en el plano factorial se asemejan, porque asumen más o menos las mismas modalidades. Las modalidades de variables diferentes se parecen porque son asumidas más o menos por los mismos individuos. Cada modalidad se sitúa en el baricentro del grupo de los individuos que la asumen. Dos modalidades de una misma variable no pueden ser asumidas por los mismos individuos y si caen cerca, se debe al parecido de éstos por modalidades de otras variables. Se pueden además proyectar elementos ilustrativos: individuos, variables nominales (sus modalidades) y variables continuas (sus vectores), los cuales se interpretan uno a uno con respecto a la subdimensión que define el tema activo y son elementos que permiten completar la descripción y caracterización del objeto de estudio. En la mayor parte de las aplicaciones del AFCM, los individuos (observaciones o muestras), se estudian a través de tipologías o clases que son categorías de agrupamientos homogéneos entre sí, definidos por determinados atributos, a los que contribuyen. 1.1.4.2 Procedimientos de descripción Estadística Se usan para caracterizar significativamente grupos de una partición. Pueden resumirse como: DESCO: DEScripción de variables COntinuas (Mejora del ANOVA). V. Cuantitativa (correlación)

V. Cuantitativa Continua V. Cualitativa (Fisher) DEMOD: DEscripción de MODalidades DECLA: DEscripción de CLAses V. Cuantitativa (media condicional). V. Cualitativa Nominal V. Cualitativa (probabilidad).

El algoritmo DESCO Y DEMOD (Descripción de Modalidades) usado en éste trabajo permite caracterizar clases de una partición tomando elementos característicos descriptivos con significación estadística. Éstos son ordenados a partir del denominado Valor Test el cual evalúa el interés de cada variable para caracterizar cada tipología o clase particionada en función de significaciones estadísticas (α = 0,01, α = 0,05 o α = 0,10). Los elementos pueden ser modalidades (variables nominales cualitativas) y / o variables continuas. Si los elementos son modalidades, se obtiene la clasificación de las mismas en función de su abundancia en la categoría respecto al total, es decir las que tienen mayor probabilidad de

Son procedimientos de descripción con la finalidad de “caracterizar significativamente” grupos de una partición

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pertenecer al grupo. En otras palabras: Un “Valor de Test “más alto nos da la mayor certeza o significación estadística de que la modalidad pertenece a una clase determinada. Si la prueba del Valor Test, para distintas modalidades, tiene diferentes resultados para significaciones estadísticas α = 0,01, α = 0,05 o α = 0,10; se toman los siguientes criterios de interpretación (Hair Jr., Anderson R., Tatham R., Blak W. 1999).

1. Si el Valor Test cumple con α = 0,01, el caso es altamente significativo. 2. Si se encuentra entre α = 0,01 y α = 0,05, el caso es significativamente probable.

3. Si se encuentra entre α = 0,05 y α = 0,10 el caso es significativamente poco probable.

4. Si no cumple para α = 0,01; α = 0,05 y α = 0,10 es altamente no significativo.

En Resumen: [Valor Test] < a 1.65, 85% de certeza, altamente no significativo (no caracteriza). [Valor Test] >a 1.65, 90% de certeza, significativamente poco probable. [Valor Test] >a 1.96, 95 % de certeza, significativamente probable. [Valor Test] >a 2.58, 99 % de certeza, altamente significativo. Si los elementos característicos son variables cuantitativas, DESCO da la media esperada del grupo y la ordenación por valores test se basa en un criterio estadístico que evalúa la distancia entre la media general y la media del grupo en un número de desviaciones tipos.

2. RESULTADOS ANÁLISIS Y DISCUSIÓN

2.1 MATERIALES Y MÉTODOS 2.1.1 Macrolocalización y Microlocalización El diseño de muestreo adoptado combina aspectos del “Diseño Control/Impacto-Antes/Después” y del “Diseño de gradiente simple", dado que la situación de real no se corresponde en forma absoluta a cada uno de éstos modelos. Se definió un área de referencia y tres áreas de muestreo teniendo en cuenta la proximidad geográfica de efluentes vertidos y la exposición del curso de agua a mismos. La Figura 1.3 muestra la zonificación con los puntos de toma de muestra,las escombreras y distintos sectores de la empresa que fueron georeferenciados mediante un GPS Extrex Vista. Zona de Referencia: Corresponde a la zona inmediatamente después del desborde del dique San José, suficientemente alejado de descargas poblacionales y minero industriales. Zona 1: Incluye descargas directa de dos vertidos de origen Urbano y una indirecta de origen Industrial: el proveniente del sector de minas abandonadas ( N° 3 y 4) y talleres centrales.

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Figura 1.3: Zonificación y localización de distintos sectores de la empresa

ZONA 1 ZONA 2

ZONA 3

ZONA REFERENCIA

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Zona 2 : Esta zona incluye las descarga de efluentes netamente mineros industriales vertidos al arroyo: Dos del sector planta depuradora, una del sector de Usina y otro de origen industrial no determinado. En esta zona se encuentran todas las escombreras, antiguas y nuevas que bordean el arroyo. Zona 3: involucra un efluente del Sector de Minas ( Mina 5) el cual a pesar de no descargar al arroyo San José, se incluye a los fines de la tipificación con el resto de los efluentes minero industriales. Cada efluente constituyó una estación de muestreo asociada a la zona de pertenencia y cada zona, a excepción de la uno, incluyó además una estación sobre el curso del arroyo San José. Se tomó tres muestras de cada estación de muestreo mezcladas en el campo y la selección del punto de toma dentro de la estación fué el de la descarga de algún caño o el de máxima corriente de agua, evitando remover el fondo o provocar la agitación de la misma. Cada muestra fue identificada con un código de letras y números indicando el tipo de muestra, zona de pertenencia, número de orden (1 a 11) y procedencia (Ver tabla1.1)

Tabla 1.1: Definición del Área, Estaciones y puntos de muestreo

Zona de Pertenencia Estación de Muestreo Código de Muestra

ZONA DE Rebalse Dique S. José CA-ZR-1AS

Vertido Cloacal (Urbano) EP-Z1-2AC

A° S. Flavia con E. Urbanos EP-Z1-3AF

A° S.José con E. Urbanos CA-Z1-4AS ZONA I

Efl. Talleres - Minas (2 y 4) EI-Z1-5AT

Efluente Planta Dep. EI-Z2-6AP

Efluente Pileta de Lodos EI-Z2-07AP

Efluente Frente Usina EI-Z2-08AU

Efluentes de Usina EI-Z2-09AU

ZONA II

A° San José con E. Mineros CAZ210AS

ZONA III Efluentes de Mina 5 EI-Z3-11AM En la Figura 1.4 se visualiza la localización de puntos de muestreo.Los tipos de muestras quedaron identificadas como: CA: Curso de Agua EP: Efluente poblacional EI : Efluente Industrial Las zonas de pertenencia quedaron identificadas como ZR: Zona de referencia Z1: Zona 1 Z2: Zona 2 Z3: Zona 3

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Las procedencias de la muestra se identificaron como: AS: Agua superficial AC: Agua de cloacas AF: Arroyo Santa Flavia – Efluentes Urbanos AT : Agua Talleres- Minas 2 y 4 AP: Agua de Planta depuradora de carbón AU:Agua de la Usina o efluente rrente a la Usina AM : Agua de Minas en explotación

Figura 1. 4 :Localización de puntos de muestreo mediante GPS

A Continuación se describe cada estación de muestreo y la muestra colectada.

Rebalse del dique San José: Esta muestra fue colectada a 2 metros de la descarga del Dique San José.Se toma de referencia Vertido Cloacal (Urbano): Este efluente descarga en forma continua y directa al arroyo San José por medio de un caño que es el lugar donde se tomó la muestra. Representa los efluentes cloacales principales de toda la población de Río Turbio. A° S. Flavia- E. Urbanos: El Arroyo Santa Flavia, recibe aportes de lluvia, desagües de la localidad de Río Turbio y efluentes cloacales provenientes de sectores de la población no conectados a la red principal lo que conforman efluentes Urbanos que van a descargar diluidos al agua del curso en estudio.

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Arroyo San José con E. Urbanos: Esta muestra fue tomada aguas abajo de las descargas urbanas a fin determinar la influencia de éstas en la alteración de la calidad de agua del arroyo y diferenciar los mismos de los aportes Mineros Industriales. Efluentes de Talleres Centrales- Minas 2 y 4 (abandonadas):Este efluente descarga en forma continua e indirecta en el arroyo. Está formado por la mezcla de agua proveniente de las minas abandonadas mencionadas las cuales se acumulan en piletas y bajan por gravedad hacia el área de talleres centrales de la empresa. Allí se reúnen con el proveniente de éste sector industrial constituido principalmente por agua de sanitarios del edificio y ocasionalmente agua del lavado de vehículos que atraviesan la zona de chatarra. El punto de muestreo se localizó en la descarga de este efluente en la vega del dique San José, ubicada al otro lado de la ruta de acceso al pueblo. Efluente de la Planta depuradora y efluente de piletas de lodos: El siguiente esquema muestra el origen de ambos efluentes provenientes del proceso de depuración del Carbón. Desborde recirculado al Proceso Agua residual de Rebalse a Canal Colector la Depuración

Arroyo

Fondo Pileta de lodos El agua residual de todo el proceso es conducida hacia un sedimentador radial. El sobrenadante de dicho sedimentador es recirculado al proceso, mientras que la descarga de fondo se almacena en un tanque desde donde se divide en dos efluentes: Uno proviene del desborde de dicho tanque, es volcado a un canal colector lateral junto con las aguas de origen cloacal del sector y luego de circular aproximadamente 300 metros vierte sus aguas al curso del arroyo en forma intermitente. El otro efluente es conducido desde el tanque de almacenamiento y a través de un caño aéreo, hacia una pileta de sedimentación de lodos ubicada en frente del sector de Depuración. El desborde de ésta, es vertido directamente al arroyo también en forma intermitente. Efluente descargado frente a la Central Termoeléctirca:Este efluente proviene del sector industrial ubicado frente a la Usina y la mina N°3 abandonada, pero su origen preciso no pudo ser definido por personal de ambos sectores. Su caudal es muy pequeño y descarga en forma continua e indirectamente al arroyo después de atravesar parte de la vega del San José. Efluente de Central Termoeléctrica:Se compone de aguas provenientes del sistema de refrigeración general, de la refrigeración de la cinta transportadora de cenizas y del triturador de las mismas, aguas de limpieza del sector, de las purgas de calderas, y de la regeneración de los sistemas de ablandamiento de agua y aguas de arrastre de ceniza cuando el sistema de elevación de las mismas sufre algún inconveniente de funcionamiento. A estos se agrega en forma intermitente las descargas de una central Diesel.

SEDIMENTADOR RADIAL

TANQUE ALMACEN

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Todas estas descargas son vertidas a un canal colector dentro de la usina desde donde fluyen a través del predio y se diluyen al juntarse con agua proveniente de deshielos originados en la montaña. Finalmente decargan en forma continua y directa siendo su caudal aproximadamente igual a 40 m3 /h. Arroyo San José con descarga de efluentes industriales:Esta muestra fue colecatada en el arroyo, unos 8 metros después de la descarga de Usina, y antes de que el mismo se una con el curso de agua perteneciente al río Turbio. Efluentes de Mina 5:Como se dijo anteriormente, este efluente no descarga en el arroyo San José pero se ha muestreado en función de completar la caracterización y tipficación de todas las descargas minero industrial. Está formado por agua bombeada intermitentemente cada 20 minutos del interior de la actual mina en explotación, además de unirse con los efluentes cloacales provenientes del sector.Tiene un caudal aproximado de 16 m3/h prorateado a lo largo del día. 2.1.2 Parámetros Fisicoquímicos seleccionados Para la selección de parámetros se hizo un profundo análisis de la importancia y significancia de cada una de las variables en relación con los distintos usos del agua y con el origen de los efluentes teniendo en cuenta que el principal objetivo es diferenciarlos por su procedencia. Se determinaron todas las variables seleccionadas para dos campañas de muestreo (invierno y verano de 2006), a fin de establecer diferencias estacionales y de disponer de la cantidad de datos necesarios para la realización de un análisis estadístico. Teniendo en cuenta el mayor caudal e intermitencia de los efluentes de la planta depuradora, se estableció para la primera campaña (invierno) el análisis sobre una muestra del curso del arroyo cuando la planta depuradora no estaba en producción y en la segunda campaña para cuando había producción plena. Para la realización de todas las determinaciones analíticas se seleccionó un laboratorio con certificación ISO 9000, tal como se recomienda para análisis ambientales. Las técnicas empleadas por dicho laboratorio fueron la de los “Métodos Normalizados para Análisis de Aguas Potables y Residuales, preparados y publicados conjuntamente por American Health Association, American Water Works Association and Water Pollution Control Federation (AHA, AWWA, WPCF). 17° Edición. En función de los parámetros a determinar y siguiendo recomendaciones de las normas, las muestras se colectaron en recipientes de polietileno de 1,5 litros de capacidad o en frascos de vidrio de 500 ml previamene acondicionados para la conservación de la muestra o para evitar contaminaciones. Iguales recaudos se tomaron con la temperatura de conservación (4°C) y el tiempo transcurrido desde la toma de muestra y la llegada al laboratorio (24-48 hrs). Las tablas 1.2, 1.3 y 1.4 muestra las variables seleccionadas ,y los métodos usados.

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Tabla1.2: Variables Fisicoquímicas determinadas y Normas Usadas (Datos: Laboratorio de Análisis de Agua y Suelo UTN Regional. Mendoza

Determinación Unidades NORMA

pH U. de pH SM 4500-H Conductividad específica µS/cm SM 2510-B Sólidos totales a 103-105 °C mg/l SM 2540-B Sólidos totales Susp. a 103-105 mg/l SM 2540-D Alcalinidad de bicarbonatos mg/l SM 2320-B Alcalinidad Total (CaCO3) mg/l SM 2320-B Dureza total (CaCO3) mg/l SM 2340-C Fluoruros (F-) mg/l SM 4500-F- C Nitratos (NO3

-)* mg/l SM 4500-NO3- *B(*)

Cloruros (Cl-) mg/l SM 4500 Cl –B Sulfatos (SO4

2-) mg/l SM 4500-SO4 D Calcio (Ca) mg/l SM 3500 Ca-B Magnesio (Mg) mg/l SM 3500 Mg-B

Los Nitratos se determinaron de acuerdo a la edición décimo primera del “SM” Métodos Normalizados de Análisis de Aguas y Aguas de Desecho.

Tabla 1.3 Arsénico y Metales Pesados - Norma Usada- Límites de Detección ( Datos: Laboratorio de Análisis de Agua y Suelo UTN Reg. Mendoza)

Determinación Unidades Norma Para Metales

Límites de Detección

Arsénico mg/l SM(3114) 3500 As-B 0,002

Cadmio mg/l SM(3113) 3500 Cd-B 0,001

Cobre mg/l SM(3111 B) 3500 Cu-B 0,001

Cromo mg/l SM(3111 B ) 3500 Cr-B 0,01

Hierro mg/l SM(3111 B) 3500 Fe-B 0,01

Manganeso mg/l SM(3111 B) 3500 Mn-B 0,005

Mercurio mg/l SM(3112) 3500 Hg-B 0,001

Plomo mg/l SM(3111 B) 3500 Pb- B 0,01

Zinc mg/l SM(3111 B) 3500 Zn- B 0,005

Observaciones La determinación de metales disueltos, se realiza sobre una muestra filtrada y el tratamiento de la muestra se efectuó de acuerdo al SM 3030-B y D (AHA, AWWA, WPCF 17° Edición). Los valores obtenidos indican en forma aproximada la fracción biodisponible de metales en el agua. La concentración de metales totales se realiza sobre una muestra sin filtrar, previamente agitada, tras digestión ácida. Los valores obtenidos tienen en cuenta no sólo los contenidos disueltos sino también aquellos adsorbidos en granos o asociados con minerales metálicos. Bajo determinadas condiciones éstos pueden disolverse y quedar disponibles para los organismos. De esta forma el considerar estos contenidos en el análisis es un método ambientalmente más conservador.

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2.1.3 Análisis estadístico A partir de los valores obtenidos de las variables determinadas sobre las muestras de agua, se hizo una selección del método de análisis estadístico multivariado de la que resultó, debido a las irregularidades observadas, el Análisis Factorial de Componentes Múltiples (AFCM). A fin de simplificar en el análisis total, las variables determinadas para las dos campañas se diferenciaron en dos conjuntos denominados: “Fisicoquímicos Generales” y “Metales totales” cada uno de los cuales se analizó estadísticamente por separado. En éste punto debe aclararse que el contenido de metales disueltos en todos los casos fue despreciable por lo que el análisis de Metales totales hace referencia indirecta al contenido en suspensión. La discretización de variables se realizó mediante el software de XLSTAT 7.5 de Adinsoft, asignándole a cada Individuo una modalidad derivada de la clasificación (ver Anexo) Se implementó el algoritmo DESCO Y DEMOD (Descripción de Modalidades) del paquete SPAD Versión 5.5 de DECISIA, que permite caracterizar clases de una partición tomando elementos característicos descriptivos con significación estadística. Con éste tratamiento estadístico se obtuvo la clasificación automática en clases homogéneas o tipologías de cada conjunto, las que fueron usadas en el análisis estadístico en conjunto. Debido al reducido número de variables orgánicas y a las dificultades para determinarlas en ambas campañas, éstas no fueron consideradas en el análisis estadístico global. La visualización del AFCM se realizó mediante los gráficos factoriales (Cartografiado). 2.2 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 2.2.1 Estudio de parámetros fisicoquímicos generales En el cartografiado de los individuos (Figura 1.5) se observa: • Una proximidad en la mayoría de aquellas muestras que, correspondiendo a distintas

campañas (invierno y verano), representan el mismo efluente. Esto indica una semejanza entre ellas y las excepciones se dan en muestras provenientes de efluentes industriales donde se observa el distanciamiento importante entre los representantes de distintas campañas, por ejemplo el IEI-Z2-09AU del VEI-Z2-09AU (efluente de Usina); IEI-Z2-06AP del VEI-Z2-06AP (efluente directo de planta depuradora de carbón); IEI-Z3-11AM del VEI-Z3- 11AM (agua de mina 5). Esto se corresponde con diferentes condiciones operativas imperantes en el momento de la toma de muestra. En el caso del efluente de Usina la muestra de la campaña de verano incluía arrastre del apagado de cenizas; por lo que respecta al efluente de la planta de carbón, el canal donde se efectuó la toma de muestra en la campaña de verano se encontraba saturado de sólidos sedimentados de varias producciones.

• Las condiciones mencionadas precedentemente, inducen diferencias en las dos muestras

correspondientes al curso del Arroyo después de los vuelcos: la de invierno IEI-Z2-10 AS y la de verano VEI-Z2-10 AS que también se observan distanciadas.

La Tabla 1.5 resume las distintas tipológicas determinadas para las variables, con sus valores característicos y parámetros estadísticos. De la misma se pueden extraer las siguientes conclusiones con niveles de significación mayores a α = 0,05 (95 %: certeza).

16


Figura 1.5: Cartografiado de muestras diferenciadas por campaña para variables fisicoquímicas generales

2.2.1.1 Tipológica 1 (F1) Representa el 13,6 % respecto al total y se caracteriza por incluir rangos muy bajos de sulfatos Fsu [4 a35] con media de 14,3 mg/l; y de conductividad específica Fce. (207 a 391) con una media de 234,3 µS/cm. Además poseen rangos bajos de dureza total FDt (77 a 170) y de calcio FCa (2 a 51). A esta clase pertenecen las muestras del curso del arroyo San José, previas al vuelco de efluentes poblacionales e industriales, la que se ha tomado de referencia (I CA- ZR-1AS, e V CA- ZR-1AS). También incluye una muestra del efluente de Usina (I EI- Z2- 09AU) de la campaña de invierno (Ver Figura 1.6).

2.2.1.2 Tipológica 2 (F2) Constituyen el 9,1 % de las muestras totales caracterizadas por un rango medio en Sólidos suspendidos FSs [9166 a 37705] y en Sólidos totales FSt [11146 a 45796]. Con un nivel de confianza menor (90%) caracterizan además este grupo, valores bajos de Dureza total FDt [77 a 170] y de calcio Fca [22 a 51]. El individuo más significativo de la clase (Figura 1.6) es el que representa la muestra de invierno del canal proveniente de la planta depuradora de carbón (I EI- Z1- 06AP), en condiciones de poca saturación de sólidos. Además incluye la muestra de verano del curso del arroyo San José después de los vuelcos (V CA- Z2-10AS).

V EI-Z2-6AP

I EI-Z2-6AP

17


Tabla 1.4: Resumen de estadísticos para particiones de variables Fisicoquímicas corrientes (Fuente: Confección propia)

VARIABLES CARACTERÍSTICAS

Clase Individuos % Individuos Nombre de variable Rango o

modalidad Nivel Signif. de

Modalidad % de Modalidad en

la clase

Valor Medio de Var. Continua que caracteriza la clase

Nivel Signif. Var. Continua

Relac. Media clase Con media global Media Global

F- Sulfatos mg/l Fsu[4 a 35]MB 99% 100,00 14,3 95% mas baja 193,4

I CA- ZR-1AS F- Conduct. Esp. µS/cm Fce[207 a 391]MB 99% 100,00 234,3 95% mas baja 910,6

F1 VCA- ZR-1AS F- Dureza total mg/l FDt[77 a170]B 95% 60,00 ……….. ……….. ………… ……….

I EI- Z2- 09AU F- Calcio mg/l Fca[22 a 51]B 95% 60,00 ………….. ……….. ……….. ……….

13,6

F- Alcalinidad Total mg/l Fat[49 a139]MB 95% 50,00 93,3 90% mas baja 238,8

F- Sólidos Susp. mg/l FSs[9166a 37705]Me 99% 100,00 ……….. ……….. ……….. ………..

F- Sólidos totales mg/l FSt[11146 a 45796]Me 99% 100,00 ……….. ……….. ……….. ………..

I EI- Z1- 6AP F- Sólidos Dis. mg/l FSd[1677 a 8091]Me 90% 100,00 ……….. ……….. ……….. ………..

VCA- Z2-10AS F- Dureza total mg/l FDt[77a 170]B 90% 100,00 ……….. ……….. ……….. ………..

F- Calcio mg/l FCa[22 a 51]B 90% 100,00 ……….. ……….. ……….. ………..

F2

9,1

F- Sodio mg/l Fso[111 a 186]A 90% 100,00 ……….. ……….. ……….. ………..

F- Calcio mg/l Fca[13 a 22]MB 99% 100,00 15,5 95% mas baja 80,1

I EI- Z2- 07AP F- Dureza total mg/l FDt[42 a 77]MB 99% 100,00 48,8 95% mas baja 261,0

V EI- Z2- 07AP F- Sólidos Tot. mg/l FSt[45796 a 154912]A 99% 75,00 80308,5 99% mas alta 17281,5

V EI- Z1- 06AP F- Sólidos Susp. mg/l FSs[37705 a 169240]A 99% 75,00 73667,3 99% mas alta 15134,2

I CA- Z2-10AS F- Magnesio mg/l FMg[1 a 7.5]MB 95% 100,00 2,5 95% mas baja 15,3

F3

18,2

F- Sólidos Dis. mg/l FSd[8091 a 13616]A 90% 50,00 6641,3 99% mas alta 2147,4

F- Sodio mg/l Fso[68 a 111]B 99% 100,00 ……….. ……….. ……….. ………..

VEI- Z2- 08AU F- Alcalinidad Tot. mg/l Fat[442 a 549]MA 99% 100,00 543,0 99% mas alta 238,8

IEI- Z2- 08AU F-Conduct. µS/cm Fce[1255 a3020]MA 95% 100,00 1961,0 99% mas alta 910,6

I EI-Z3-11AM F- Calcio mg/l FCa[154 a 238]MA 95% 100,00 212,0 99% mas alta 80,1

F- Dureza total mg/l FDt[465 a 765]MA 95% 100,00 672,3 99% mas alta 261,0

F4

13,6

F- Magnesio mg/l ……….. ………. ……… 34,3 95% mas alta 15,3

I EP-Z1- 3AF F- Calcio mg/l Fca[51 a 154]A 99% 90,00

V EP-Z1- 3AF F- Dureza total mg/l FDt[249 a 465]A 99% 70,00

I- EP-Z1- 2AC F- Sulfatos mg/l Fsu[35 a 128]B 99% 70,00

VEP- Z1- 2AC F- Cloruros mg/l FCl[26 a 93]MA 99% 60,00 40,900 90% mas alta 25,091

I EI- Z1- 5AT F- Sodio mg/l Fso[8 a 68]MB 95% 80,00

V EI- Z1- 5AT F- Alcalinidad Tot. mg/l Fat[238 a 299]Me 90% 40,00 I-VCA-Z1-4AS

F- Sólidos Susp. mg/l ……… ……… ……… 387,600 < 90% mas baja 15134,200

VEI-Z3-11AM F- Sólidos Dis. mg/l ……… ……… ……… 752,000 < 90% mas baja 2147,410

F5

VEI-Z2-9AU

45,4

F- Sólidos totales mg/l ……… ……… ……… 1139,300 < 90% mas baja 17281,500

18


Figura 1.6: Cartografiado de Clases caracterizadas por parámetros fisicoquímicos generales

2.2.1.3 Tipológica 3 (F3) Esta clase representa un porcentaje del 18,2 % respecto al total, y está caracterizada por un alto contenido en sólidos totales FSt [45796 a154912] con una media de 80308,5 mg/l y en Sólidos suspendidos FSs[37705 a 169240] con una media de 73667,3 mg/l valores que superan a la media general. Por otro lado, un contenido muy bajo en Calcio con una media de 15,5 mg/l y dureza total FDt [42 a 77] con una media de 48,8 mg/l y Magnesio FMg (1 a 7,5) con una media de 2,5 mg/l valores más bajo que la media general. Pertenecen a esta clase, muestras de los efluentes provenientes de la planta depuradora de carbón ya sea de la descarga de la pileta de lodos correspondiente a las dos campañas (I EI- Z2- 07AP, V EI- Z2- 07AP) y la del canal lateral (V EI- Z2- 06AP) saturado de sólidos. Además con menor significancia se incluye el individuo representativo del curso del arroyo después de los vuelcos I CA- Z2-10AS (Ver Figura 1.6). 2.2.1.4 Tipológica 4 (F4) Representa el 13,6 % de las muestras. Presentan valores muy alto de Alcalinidad Total Fat [442 a 549] con una media de 543 mg/l de Conductividad específica Fce [1255 a 3030] con una media de 1961 µS/cm, de Calcio Fca [154 a 238] con una media de 212 mg/l, de Dureza total FDt [465 a 765} con una media de 672,3 mg/l y de magnesio con una media de 34,3 mg/l, todos valores por encima de la media general. En la figura 1.6 se observa que integra este grupo muestras de la campaña de invierno y verano perteneciente al efluente ubicado frente a Usina (I EI- Z2- 08AU y VEI- Z2- 08AU) y con menor significancia la muestra de la campaña invierno proveniente de la mina 5 (I EI- Z2- 11 AM) en un momento de elevado caudal.

I EI-Z2-6AP

V EI-Z2-6AP

19


2.2.2 Conclusiones sobre parámetros fisicoquímicos generales

Del análisis realizado precedentemente, y de acuerdo a las características fisicoquímicas podríamos concluir que entre los efluentes industriales encontramos dos tipos: 1. Los efluentes caracterizados por un contenido en Sólidos totales y suspendidos medio (F2)

a muy alto (F3) provenientes de la planta depuradora de carbón, que superan la media general y que además posee contenidos en Dureza total y calcio bajos y muy bajos para cada grupo. Éstos influyen en el curso del arroyo San José, puesto que las muestras de ambas campañas representativas del mismo después de los vuelcos, se encuentran incluidos en la misma clase.

2. Los efluentes caracterizados por un contenido en calcio y dureza total muy alta (F4) a alto (F5) y Valores de alcalinidad altos (F4), provenientes de la central térmica y del efluente frente a la central térmica, a medios (F5) del efluente mezcla de talleres centrales y minas 2 y 4 y el del agua de mina 5.

Los efluentes poblacionales de ambas campañas (I y V EP-Z1-2AC; I y V EP-Z1 3 AF) quedan caracterizados en el tipo F5 junto a los industriales mencionados y por su caudal estarían influyendo en las características del agua del arroyo representada por los individuos ICA- Z1-4AS y VCA- Z1-4AS correspondientes a muestras tomadas a metros de este vuelco en las campañas respectivas. 2.2.3 Estudio del contenido de metales pesados totales Al igual que en el caso de las variables fisicoquímicas, en el cartografiado de los individuos representativos del mismo efluente en diferentes campañas (Figura 1.7) se observa proximidad (semejanza), a excepción de los efluentes industriales IEI-Z2-09AU y del VEI-Z2-09AU (efluente de Usina); IEI-Z2-06AP del VEI-Z2-06AP (efluente de planta depuradora de carbón); IEI-Z2-07AP del VEI-Z1- 07AP (agua de pileta de lodos de planta depuradora). Esto se ve en las muestras del arroyo después de los vuelcos: ICA-Z2-10AS y VCA-Z2-10AS. La Tabla 1.6 resume los valores característicos y parámetros estadísticos para las tipológicas de metales y la Figura 1.8 representa el cartografiado de las muestras por clases. De ambas se pueden extraer las siguientes conclusiones con niveles de significación mayores de α = 0,05 (al 95 % certeza).

2.2.3.1 Tipológica M (1) Representa el 72,7 % de las muestras. Está caracterizada por valores Muy Bajos en cobre total MCt [0a0.3] con una media de 0,019 mg/l; en Zinc total MZt [0.02 a 0.28] con una media de 0,093 mg/l y en manganeso Total MMn [0a1.2] con una media de 0,63 mg/l. Además posee valores bajos del resto de los metales: Hierro total MHt [0 a 148] con una media de 1,48 mg/l, Plomo total MPt [0,03 a 0,15] con una media de 0,03 mg/l y de Mercurio Total MMt (0,005 a 0,011) con una media de 0,009 mg/l (media que está por encima del límite permitido). Conforman esta clase, muestras de ambas campañas provenientes del curso del arroyo previo a los vuelcos y efluentes industriales provenientes de la zona de talleres centrales con aguas de mina, el perteneciente a la campaña de invierno del efluente de mina 5 (I EI- Z310 AM); de la usina (IEI-Z2-09AU) de la muestra frente a usina (IEI-Z2-08AU) y del curso del arroyo después de las descargas industriales (ICA-Z2-10AS). En este caso cabe recordar lo dicho para la muestra 09 de usina, es decir bajo contenido de cenizas y en el caso de la muestra del

20


curso superficial, la toma de muestra se realizó en un momento que no había producción. Quedan incluidos además, los individuos correspondientes a efluentes poblacionales de ambas campañas y del arroyo previo a los vertidos industriales.

Figura 1.7: Cartografiado de las muestras diferenciadas por campañas para metales totales.

Figura 1.8: Cartografiado de Clases de acuerdo al contenido Metálico

V EI-Z2-6AP

I EI-Z2-6AP

I EI-Z2-6AP

21


Tabla 1.5: Resumen de estadísticos de tipológicas de Metales (Fuente: Confección propia)


Muestras % Muestra

Nombre de variable Rango o modalidad

Nivel Signif.

Modalidad

% de Modalidad en

la clase

Valor Medio de Var. Continua que caracteriza la clase

Nivel de significación Var.Contin.

Relación de la Media de clase -

Media global

Media Global mg/l

I y V CA-ZR-1AS M- Cobre Total mg/l MCt[0 a 0.3]MB 99% 100,00 0,019 99% mas bajo 0,583

I y V EP-Z1- 2AC M- Zinc Total mg/l MZt[0.02 a 0.28]MB 99% 93,75 0,093 99% mas bajo 0,573

I y VCA-Z1-4AS I y V EI- Z1- 5AT

M- Hierro Total mg/l MHt[0 a 148]B 99%

100,00 1,483 99% mas bajo

122,578

I -EI-Z2-09AU I-VEI-Z2-08AU

M- Plomo Total mg/l MPt[0.03 a 0.15]B 99%

100,00 0,030 99% mas bajo

0,124

I -CA-Z2-10AS I y VEI-Z3-11AM

M- Mercurio Total mg/l MMt[0.005 a 0.011]B 99%

87,50 0,009 95% mas bajo

0,027

M- Manganeso Tot. mg/l

MMn[0 a 1,2] MB 99%

87,50 0,628 99% mas bajo

1,813

M1

72,7

M- Cobre Total mg/l MCt[0.3 a 1.2]B 99% 100,00 ………… ………… ………… …………

M2 V EI-Z2-09AU M- Zinc Total mg/l MZt[0.28 a 0.99]B 95% 100,00 ………… ………… ………… …………

I EI- Z1- 6AP

9,09

M- Mercurio Total mg/l MMt[0.011 a 0.03]Me 90% 100,00 ………… ………… ………… …………

M- Zinc Total mg/l MZt[0.99 a 2.43]A 99% 100,00

VCA-Z2-10AS M- Cobre Total mg/l MCt[1.2 a2.8]A 99% 100,00 1,860 90% mas alto 0,583

V EI- Z1- 7AP M-Manganeso T. mg/l MMn[2,9 a 6,5]A 95% 100,00 ………… ………… ………… …………

M- Hierro Total mg/l MHt[148 a 604]Me 95% 100,00 ………… ………… ………… …………

M3

9,09

M- Plomo Total mg/l ………… ………… ………… 0,38 < 90% mas alto 0,124

M- Cobre Total mg/l MCt[2.8 a 4]MA 99% 100,00 3,68 99% mas alto 0,583

M- Zinc Total mg/l MZt[2.43 a3.73]MA 99% 100,00 3,32 99% mas alto 0,573

M4 V EI- Z1- 6AP M-Manganeso T. mg/l MMn[6.510.6]MA 99% 100,00 9,31 99% mas alto 1,813

I EI- Z1- 7AP M- Hierro Total mg/l MHt[604 a 858]A 99% 100,00 812,9 99% mas alto 122,578

M- Mercurio Total mg/l MMt[0.03 a0.318]A 90% 100,00 0,18 99% mas alto 0,027

9,09

M- Plomo Total mg/l ………… ………… ………… 0,55 99% mas alto 0,124

22


2.2.3.4 Tipológica M (4) Representa el 9,09 del total de muestras con valores muy altos de cobre total Mct [2,8 a 4] con una media de 3,315, de zinc total Mzt [2,43 a 3,73] y manganeso total Mn[6,5 a 10,6] con una media de 9,03 mg/l. Además posee valores altos de Hierro total MHt [604 a 858] y Mercurio total [0,03 a 0,31] con una media de 0,18 mg/l. La media del contenido de plomo total (0,55 mg/l) es más alta que la media poblacional. Conforman este grupo muestras provenientes de Planta Depuradora: campaña de verano del efluente directo (saturado) y campaña de invierno del efluente de la Pileta de lodos. 2.2.4 Conclusiones del contenido de los Metales Pesados Totales Del análisis anterior surgen las siguientes conclusiones referidas al contenido metálico: 1. Los efluentes Industriales ligados a la depuración del Carbón son los que poseen un

contenido metálico total (cobre, zinc, hierro, plomo mercurio y manganeso) que oscila en rangos altos a muy altos dependiendo de las condiciones operativas.

2. Los efluentes industriales proveniente de Usina (campaña de verano, con arrastre de cenizas) y de la planta depuradora (campaña de invierno con canal de muestreo menos saturado), también están caracterizados por contenidos metálicos totales de cobre, zinc pero en un rango más bajo que los mencionados en el párrafo anterior. Con un nivel de confianza menor (90 %) los caracterizan contenidos medios de mercurio.

3. La descarga de los efluentes mencionados en los dos puntos anteriores, se traduce en un

aumento en el contenido de metales del curso del arroyo San José, lo cual puede observarse por los valores altos presentes en la muestra de verano que fue tomada en simultáneo con la producción (M3).

4. Efluentes provenientes de Talleres Centrales con los de mina 2 y 4; así como el de mina 5

y el muestreado frente a usina, poseen contenidos metálicos totales muy bajos (Cobre y Zinc) y bajos (Hierro, plomo mercurio y manganeso). En este sentido quedan agrupados conjuntamente con los efluentes poblacionales el curso del arroyo después de estos vertidos y en la zona de referencia, así como aquel posterior a las descargas minero industriales tomada cuando la planta no estaba en producción, lo que pone de manifiesto la influencia de dichos vuelcos.

2.2.5 Análisis Estadístico Integrado En éste análisis se relacionan entre sí todas las variables determinadas a partir de las clases o tipológicas definidas tanto para las variables fisicoquímicas como para la de los metales. La Figura 1.9 muestra el cartografiado final por clases y la tabla 1.8 el resumen del Análisis de Correspondencias Múltiples y Clasificación Jerárquica en el que se encontraron 6 grupos diferenciados con características significativas estadísticamente (α=0,5) 2.2.5.1 Clase 1 (G1) Representa el 13,6 % del total de muestras, las que pertenecen al curso de agua del arroyo en la zona sin aporte de efluentes y una del efluente de usina (campaña de invierno).

23


Caracterizan esta clase, con un nivel de confianza mayor o igual al 95 %, el rango de conductividades más bajo, Fce[207 a 391]MB, con un valor medio 234,3 mg/l y la tipológica F1 que incluye modalidades con los contenidos muy bajos de sulfatos Fsu[4 a 35]MB, con media 14,3 mg/l y de alcalinidad total Fat[49 a139]MB con media de 93,3mg/l, y valores bajos en calcio Fca[22 a 51]B y dureza total FDt [77 a170]B.

Figura 1.9: Cartografiado de Clases en función de todos los parámetros determinados

2.2.5.2 Clase 2 (G2): Con un nivel de confianza mayor o igual al 95 % caracteriza esta clase valores altos de calcio Fca [51 a 154] A y la tipológica F5: alta dureza total FDt [249 a 465] A, valores bajos de sulfatos Fsu [35 a128] B y valores muy altos de cloruros FCl [26 a 193] MA (Típico de efluentes con contaminación urbana). Además se diferencia por el contenido muy bajo de Zinc MZt [0.02 a 0.28] MB, cuya media de 0,095 mg/l está por debajo de la general, al igual que la de otros metales tales como plomo (0,030 mg/l), hierro (0,045 mg/l), cobre (0,021 mg/l) y manganeso (0,253 mg/l) variables continuas que también caracterizan la clase con igual significancia estadística. Comprende el mayor porcentaje de individuos (45,5 %).Corresponden a muestras de ambas campañas del efluente industrial proveniente de talleres centrales y minas 2 y 4 (abandonadas) y a muestras de verano de mina 5 (en explotación) y de invierno del curso del arroyo después de los vertidos industriales (recordar las condiciones: menor o nulo vertido de efluentes

I EI-Z2-6AP

V EI-Z2-6AP

24


minero-industrial). Además de los efluentes mineros industriales mencionados, se hallan incluidas todas las muestras representativas de los efluentes poblacionales. 2.2.5.3 Clase 3 (G3) Esta clase (13,6 % de muestras) ,está caracterizada por la tipológica F4 que presentan valores muy alto en alcalinidad total Fat (442 a 549) con una media de 543 mg/l, conductividad específica Fce (1255 a 3030) con una media de 1961 µS/cm, calcio Fca (154 a 238) con una media de 212 mg/l, dureza total FDt (465 a 765) con una media de 672,3 mg/l y magnesio con una media de 34,3 mg/l, todos valores por encima de la media general, a un nivel de significación del 99%. Integran este grupo muestras de la campaña de invierno y verano perteneciente al efluente frente a usina y la muestra de la campaña invierno de mina 5. 2.2.5.4 Clase 4 (G4) Constituida por muestras provenientes de la planta depuradora (9,1%), se caracteriza por la tipológica M4 con los contenidos más altos que el resto de las muestras de los metales: manganeso MMn[6.5 a 10.6]MA, cobre MCt[2.8 a 4]MA y cinc MZt[2.43 a 3.73]MA con medias de 9,305 mg/l; 3,675 mg/l y 3,315 mg/l respectivamente. Además de los metales mencionados, la conforman individuos con contenidos altos de hierro total MHt [604 a 858] A (media 812,940 mg/l) y sólidos totales FSt [45796 a154912] A (media 126170 mg/l). Con un nivel de significancia estadística igual que las anteriores (mayor o igual al 95%), esta clase se caracteriza por valores medios muy por encima de los globales respectivos de mercurio (media 0,181 mg/l), plomo (media 0,545 mg/l), sólidos suspendidos (media 118680) y sólidos disueltos (7490 mg/l). 2.2.5.5 Clase 5 (G5)

Está formada por el 9,1 % de las muestras proveniente del efluente directo de la planta depuradora en condiciones operativas menos extremas y el otro proveniente de la usina en condiciones más extremas. Con significancia mayor al 95 % la caracteriza la tipológica M2: valores bajos de cobre total Mct [0.3 a 1.2] y de zinc total Mzt [0.28 a 0.29] y con una significación menor (90%) cantidades medias de mercurio total MMt (0,11 a 0,03). La media del contenido de arsénico total (0,368 mg/l) y de sulfatos (425 mg/l), son más altos que las respectivas generales al nivel de confianza del 95 %. 2.2.5.6 Clase 6 (G6) Además de estar caracterizada por la tipológica M3 que posee contenidos medios de hierro total MHt (148 a 604) Me y valores altos de zinc total, MZt (0.99 a 2.43),Cobre total MCt [1.2 a 2.8] y Manganeso total MMn (2.9 a 6.5), la diferencian valores medios de demanda química de oxígeno, ODq [713 a 2596] M y una demanda biológica de (DBO) y de sólidos disueltos con medias por encima de la media general (9405 y 8091 mg/l respectivamente). Representa el 9,09 % del total y pertenece a esta clase muestras de la campaña de verano de la pileta de lodos de planta depuradora y del curso del arroyo San José después de los vuelcos.

25


Tabla 1.6: Resumen estadístico de particiones considerando relaciones entre todas las Variables (Fuente: confección propia)


Grupo Nivel de

Significación % de

Modalidad

Valor Medio de la

Variable Continua en

Niv. Significación

Relación de la Media de clase

Individuos % Individuos Nombre de

variable Rango o

modalidad

Modalidad en la clase la clase Variable con media global

Media Global

F- Conduct. µS/cm Fce[207 a 391]MB 99% 100 234,3 95% mas baja 910,6

I CA- ZR-1AS TIPOLÓGICA F F1 100 ……….. ……….. ……….. ………..

G1 VCA- ZR-1AS F- Sulfatos mg/l Fsu[4 a 35]MB 99% 100 14,333 95% mas baja 910,6

I EI- Z2- 09AU F- Calcio mg/l Fca[22 a 51]B 95% 60 ……….. ……….. ………… ……….

F- Dureza total mg/l FDt[77 a 170]B 95% 60 ………….. ……….. ……….. ……….

13,6

F-Alcalinidad tot. mg/l

Fat[49 a 139]MB 95%

50 93,3 90% mas baja 238,8

F- Calcio mg/l Fca[51 a 154]A 99% 90 ………….. ………….. ………….. …………..

I-EP-Z1-2AC TIPOLOGICA F F5 90 ………….. ………….. ………….. …………..

V-EP-Z1-2AC F- Dureza total mg/l FDt[249 a 465]A 99% 70 ………….. ………….. ………….. …………..

I-EP-Z1-3 AF I-EP-Z1-3AF

F- Sulfatos mg/l Fsu[35 a 128]B 99% 70 ………….. ………….. ………….. …………..

V-EP-Z1-3 AF F- Cloruros mg/l FCl[26 a 193]MA 99% 60 ………….. ………….. ………….. …………..

G2 I-CA-Z1-4 AS M- Zinc Total mg/l MZt[0.02 a 0.28]MB 99% 100 0,095 95% mas baja 0,573

V-CA-Z1-4 AS F- Cloruros mg/l ………….. ………….. ………….. 41,100 90% mas alta 25,091

I-EI-Z1- 5 AT O-Grasas y Aceites

mg/l ………….. ………….. ………….. 10,305 90% mas alta 4,881

V- EI- Z1- 5 AT M- Plomo Total mg/l ………….. ………….. ………….. 0,030 95% mas baja 0,124

V-EI-Z3-11AM M- Hierro Total mg/l ………….. ………….. ………….. 0,945 95% mas baja 122,578

I-CA-Z2-10AS M- Cobre Total mg/l ………….. ………….. ………….. 0,021 95% mas baja 0,583

45,5%

M- Manganeso Total mg/l

………….. ………….. ………….. 0,253 95% mas baja 1,813

TIPOLOGICA F F4 100 ………….. ………….. ………….. …………..

F- Sodio mg/l Fso[68 a 111]B 99% 100 ………….. ………….. ………….. …………..

I EI- Z2- 08AU F- Alcalinidad Total

mg/l Fat [442 a 549]MA 99% 100 543,000 99% mas alta 238,773

VEI- Z2 08AU F- Dureza total mg/l FDt[465 a 765]MA 99% 100 672,333 99% mas alta 261,000

I EI-Z3-11AM F- Calcio mg/l Fca[154 a 238]MA 99% 100 212,000 99% mas alta 80,136

F- Conductividad

µS/cm Fce[1255 a3020]MA 99% 100 1961,000 99% mas alta 910,591

G3

13,60%

F- Magnesio mg/l ………….. ………….. ………….. 34,333 95% mas alta 15,273

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Tabla 1.6 (Continuación): Resumen Estadístico de particiones considerando relaciones entre todas las Variables

Nombre


Grupo Nivel Signif. % de Modalidad

Valor Medio de la Variable Continua en Niv. Signif. Relac.media-

Individuos % Individuos

Nombre de variable Rango o modalidad

Modalidad en la clase la clase Var.Continua Media global

Media Global

TIPOLÓGICA M M4 99% 100 M- Manganeso Tot. mg/l MMn[6.5 a 10.6]MA 99% 100 9,305 99% mas alta 1,813

M- Zinc Total mg/l MZt[2.43 a 3.73]MA 99% 100 3,315 99% mas alta 0,573

M- Hierro Total mg/l MHt[604 a 858]A 99% 100 812,940 99% mas alta 122,578

I EI- Z2- 07-AP M- Cobre Total mg/l MCt[2.8 a 4]MA 99% 100 3,675 99% mas alta 0,583

VEI-Z2- 06-AP F- Sólidos totales mg/l FSt[45796 a154912]A 99% 100 126170,000 99% mas alta 17281,500

M- Mercurio Total mg/l ………….. ………….. ………….. 0,181 99% mas alta 0,027

M- Plomo Total mg/l ………….. ………….. ………….. 0,545 99% mas alta 0,124

F-Sól. Suspendidos mg/l ………….. ………….. ………….. 118680 99% mas alta 38175,7

G4

9,09

F-Sólidos Disueltos mg/l ………….. ………….. ………….. 7490,000 95% mas alta 2147,410 TIPOLÓGICA M M2 99% 100,00 ………….. ………….. ………….. …………..

M- Cobre Total mg/l MCt[0.3 a1.2]B 99% 100,00 ………….. ………….. ………….. …………..

IEI-Z2- 06-AP M- Zinc Total mg/l MZt[0.28 a 0.99]B 99% 100,00 ………….. ………….. ………….. …………..

VEI- Z2- 09AU M- Mercurio Total mg/l MMt[0.011 a 0.03]Me 90% 100,00 ………….. ………….. ………….. …………..

F- Conductividad µS/cm Fce[791 a 1255]A 90% 100,00 ………….. ………….. ………….. …………..

F- Arsénico Total mg/l ………….. ………….. ………….. 0,368 99,0% mas alta 0,083

G5

9,09

F- Sulfatos mg/l ………….. ………….. ………….. 425,000 95,0% mas alta 193,364 TIPOLÓGICA M M3 99% 100,00 ………….. ………….. ………….. …………..

M- Cobre Total mg/l MCt[1.2 a 2.8]A 99% 100,00 ………….. ………….. ………….. …………..

I EI- Z2- 07-AP M- Zinc Total mg/l MZt[0.99 a 2.43]A 99% 100,00 ………….. ………….. ………….. …………..

VCA-Z2-10AS O- DQO mg/l ODq[713 a 2596]M 99% 100,00 ………….. ………….. ………….. …………..

M- Hierro Total mg/l MHt[148 a 604]Me 95% 100,00 ………….. ………….. ………….. …………..

M- Manganeso Tot. mg/l MMn[2.9 a 6.5]A 95% 100,00 ………….. ………….. ………….. …………..

O- DBO mg/l ………….. ………….. ………….. 9405,000 99,0% mas alta 1038,820

F-Sólidos Disueltos mg/l ………….. ………….. ………….. 8091,000 95,0% mas alta 2147,410

G6

9,09

M- Plomo Total mg/l ………….. ………….. ………….. 0,375 90% mas alta 0,124

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2.2.7 Discusión del Análisis Estadístico Integrado De lo expuesto se puede inferir las características con significancia estadística que identifican y diferencian a los efluentes minero industriales que descargan al arroyo San José respecto al mismo antes de los vertidos. Además éste análisis permite comparar dichas características con las provenientes de los vertidos urbanos. Así podemos decir que se observan: 1. Efluentes minero industriales proveniente del interior de mina, ya sea en forma directa

(mina 5 y chorrillo ubicado frente a la usina); o en forma indirecta mezclada con el efluente de talleres centrales (mina 2 y mina 4 desactivadas). caracterizados por valores muy altos o altos de calcio, dureza, conductividad y alcalinidad y algunos con contenidos altos de cloruros. Además se distinguen por poseer valores por debajo de la media global de sólidos totales, y metales (plomo, cinc, hierro, cobre y manganeso). Los efluentes poblacionales quedaron incluidos en este grupo caracterizados por idénticas variables.

2. Efluentes minero industriales caracterizados por el contenido en metales suspendidos que

varían, según las condiciones operativas, desde rango bajo en cobre y cinc a altos a muy altos para hierro, cobre plomo, cinc y manganeso. Además se caracterizaron por valores medios a alto para el mercurio. Estos fluentes provienen principalmente de la planta depuradora, de la pileta de lodos y de la usina en condiciones extremas de descarga del apagado de cenizas.

3. Las muestras representativas del curso del arroyo después de los vertidos poblacionales e

industriales, quedan caracterizadas en las clases respectivas, lo que indica la influencia de los mismos en la calidad de agua del curso.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El análisis estadístico multivariado ha permitido establecer que la diferencia entre los efluentes minero industriales del carbón y los poblacionales es el contenido de sólidos y metales pesados totales recuperables (principalmente suspendidos) sólo en algunos tales como los efluentes de la Planta depuradora de carbón y la Central termoeléctrica con arrastre de cenizas, mientras que efluentes provenientes de sectores mineros y de talleres, en los puntos de descarga al arroyo, quedaron caracterizados juntos con los poblacionales. Se pudo establecer además, que variables tales como dureza, sulfatos, sólidos y cloruros determinados en todos los efluentes modifican notablemente los valores del agua del arroyo tomada como referencia y que los valores de alcalinidad y pH le confieren al agua características amortiguadoras que evita la disolución de metales. Esto se comprobó con los valores por debajo de límites de vuelco obtenidos en las determinaciones de metales disueltos, por los que no se los incluyó en el análisis estadístico. Debe remarcarse que la discretización del rango de variación de variables se realizó sobre los datos obtenidos, por lo que las modalidades (muy alto, alto etc.), están basadas en los mismos y no en valores límites de vuelco de las legislaciones ni en límites admisibles. Por otra parte, si bien el análisis estadístico se realizó sobre muestras obtenidas en dos campañas de muestreo, debe remarcarse el hecho de que hay una marcada coincidencia con valores determinados para algunas de las variables obtenidas en un muestreo adicional

28


realizado en otoño donde se determinó sólo el contenido de metales de efluentes minero industrial como así también con muestreos puntuales no sistematizados realizados anteriormente, Instituto Nacional del Agua y del Ambiente .1999; Lakefield Research Argentina SA. PASMA II. 1999 y Servicio Geológico Minero Argentino-Segemar. 2006. Finalmente es recomendable realizar muestreos adicionales que corroboren y complementen los resultados estadísticos obtenidos y valorar cuantitativamente el impacto producido por los efluentes realizando una comparación con límites admisibles de vuelco y/o niveles guía.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo forma parte del proyecto acreditado por la CONEAU (Argentina) denominado “Evaluación Cuantitativa del impacto Minero Industrial del Carbón en un curso de agua. Caso del arroyo San José de Río Turbio. Santa Cruz”, el cual está radicado en la Universidad Nacional de la Patagonia Austral, Unidad Académica Río Turbio y es cofinanciado por la Empresa Yacimientos Carboníferos Río Turbio. Por tal motivo la autora, agradece a las instituciones mencionadas por la colaboración y el apoyo logístico brindado. De igual forma se agradece el asesoramiento en el análisis estadístico multivariado realizado por el Ingeniero Ricardo Césari y la Especialista Licenciada Matilde Césari profesores de la maestría en Ingeniería Ambiental de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Cuyo (Mendoza- Argentina).

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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FUNDACIÓN PATAGONIA NATURAL-CENTRO NACIONAL PATAGÓNICO (1995) “Evaluación de la Contaminación por metales en sedimentos y Suspensión de la Cuenca Río Turbio - Río Gallegos” 56 pp.

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HAIR Jr., ANDERSON R., TATHAM R., BLAK W. (1999). “Significación estadística. Análisis Multivariante” – 5ta. Edición- PRENTICE HALL. Madrid.- Vol. 1, p 8-10.

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(informe tco ajustado estadÍstica 2 ) · 2015-07-04 · los resultados arrojaron valores de ph...

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