Catastrofes ecolCatastrofes ecolóógicas lentas: lagicas lentas: lacontaminacicontaminacióón por metales tn por metales tóóxicosxicos
Mª Dolores Galindo RiañoDepartamento de Química Analítica
Facultad de Ciencias, Universidad de Cádiz
El desarrollo humano y su impacto en elMedio Ambiente
El Medio Ambiente es unSISTEMA EN EQUILIBRIO
Ciclodelagua
Ciclodelagua
Ciclodel
carbono
Ciclodel
carbonoCiclodel
azufre
Ciclodel
azufre
Ciclodel
fósforo
Ciclodel
fósforo
El desarrollo humano y su impacto en elMedio Ambiente
El ser humano es causante de desequilibriosen el medio ambiente:
Primeros asentamientos humanosExpansión de la poblaciónOcupación de terrenos vírgenesRevolución industrial:
Industrialización de actividades agrícolas,ganaderas, artesanales, etc.Mecanización de los medios de producciónConsumo a gran escala de materias primasTransporte global de mercancías
El desarrollo humano y su impacto en elMedio Ambiente
El DESARROLLO HUMANO PARTICIPA EN EL SIGUIENTECICLO DE PRODUCCIÓN
MATERIASPRIMAS (Agua,petróleo, carbón,madera,minerales, seresvivos)
PRODUCTOSELABORADOS
DESECHOS CONTAMINACIÓN
Extracción yElaboraciónindustrial
Uso humano
El desarrollo humano y su impacto en elMedio Ambiente
MATERIASPRIMAS :
MINERALES QUECONTIENENMETALES
MATERIASPRIMAS :
MINERALES QUECONTIENENMETALES
- Origen: 6000 años de antigüedad- Los metales fueron utilizados por las
culturas de Mesopotamia, Egipto, Grecia yRoma.
Contaminación del medio ambiente pormetales tóxicos
Contaminación del medio ambiente pormetales tóxicos
- A partir de la Revolución Industrial (siglo XIX),el impacto de los metales sobre las aguas,suelos, plantas, animales y personas hacrecido de forma exponencial.
Diversidad biológica
Actividades humanas
Minerales, Metales
DIFÍCIL CONVIVENCIA
CICLOBIOGEOQUÍMICODE LOS METALES
Origen NaturalOrigen
AntropogénicoOrigen
Antropogénico
Origen de los metales en el medioacuático
Aumento de niveles metálicos enagua, sedimento, flora y fauna
Más evidente en aguas continentales o en aguaspróximas a la costa donde se concentra la población
Origen de los metales en el medioacuático
Origen de los metales en el medioacuático
Usos de los metales en la Industria
INDUSTRIA METAL FUNCION
Pinturas Hg, Zn, Pb, Cr, Cd, Co, Ni Materia prima para pinturas
Textil Zn, Pb, Cr, Cd, Ni Materia prima para pinturas
Galvanizados Zn, Pb, Cr, Cu, Ni Materia prima para pinturas
Papelera Zn, Pb, Cd Materia prima para el procesado
Industria gráfica Pb, Cd Materia prima para los tintes
Plásticos Cr, Ni, As Aditivo catalizador
Curtidos y piel Zn, Pb, Cr Aditivo del proceso
”HORRORES” DE LA CONTAMINACIÓN:catástrofes lentas
Caso de Jintsu-Tojama(Japón) 1947-1961
Cd
Caso de Minamata(Japón) 1953
Hg
Caso de Aznalcóllar(España) 1998Vertido minero
Caso de Baia Mare(Rumania) 2000Minería de oro
Caso de Omai(Guyana) 1995Minería de oro
vertidos
accidentes
Desastres ecológicos producidos porcontaminación metálica
Origen: mina de Zn y Pb con Cd como residuo de la actividad delas Minas Kamioka y la fundición Mitsui Ltd.
Catástrofe: vertidos de Cd en cantidades significativas al Río JintsuConsecuencia: Las aguas contaminadas fueron usadas para regar
los campos de arroz de la zona. El arroz absorbió los metalespesados, especialmente el cadmio. El cadmio pasó a las personasque se alimentaron con arroz.
Caso de Jintsu-Tojama(Japón) 1947-1961
Cd: cadmio
Enfermedad: Itai-itai (¡ouch-ouch¡ ): el Cd afectó a los tejidosóseos y produjo fallo renal.
Caso de Jintsu-Tojama(Japón) 1947-1961
Cd: cadmio
”HORRORES” DE LA CONTAMINACIÓN:catástrofes lentas
Caso de Jintsu-Tojama(Japón) 1947-1961
Cd
Caso de Minamata(Japón) 1953
Hg
Caso de Aznalcóllar(España) 1998Vertido minero
Caso de Baia Mare(Rumania) 2000Minería de oro
Caso de Omai(Guyana) 1995Minería de oro
vertidos
Desastres ecológicos producidos porcontaminación metálica
Caso de Minamata(Japón) 1953
Origen: Las aguas residuales de la industria química ChissoCorporation, contaminaron de Hg desde 1932 a 1968 sin control.Utilizaba sulfato de Hg como catalizador en la producción deacetaldehido.
Contaminante: los derivados orgánicos de Hg, como el metilmercurio, mucho más tóxico.
Compañía Chisso Corporation
Hg: mercurio
Caso de Minamata(Japón) 1953
Compañía Chisso Corporation
Hg: mercurioConsecuencia: este compuesto se acumuló de forma muy
significativa en los crustáceos y peces de la Bahía de Minamata yel Mar de Shiranui. La población que consumió estas especies seenvenenó.
Tiempo: durante 36 años se contaminó la zona con 27000kilogramos de Hg.
- Contaminación: de metil-Hg en el pescado. El vertido de Hg fuetransformado por las bacterias acuáticas como mecanismo deautodefensa contra este envenenamiento.
Intervienen bacterias que participan en el ciclo SO42-- S2-.
Estas bacterias, que contendrán metilmercurio, son consumidas en lacadena trófica, o bien lo excretarán. En este último caso el metilmercuriopuede ser rápidamente adsorbido por el fitoplancton y de ahí pasar a losorganismos superiores. Debido a que los animales acumulan metilmercuriomás rápido de lo que pueden excretarlo, se produce un incrementosostenido de las concentraciones en la cadena trófica (BIOMAGNIFICACIÓN).
Hg Acción de las bacterias Hg-CH3+
sustancialiposoluble
Caso de Minamata(Japón) 1953Hg: mercurio
- Contaminación: de metil-Hg en el pescado. El vertido de Hg fuetransformado por las bacterias acuáticas como mecanismo deautodefensa contra este envenenamiento.
BIOMAGNIFICACIÓN DE Hg en los sistemas acuáticos
Caso de Minamata(Japón) 1953Hg: mercurio
2 ppt
2000 ppb
900 ppb
25-50 ppb
35 ppb
5 ppb
-Efectos: degeneración del sistema nervioso, ceguera, sordera,desmayos, comportamiento irracional, movimientos involuntarios,locura. Comenzaron a aparecer en 1953. Hubo 3000 personasafectadas.
Enfermedadde Minamata
Caso de Minamata(Japón) 1953Hg: mercurio
-Remediación: desde 1974 hasta 1990 se realizaron labores dedragados de los sedimentos (1.500.000 m3, con un coste de 48billones de yen). Permiso de pesca en 1997.
- Video interesante: http://www.youtube.com/watch?v=dw7cKHpoPe8
Caso de Minamata(Japón) 1953Hg: mercurio
Memorial de Minamata Río de Minamata
Caso de Jintsu-Tojama(Japón) 1947-1961
Cd
Caso de Minamata(Japón) 1953
Hg
Caso de Aznalcóllar(España) 1998Vertido minero
Caso de Baia Mare(Rumania) 2000Minería de oro
Caso de Omai(Guyana) 1995Minería de oro
accidentes
”HORRORES” DE LA CONTAMINACIÓN:catástrofes lentas
Desastres ecológicos producidos porcontaminación metálica
Caso de Omai(Guyana) 1995Minería de oro
-Origen: rotura de dique con colas de minería de oro (Compañíacanadiense Cambior), en la antigua Guayana, en la ciudad de Omai,contaminando el río Essequibo con 3,4 millones de m3 de aguascontaminadas.
Rotura deldique de la mina
Cianuro
- El cianuro se usa para extraer el oro del mineral. El agua secontaminó con este tóxico, produciendo la muerte de peces,pájaros y diversos animales.
Rotura del dique de la mina
Vista aérea de la mina
Río Potaro, próximo a la mina
Caso de Omai(Guyana) 1995Minería de oro
Cianuro
- Importancia de la actividad minera: producción de aguas ácidas,aguas con elevados contenidos en extractantes tóxicos y elevadasolubilización de metales.
Proceso de drenaje ácido de minería:Tóxico e irreversible
Drenaje ácido de mina
Caso de Omai(Guyana) 1995Minería de oro
Cianuro
- Residuos vertidos: aguas residuales de lixiviados de mineralesextraidos con cianuro, con un elevado contenido en metalespesados, vertidos al río Potaro.
Drenajes contaminados Mortandad de peces
Caso de Omai(Guyana) 1995Minería de oro
Cianuro
-Efectos: contaminación de las aguas, sedimentos, peces, plantasafectadas y, principalmente afecciones en las personas encontacto con el agua (quemaduras, alergias ...)( aprox. 50000personas enfermaron)
-Tipo de contaminante: cianuro y metales pesadosEfectos sobre la piel de individuos de Guyana
Caso de Omai(Guyana) 1995Minería de oro
Cianuro
Caso de Jintsu-Tojama(Japón) 1947-1961
Cd
Caso de Minamata(Japón) 1953
Hg
Caso de Aznalcóllar(España) 1998Vertido minero
Caso de Baia Mare(Rumania) 2000Minería de oro
Caso de Omai(Guyana) 1995Minería de oro
accidentes
”HORRORES” DE LA CONTAMINACIÓN:catástrofes lentas
Desastres ecológicos producidos porcontaminación metálica
25 abril 1998El accidente minero de AznalcóllarEl accidente minero de AznalcEl accidente minero de Aznalcóóllarllar
Rotura de la presa de contención que retenía la balsa de decantaciónprocedente de una mina de pirita propiedad de la empresa Bolidem-Apirsa.
Residuos vertidos: lodos (2 mill. m3) y aguas (4 mill. m3) tóxicosvertidos a los ríos Agrio, Guadiamar, llegándo al estuario delGuadalquivir (4 Hm3 aguas contaminadas, conducidos a través deun canal hacia el afluente Brazo de la Torre se descargarondirectamente en el río Guadalquivir) y al Parque Doñana
• Metales:
As, Zn, Pb, Cd, Cu, Fe,Mn, Sb y Hg.
• 4.402 hectáreas afectadas.
El accidente minero de AznalcóllarEl accidente minero de AznalcEl accidente minero de Aznalcóóllarllar
Efectos: contaminación en ríos, campos agrícolas, estuario delGuadalquivir, llegando a afectar a algunos acuíferos del ParqueDoñana. Especies de invertebrados, peces y aves acuáticasafectadas .
El accidente minero de AznalcóllarEl accidente minero de AznalcEl accidente minero de Aznalcóóllarllar
Caso de Aznalcóllar(España) 1998Vertido minero
Actuaciones:Actuaciones:•• Riada canalizadaRiada canalizadahacia elhacia elGuadalquivir.Guadalquivir.
•• Agua embalsadaAgua embalsadaen Entremuros.en Entremuros.
•• Proceso deProceso dedepuracidepuracióón antesn antesde liberarla alde liberarla alGuadalquivir.Guadalquivir.
Dique 2º
Dique 3º
Dique 1º
El accidente minero de AznalcóllarEl accidente minero de AznalcEl accidente minero de Aznalcóóllarllar
El accidente minero de AznalcóllarEl accidente minero de AznalcEl accidente minero de Aznalcóóllarllar
Parque Nacional de DoñanaParque Nacional de DoParque Nacional de DoññanaanaEfectos ambientales ysocioeconómicos
Gran repercusión enmedios informativos
Reserva de la Biosfera y Patrimonio de la Humanidad
Reserva de la Biosfera y Patrimonio de la Humanidad
•• ExpropiaciExpropiacióón de terrenos afectados.n de terrenos afectados.
El accidente minero de AznalcóllarEl accidente minero de AznalcEl accidente minero de Aznalcóóllarllar
Plan de medidas urgentesPlan de medidas urgentes•• Retirada de lodos y aguas.Retirada de lodos y aguas.•• DepuraciDepuracióón de aguas retenidas.n de aguas retenidas.
Maquinaria pesada
Retirada a mano
Medidas de remediaciMedidas de remediacióónn•• AdiciAdicióón de materiales arcillosos ricos en Fe paran de materiales arcillosos ricos en Fe parainmovilizar los contaminantes residuales.inmovilizar los contaminantes residuales.
•• Enmiendas de calizas para corregir el pH del suelo.Enmiendas de calizas para corregir el pH del suelo.
•• CreaciCreacióón deln del Corredor Verde del GuadiamarCorredor Verde del Guadiamar parapararecuperar el flujo de especies entre los ecosistemas derecuperar el flujo de especies entre los ecosistemas deSierra Morena y los arenales del litoral de DoSierra Morena y los arenales del litoral de Doññana.ana.
Caso de Jintsu-Tojama(Japón) 1947-1961
Cd
Caso de Minamata(Japón) 1953
Hg
Caso de Aznalcóllar(España) 1998Vertido minero
Caso de Baia Mare(Rumania) 2000Minería de oro
Caso de Omai(Guyana) 1995Minería de oro
accidentes
”HORRORES” DE LA CONTAMINACIÓN:catástrofes lentas
Desastres ecológicos producidos porcontaminación metálica
-Origen: rotura de la balsa con colas de minería de oro (Mina deAurul S.A., Compañía Baia Mare), en Baia Mare, al noroeste deRumania (2000)- Residuos vertidos: 50-100 toneladas de cianuro y metalespesados (Pb, Zn, Cu, Cd y Au) fueron vertidos a las aguas del RíoSomes, Río Tisza, Río Danubio para llegar al Mar negro.
Caso de Baia Mare(Rumania) 2000Minería de oroCianuro, Pb, Zn, Cu, Cd y Au
- Contaminación: afectaron a los suelos de la población de Bozinta,y las aguas de los ríos.- Efectos: plantas, peces y ganado afectados por la contaminación
Caso de Baia Mare(Rumania) 2000Minería de oroCianuro, Pb, Zn, Cu, Cd y Au
Metales de interés medioambiental
“Metal Pesado” o “Metal traza”
1.Pueden acumularse en los organismos
2.Especies altamente tóxica a bajas concentraciones
3.No pueden degradarse ni destruirse
“Metal Pesado” o “Metal traza”
1.Pueden acumularse en los organismos
2.Especies altamente tóxica a bajas concentraciones
3.No pueden degradarse ni destruirse
Propiedades de los metales pesados
Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu,Zn, Cd , Hg , Sn, Pb, y Al
METALES PESADOS (Densidad > 4,5 g /cmMETALES PESADOS (Densidad > 4,5 g /cm33))
AcAc**RaRaFrFr
RnRnAtAtPoPoBiBiPbPbTlTlHgHgAuAuPtPtIrIrOsOsReReWWTaTaHfHfLaLa**BaBaCsCs
XeXeIITeTeSbSbSnSnInInCdCdAgAgPdPdRhRhRuRuTcTcMoMoNbNbZrZrYYSrSrRbRb
KrKrBrBrSeSeAsAsGeGeGaGaZnZnCuCuNiNiCoCoFeFeMnMnCrCrVVTiTiScScCaCaKK
ArArClClSSPPSiSiAlAlMgMgNaNa
NeNeFFOONNCCBBBeBeLiLi
HeHeHH
CeCe PrPr NdNd PmPm SmSm EuEu GdGd TbTb DyDy HoHo ErEr TmTm YbYb LuLu
ThTh PaPa UU NpNp PuPu AmAm CmCm BkBk CfCf EsEs FmFm MdMd NoNo LwLw
Metales No Metales
Propiedades de los metales pesados
Propiedades de los metales pesados
Pb (Plomo): Alteracionesneurológicas, disminución delcoeficiente intelectual infantil,anemia, cáncer de riñón.
Hg (Mercurio):Alteraciones neurológicas,afección del sistemarespiratorio.
Cr (Cromo): Cáncer de pulmón
Cd (Cadmio): Bronquitis,infertilidad, alteracionesneurológicas, hipertensión,enfermedades vasculares.
As (Arsénico): Causadisminución glóbulos rojos yblancos, cánceres de piel,pulmón e hígado
Metal Concentración relativa encrustáceo (agua = 1)
Cd 2260000Cr 200000Fe 291500Pb 291500Mn 55500Mo 90Ni 12000
Propiedades de los metales pesados
Metales en organismos: pueden acumularse
Crustáceo Concentración de Cd(mg/Kg)
Agalla <20Músculo <20Tejidos grasos 2000Intestino <20Riñón <20Gónadas <20Sedimento <20Agua de mar (mg/L) 0,11
Bioacumulación
La acumulación depende del tejido
Propiedades de los metales pesados
LA TOXICIDAD DEPENDE DEL METAL Y EN QUEFORMA QUÍMICA SE ENCUENTRA.
Evaluar las formas químicas se denomina ESPECIACIÓN
Ejemplo 1actividad microbiana
Hg2+ metilmercurio, dimetilmercurioEjemplo 2
Cr3+ esencial para el metabolismo de la glucosa de losmamíferosCr6+ altamente tóxico
Ejemplo 3As inorgánico > As orgánicoAs3+ >As5+
Propiedades de los metales pesados
CIENCIAS IMPLICADAS EN EL MEDIOAMBIENTE
EcologEcologííaaBiologBiologííaaIngenierIngenierííaaEconomEconomííaaDerechoDerechoFFíísicasicaQuQuíímicamica
InorgInorgáánicanicaOrgOrgáánicanicaFFíísicasicaQuQuíímica Analmica Analíítica Ambientaltica Ambiental
……
El medio ambientees como ungran reactor
químico
El medio ambientees como ungran reactor
químico
CIENCIAS IMPLICADAS EN EL MEDIOAMBIENTE
EcologEcologííaaBiologBiologííaaIngenierIngenierííaaEconomEconomííaaDerechoDerechoFFíísicasicaQuQuíímicamica
InorgInorgáánicanicaOrgOrgáánicanicaFFíísicasica
QuQuíímica Analmica Analíítica Ambientaltica Ambiental
……Objetivo: determinar la composición cualitativa y cuantitativade la materia.