Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería
7-4-2018
Evaluación del índice de riesgo ecológico potencial
en suelo y sedimento por mercurio en minería para
tres regiones colombianas, apoyado en el análisis de
metadatos
Angie Elena Arteaga Betancourt Steffani Paola Plata Rueda
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Citación recomendada
Arteaga Betancourt, A. E., & Plata Rueda, S. P. (2018). Evaluación del índice de riesgo ecológico potencial en suelo y sedimento por mercurio en minería para tres regiones colombianas, apoyado en el análisis de metadatos. Retrieved from
APOYADO EN EL ANÁLISIS DE METADATOS
ANGIE ELENA ARTEAGA BETANCOURT STEFFANI PAOLA PLATA RUEDA
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA
BOGOTÁ D.C NOVIEMBRE 2018
EVALUACIÓN DEL ÍNDICE DE RIESGO ECOLÓGICO POTENCIAL EN SUELO Y SEDIMENTO POR MERCURIO EN MINERÍA PARA TRES REGIONES COLOMBIANAS,
APOYADO EN EL ANÁLISIS DE METADATOS
ANGIE ELENA ARTEAGA BETANCOURT STEFFANI PAOLA PLATA RUEDA
Trabajo de grado presentado para optar el título de Ingeniera Ambiental y Sanitaria
DIRIGIDO POR: TUTOR: Alejandro Parra Saad
COTUTOR: Ellie Anne López Barrera
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA
BOGOTÁ D.C NOVIEMBRE 2018
Dedicatorias
Dedico esta meta cumplida primero a Dios por ser mi guía, por permitirme llegar a este momento tan especial en mi vida, a mi hermosa y amada madre Martha Betancourt por su amor incondicional, por ser mi bastón, a ti te dedico esto que me diste todo, sin pedir nada, a ti que dejaste todo por mí, a ti que entregaste todo por mí, mi orgullo más inmenso y la mujer de mi vida, gracias madre mía por siempre estar a mi lado, a la memoria de mi padre Jaime Arteaga, mi ángel en el cielo, por ser mi motor de vida y fortaleza, que vive en mis recuerdos la lucha constante por mi futuro, que tuve el mejor padre del mundo y que le rindo homenaje hoy, ellos son quienes me han enseñado a enfrentar las adversidades, con honradez, honestidad y respeto, a mi tía querida, Johana Betancourt por su apoyo y constancia en los momentos difíciles, cuán agradecida me encuentro contigo, sabes que eres la mejor tía y mejor amiga, te agradezco las enseñanzas que me diste y te ofrezco todo lo que tengo para que puedas contar con ello, además del inmenso cariño que siento por ti, como un segunda madre y a mi novio Santiago Sierra por su dedicación y paciencia, por regalarme siempre una sonrisa, animándome a no rendirme y empujándome a continuar, por ser mi consejero y mano amiga, por ser una persona maravillosa, por tus actos y palabras, les doy las gracias infinitas a todos porque me han dado todo lo que soy como persona y esto es para ustedes. Angie Elena Arteaga Betancourt
Dedico este trabajo de grado primeramente a Dios, por sus bendiciones y su guía a lo largo de este camino, a mis padres Carmen Rueda Amado y José Plata Delgado por su amor, esfuerzo y dedicación, a mi tía Clementina Rueda que ha sido como una segunda madre y se ha esforzado por darme lo mejor siempre, a mi novio Sebastián Cortes por su gran apoyo y comprensión durante esta etapa universitaria y finalmente a mi hermana Lina Plata por apoyarme con sus conocimientos día a día . A todos ustedes las personas más importantes de mi vida y las que más amo espero llenarlos de satisfacción y orgullo con la culminación de mi carrera. Steffani Paola Plata Rueda
Agradecimientos
Agradecemos infinitamente a Dios y a nuestros padres por habernos forjado como personas de bien, este primer triunfo les pertenece más a ustedes que siempre han estado allí, pese a todas las adversidades.
A cada profesor de la Universidad de la Salle que hizo parte de este proceso y al compartir sus conocimientos con nosotros, nos hizo crecer como personas y profesionales.
Al economista Alejandro Parra Saad y la bióloga marina, Ellie López Barrera por compartir su experiencia, tiempo y conocimientos para finalizar este proyecto de grado.
Tabla de contenido
1. Marco Referencial... 18
1.1 Marco Teórico ... 18
1.2 Marco Conceptual ... 26
1.3 Marco Legal ... 29
1.3.1 Normatividad a nivel nacional. ... 30
1.3.2 Normatividad a nivel departamental. ... 33
1.3.3 Normatividad internacional. ... 33
1.4 Antecedentes ... 36
2. Clasificación de información ... 47
2.1. Priorización de las zonas de los departamentos. ... 47
2.1.1 Departamento de Antioquia ... 47
2.1.1.1 Descripción de la actividad minera ... 49
2.1.1.2 Problemática asociada a la actividad minera ... 50
2.1.2 Departamento de Bolívar ... 51
2.1.2.1 Descripción de la actividad minera ... 53
2.1.2.2 Problemática asociada a la actividad minera ... 54
2.1.3 Departamento de Córdoba ... 55
2.1.3.1 Descripción de la actividad minera ... 57
2.1.3.2 Problemática asociada a la actividad minera ... 57
2.2 . Revisión y clasificación de los metadatos... 58
2.2.1.1 Problemática ambiental ocasionada por el mercurio proveniente de la minería aurífera tradicional en el corregimiento de Providencia, Antioquia. ... 59
2.2.1.2 Consideraciones ambientales por el uso de mercurio en minería aurífera en el municipio de El Bagre, Antioquia: estrategias de producción limpia ... 61
2.2.2.1 Mercurio en muestras ambientales de un cuerpo de agua contaminado por la extracción de oro en Colombia, América del Sur ... 62
2.2.2.2 Niveles de mercurio en músculo de dos especies de peces y sedimentos de la Bahía de Cartagena y la Ciénaga Grande de Santa Marta, Colombia ... 63
2.2.2.3 Impacto de la minería del oro asociado con la contaminación por mercurio en suelo superficial de San Martín de Loba, sur de Bolívar (Colombia) ... 64
2.2.2.4 Mercurio en el distrito minero aurífero de San Martín de Loba, al sur de Bolívar (Colombia) ... 66
2.2.2.4 Distribución de mercurio en varios compartimentos ambientales en un ecosistema acuático afectado por la extracción de oro en el norte de Colombia ... 67
2.2.2.5 Estudio comparativo del flujo de mercurio a través de redes detritívoras y plantívoras en un estuario tropical ... 68
2.2.3.1 Geoquímica del mercurio en pantanos tropicales impactados por la extracción de oro. ... 69
2.2.3.2 Contaminación de suelos agrícolas por metales pesados, zona minería El Alacrán, Colombia .... 72
2.2.3.3 Distribución espacial y estacional del mercurio en la Ciénaga Ayapel, región de Mojana, Colombia ... 72
2.2.3.4 Variación espacial y temporal en los contenidos de mercurio, plomo, cromo y materia orgánica en sedimentos del complejo de humedales de Ayapel, Córdoba, noroccidente colombiano ... 74
2.2.3.5 Electroremediación de suelos contaminados con mercurio, provenientes de la mina El Alacrán –
cuenca del río San Jorge, departamento de Córdoba – Colombia ... 74
3.Evaluación del Índice de Riesgo Ecológico Potencial ... 75
3.1 Cálculos del índice del riesgo ecólogico potencial. ... 75
3.2 Análisis de los resultados de la matriz de categorización de los resultados del ERE ... 81
3.3 Análisis del factor del índice de riesgo ecológico potencial por medio de representación gráfica. ... 82
3.3.1 Departamento de Antioquia ... 83
3.3.2 Departamento de Bolívar ... 84
3.3.3 Departamento de Córdoba ... 85
3.4 Análisis de normativa a nivel mundial ... 87
3.4.1 Análisis de normatividad de Canadá ... 87
3.4.2 Análisis de normatividad NOAA ... 89
3.4.3 Análisis de normatividad en Colombia ... 91
3.5 Análisis estadístico ... 94
3.5.1 Análisis estadístico por medio de la distribución de Poisson ... 94
3.5.1.1 Distribucción de Poisson para el departamento de Antioquia. ... 95
3.5.1.2 Análisis estadístico por medio de la distribución de Poisson para el departamento de Bolívar .... 96
3.5.1.3 Análisis estadístico por medio de la distribución de Poisson para el departamento de Córdoba. 97 3.5.2 Análisis de varianza por medio del método de ANOVA ... 98
3.6 Análisis de impactos y actividades de mitigación y/o compensación ... 99
3.6.1 Identificación de aspectos e impactos ... 99
3.6.1.1 Aspectos e impactos en Antioquia ... 100
3.6.1.2Aspectos e impactos en Bolívar ... 100
3.6.1.3 Aspectos e impactos Córdoba ... 100
3.6.2. Actividades para mitigar y compensar los impactos ... 101
3.6.2.1 Remediación en suelos ... 101
4. Valorización económica de la calidad ambiental ... 102
4.1 Análisis económico (suelos) ... 102
4.1.1 Aguacate ... 103
4.1.2 Plátano ... 105
4.1.3 Yuca ...107
4.2 Análisis económico (sedimentos) ... 109
4.2.1 Alternativa A ... 110
4.2.2 Alternativa B ... 111
5. Guía de buenas prácticas ambientales para disminuir y eliminar el mercurio...113
Conclusiones ... 114
Bibliografía ... 118
Anexo 1. Artículos seleccionados en la Base de Datos ... 130
Anexo 2. Análisis de varianza (Anova) ... 141
Anexo 3. Factor del Riesgo Ecológico Potencial en Antioquia. ... 142
Anexo 4. Factor del Riesgo Ecológico Potencial en Bolívar. ... 144
Anexo 5. Factor del Riesgo Ecológico Potencial en Córdoba. ... 146
Anexo 6. Representación gráfica del mercurio en Colombia. ... 148
Anexo 7. Matriz de Impacto de Antioquia ... 150
Anexo 8. Matriz de Impacto Bolívar ... 152
Anexo 9. Matriz de Impacto Córdoba ... 154
Anexo 10. Evaluación económica para un cultivo de aguacate ... 156
Anexo 11. Evaluación económica para un cultivo de plátano ... 157
Anexo 12. Evaluación económica para un cultivo de yuca ... 158
Anexo 13. Alternativa A ... 159
Anexo 14. Alternativa B ... 160
Índice de tablas
Tabla 1. Normatividad de Colombia. ... 30
Tabla 2. Normatividad de Antioquia. ... 33
Tabla 3. Normatividad Internacional ... 33
Tabla 4. Porcentaje de de remoción de mercurio de acuerdo a su concentración. ... 77
Tabla 5. Porcentaje de mercurio retenido en la planta. ... 77
Tabla 6. Adaptabilidad y supervivencia de la especie Eichornia crassipes ... 77
Tabla 7. Valores medio evaluado después del tratamiento por fitorremediación. ... 78
Tabla 8. Porcentaje de remoción………79
Tabla 9. Concentraciones de mercurio en sedimentos en el corregimiento de Providencia del municipio San Roque, Antioquia. ... 80
Tabla 10.. Concentraciones de mercurio en suelo y sedimentos en el municipio El Bagre, Antioquia ... 59
Tabla 11. Concentraciones de mercurio en sedimentos en la Mina Santa Cruz. ... 61
Tabla 12. Concentraciones de mercurio en suelo a Nivel Mundial... 63
Tabla 13. Concentraciones de mercurio en sedimentos en el Distrito Minero de San Martín. ... 65
Tabla 14. Coeficientes de toxicidad para los diferentes metales pesados. ... 67
Tabla 15. Estándares de clasificación del factor del riesgo ecológico (EiR) e índice de riesgo ecológico potencial (RI)... 82
Tabla 16. Factor del Riesgo Ecológico Potencial en Antioquia... 82
Tabla 17. Factor del Riesgo Ecológico Potencial en Bolívar. ... 82
Tabla 18. Factor del Riesgo Ecólogico Potencial en Córdoba. ... 92
Tabla 19. Grado de riesgos más relevantes para el departamento de Antioquia. ... 92
Tabla 20. Grado de riesgos más relevantes para el departamento de Bolívar. ... 93
Tabla 21. Grado de riesgos más relevantes para el departamento de Córdoba. ... 94
Tabla 22. Factor de riesgo ecológico, para Antioquia, según normatividad de Ecuador, Canadá, NOAA. ... 98
Tabla 23. Factor de riesgo ecológico, para Bolívar, según normatividad de Ecuador, Canadá, NOAA. ... 98
Tabla 24. Factor de riesgo ecológico, para Córdoba, según normatividad de Ecuador, Canadá,
NOAA. ... 98
Tabla 25. Análisis de varianza. ... 103
Tabla 26. Precio de venta por (Ha) para el cultivo de aguacate. ... 103
Tabla 27. Utilidad por Hectárea (Ha). ... 103
Tabla 28. Análisis económico para un cultivo de aguacate. ... 103
Tabla 29. Precio de venta para el cultivo de platano. ... 103
Tabla 30. Ingresos y egresos para un cultivo de platano . ... 103
Tabla 31. Análisis económico para un cultivo de platano. ... 103
Tabla 32. Precio de venta para el cultivo de yuca. ... 103
Tabla 33. Ingresos y egresos para un cultivo de yuca. ... 103
Tabla 34. Análisis económico para un cultivo de yuca………104
Tabla 35. Cálculo del RC/E de la Alternativa ……….105
Tabla 36. Cálculo del RC/E de la Alternativa B……… ………..105
Índice de figuras
Figura 1. Contenido de metal en los tejidos de girasol NK-278 (Helianthus annuus L.). ... 48
Figura 2. Contenido de metal en los tejidos de girasol Hysun-33 (Helianthus annuus L.). ... 50
Figura 3. Contenido de metal en los tejidos de girasol DK-4040 (Helianthus annuus L.). ... 50
Figura 4. Mapa geográfico del Departamento de Antioquia y subregión del bajo Cauca Antioqueño……….51
Figura 5. Producción de oro anual en Antioquia. ... 50
Figura 6. Producción de oro en los municipios de Antioquia. ... 50
Figura 7.Mapa geográfico de Bolívar……….66
Figura 8.Mapa geográfico de Córdoba……….…….69
Figura 9. Mapa de las estaciones de la bahia de Cartagena…..………..70
Figura 10. Contaminación ambiental por mercurio en suelo superficial en la cabecera municipal de San Martín de Loba, sur de Bolívar (Colombia)………..70
Figura 11. Ubicación de la ciénaga de Ayapel y Grande Achi en la región de la Mojana y las estaciones de muestreo en cada sitio ... 72
Figura 12. Distribución total de mercurio en los sedimentos de los pantanos de Ayapel y Grande Achi relacionados con el drenaje de pantanos ... 73
Figura 13. Distribución total de mercurio en los sedimentos en las regiones de Ayapel y la Mojana, Colombia. ... 83
Figura 14. Representación gráfica del mercurio en Antioquia. ... 84
Figura 15. Representación gráfica del mercurio en Bolívar. ... 84
Figura 16. Representación gráfica del mercurio en Córdoba……….95
Figura 17. Distribución de Poisson en Antioquia (Colombia)………...94
Figura 18. Distribución de Poisson en Bolívar (Colombia).. ... 97
Glosario
Anova: Es un método para probar la significancia estadística de cualquier diferencia en las
medias en tres o más grupos (Holt, 2016).
Bioacumulación: Aumento progresivo de la cantidad de una sustancia en un organismo o
parte de él, como consecuencia de que el ritmo de absorción supere la capacidad del organismo para eliminar la sustancia (Aetox, s.f).
Bioconcentración: La acumulación de una sustancia química en tejidos de un pez u otro
organismo a niveles mayores que en el medio circundante (EPA, s.f).
Biodisponibilidad: Medida de la capacidad de ser absorto y disponible para ser metabolizado
por un organismo (EPA, s.f).
Biomagnificación: Secuencia de procesos que conducen a aumentar la concentración de una
sustancia en un organismo con respecto a la del medio que se lo ha reportado, se suele aplicar a los ecosistemas más que a los individuos (salud y riesgos).
Costo Anual Equivalente [CAE]: el costo anual equivalente de un proyecto de inversión no
es otra cosa que sus costos e ingresos, si los hay, presentes y futuros, medidos en términos del costo anual uniforme al cual equivalen (Álvarez, 1996, p.67).
Evaluación Económica Ambiental: todo intento de asignar valores cuantitativos a los bienes
y servicios proporcionados por recursos naturales independientemente de si existen o no precios de mercado que nos ayuden a hacerlo. (Convenio Ramsar, 1997).
Evaluación del riesgo ecológico [ERE]: es un proceso de evaluación mediante el cual se
observan los efectos ecológicos adversos que están sucediendo o sucedieron en los ecosistemas debido a uno o más xenobióticos (Chen, et al., 2013).
Índice del riesgo ecológico potencial [RI]: es una herramienta de diagnóstico para la calidad
de cuerpos de suelo y sedimentos, que otorga un valor cuantitativo de forma fácil y simple, para lograr conocer el riesgo ecológico que puede ser generado por un contaminante determinado (Hakanson, 1980).
Impacto ambiental: Es importante enfatizar que un impacto ambiental es siempre la
consecuencia de una acción de carácter antropogénica, a partir de los deterioros registrados en el medio ambiente por algunos sectores de la sociedad. Aunque es justo admitir que no todas las consecuencias de una acción humana merecen ser consideradas como impactos ambientales (Fernandez, 2004).
Mercurio: El mercurio es un elemento natural que se encuentra en la roca de la corteza
terrestre, como en los depósitos de carbón. En la tabla periódica, tiene el símbolo "Hg" y el número atómico es 80 (EPA, s.f).
Minería: Ciencia, técnicas y actividades que tienen que ver con el descubrimiento y la
explotación de yacimientos minerales. Estrictamente hablando, el término se relaciona con los trabajos subterráneos encaminados al arranque y al tratamiento de una mena o la roca asociada (Ministerios de minas y energía, 2015).
Metadatos: La definición más concreta de los metadatos es qué son “datos acerca de los
datos” y sirven para suministrar información sobre los datos producidos. Los metadatos consisten en información que caracteriza datos, describen el contenido, calidad, condiciones, historia, disponibilidad y otras características de los datos. (GeoIDEP s. f.)
Poisson: Se trata de una distribución discreta de probabilidad muy útil, en la cual la variable
aleatoria representa el número de eventos independientes que ocurren a una velocidad constante (Cruz, Álvarez, Salvador & Pérez, 2014).
Valor Presente Neto [VPN]: Mide la riqueza que un proyecto es capaz de generarle a la
Tasa Interna de Retorno [TIR]: Es el método de evaluación de rentabilidad de proyectos de
inversión, esta tasa de retorno representa, en la interpretación tradicional de las tasas de interés, a la tasa de interés ganada por una inversión alternativa sobre el saldo no recuperado de una inversión (Medina, Romero & Pérez, 2013).
Relación costo-beneficio [RB/C]: es aquella relación en la cual tanto el flujo de beneficios
como el de los costos se actualizan a una tasa de interés que se considera próxima al costo de oportunidad del capital (Márquez, & Castro, 2015).
Sedimento: Se le da el nombre genérico de sedimentos a las particulas procedentes de las
rocas o suelos y que son acarreadas por las aguas que escurren y por los vientos (Gracia, 1998).
Suelo: El suelo es la fina capa de material fértil que recubre la superficie de la Tierra, el suelo
es una capa delgada situada en el límite entre la atmósfera y la zona continental de la corteza terrestre. Atmósfera, corteza y suelo interactúan para proporcionar a los seres vivos los recursos que necesitan. El suelo, por tanto, constituye el soporte de la vida sobre los continentes (Edafología, 2005).
Resumen
Este trabajo describe la evaluación del índice de riesgo ecológico potencial para mercurio en las minas ubicadas en los departamentos de Antioquia, Bolívar y Córdoba. Se inició con un análisis de metadatos de las concentraciones encontradas en la base de datos RAUS, para ello se calculó el factor de riesgo en cada concentración, con la metodología de Hakanson y con el análisis de la normatividad de varios países y organizaciones, para categorizarlas en el grado de riesgo (bajo, considerable, moderado, alto, demasiado alto), se apoyó el análisis con una representación gráfica para identificar las zonas afectadas, posterior a eso se efectuó un análisis de probabilidad y varianza, con el fin de demostrar el valor más representativo y la zona con mayor concentración de mercurio en el país según la información obtenida. En el resultado del índice de riesgo arrojó que el departamento con más contaminación en suelo es el departamento de Bolívar ya que varios de los estudios realizados fue en el punto de vertimiento de las minas, afectando directamente al suelo y generando un alto valor en las concentraciones arrojadas, también se identificó aspectos e impactos posibles en las zonas de muestreo dependiendo de la información de cada artículo, tomando como modelo la metodología para la minería de oro propuesta por las Guías Minero Ambientales de explotación, se continuó evaluando diferentes alternativas de fitorremediación ya que se tuvo en cuenta otro tipo de remediación pero generaba un mayor impacto al ambiente, así posteriormente por medio de la fitorremediación aprovechar gran parte de los terrenos en cultivos de aguacate, plátano y yuca, dependiendo el sector agropecuario de la zona, para llevar a cabo el análisis económico en sedimentos se evaluaron dos alternativas (A y B), siendo A, un alternativa con macrofita Elodea sp y la alternativa B, buchón de agua, seleccionando la más útil y la que genere menos impacto al ser utilizada, dependiendo de la relación costo-eficiencia. Para el análisis económico se evaluó (VPN, TIR, RB/C, CAUE y RC/E) en las matrices de suelo y sedimento para identificar que tan viable era remediar y si era una buena alternativa, finalmente se diseñó una guía de buenas prácticas ambientales para el manejo responsable y eliminación de mercurio en los procesos extractivos en donde refleja diferentes técnicas y tecnologías para extraer oro sin utilizar mercurio.
Objetivos
Evaluar el índice de riesgo ecológico potencial en suelo y sedimentos por mercurio en Antioquia, Bolívar y Córdoba para así obtener el nivel de grado de riesgo.
Objetivos específicos
Analizar los metadatos para identificar el índice del riesgo ecológico potencial del mercurio en Antioquia, Bolívar y Córdoba, en suelo y sedimentos.
Evaluar el impacto económico del riesgo ecológico potencial de mercurio en Antioquia, Bolívar y Córdoba en suelo y sedimentos.
Diseñar una propuesta de alternativas dirigida a las zonas mineras para un adecuado uso del mercurio y donde se implemente técnicas para eliminar la aplicación del mercurio en la minería.
Introducción
Los problemas ambientales en el país a causa del uso de mercurio sin control para la explotación minera acuífera de oro, ha generado impactos ambientales y sociales en las zonas donde se lleva a cabo esta actividad afectando principalmente a matrices como suelo, agua, sedimentos y aire por llevar a cabo el proceso de obtención del oro, la minería de oro al producir importantes recursos económicos se ha convertido en uno de los principales problemas durante los últimos años para las autoridades ambientales ya que esta actividad es llevada a cabo hace más de 20 años, en regiones como Antioquia con 94 Municipios productores, 149 títulos y 1122 solicitudes para títulos mineros, Bolívar con 17 Municipios productores, 50 títulos y 375 solicitudes para títulos mineros y Córdoba con 12 Municipios productores, 6 títulos y 415 solicitudes para títulos mineros (Plan Único Nacional del Mercurio), la extracción de oro en Antioquia, Bolívar y Córdoba constituye un riesgo ecológico puesto que el mercurio es utilizado para liberar el oro de la roca en donde se forma una amalgama y se obtiene el mineral, el sobrante de este proceso queda en los suelos y por arrastre termina en sedimentos generando contaminación ambiental.
En Colombia, “dadas las favorables condiciones económicas en mercados internacionales de minerales, como el oro, se ha incrementado de manera exponencial su explotación legal e ilegal de minas en el país” (Güiza, 2011, p.123). Por lo tanto, estas explotaciones generan graves impactos sobre el medio ambiente, por lo cual se hace necesario que los lineamientos en la normatividad que buscan preservar y proteger el entorno natural de actividades de alto impacto ambiental como la minería, sean estrictamente aplicadas por las autoridades mineras y ambientales competentes, porque la mayoría no cumple los requisitos mínimos ambientales (Güiza, 2011, p 123).
En este proyecto, se buscó realizar un análisis de información de datos con el objetivo de evaluar el riesgo ecológico potencial por las concentraciones de mercurio [Hg], dando priorización a los departamentos en donde es más representativa esta práctica en Colombia: Antioquia, Bolívar y Córdoba; se desarrolló según la metodología y llevando a cabo los objetivos planteados, análisis de metadatos y evaluación del índice de riesgo ecológico, evaluación de impactos y actividades de mitigación y/o compensación, valorización económica para saber los
costos y beneficios sociales que se obtienen por realizar fitorremediación y de esta manera conocer que tan viable es la propuesta y finalmente la guía de buenas prácticas ambientales para disminuir y eliminar el mercurio en la minería de oro.
1. Marco Referencial
Con el fin de desarrollar este proyecto se realiza un estado del arte que permita observar qué alternativas se han utilizado, qué inconvenientes se presentan, que tipos de investigaciones se aplican y que soluciones existen. A continuación, se presenta marco teórico, Marco legal y los antecedentes tenidos en cuenta:
1.1 Marco Teórico
Los metales pesados constituyen en un riesgo grave para el medio ambiente, ya que son sustancias con una gran estabilidad química ante los procesos de biodegradación, por los que los seres vivos son incapaces de metabolizarlos, por lo cual se genera una contaminación por bioacumulación y un efecto multiplicador en la concentración del contaminante en la cadena trófica (Mancera & Álvarez, 2006).
Algunos estudios han demostrado la repercusión negativa de los metales pesados en la situación del ecosistema y la salud del ser humano. Hoy día se conoce más sobre los efectos de estos elementos, cuya exposición está relacionada con problemas de salud como retrasos en el desarrollo, varios tipos de cáncer, daños en el riñón e incluso, con casos de muerte. La relación con niveles elevados de metales pesados ha estado asociada al desarrollo de la biomagnificación (Järup, 2003).
Dado que los metales están ampliamente distribuidos en el medio ambiente, resulta inevitable que diversas concentraciones de estos elementos sean de hecho prácticamente detectables en toda clase de animales, y por consiguiente en nuestros alimentos. Estos metales pesados son un conjunto de elementos que presentan como característica esencial su elevada densidad y que no son biodegradables ni termo degradables (Falcó, Nadal, Llobet & Domingo, 2012).
El mercurio es un metal que ha estado relacionado de forma histórica en la economía colombiana desde la época de la colonia (Eisler, 2003). A pesar que existen fuentes naturales de mercurio provenientes de actividades volcánicas, combustión y erosión de suelos, la principal fuente de exposición mundial y nacional a este metal proviene de la minería aurífera (Eisler, 2003). Para el año 2007 se utilizaron 71.4 toneladas de mercurio, importado; este valor aumentó
en los siguientes años, alcanzando un valor máximo de 130.4 toneladas en 2009 (López, Suarez, Hoyos & Montes, 2003). Así mismo, en 2007 se generaron 150.3 toneladas de residuos compuestos de mercurio de los cuales 11.5 toneladas fueron empleadas para aprovechamiento, 38.6 fueron tratadas y la cantidad restante destinada para disposición final (López et al, 2003).
Por otra parte, la bioacumulación significa un aumento en la concentración de un producto químico en un organismo biológico en un cierto plazo, comparada a la concentración del producto químico en el ambiente. La toxicidad de los metales pesados se basa en que estos influyen de diversas formas en los procesos fisiológicos de los organismos, los metales más peligrosos para toda forma de vida son el mercurio, el cadmio y el plomo (Guevara, 1995).
En los últimos años la producción aurífera colombiana mantuvo una tendencia creciente. Sin embargo, en 2017 registró un descenso de 34%, con respecto a la producción alcanzada en el año inmediatamente anterior, con 41,06 toneladas de oro. Lo anterior se explica por la implementación, por parte del Gobierno Nacional, de medidas de control orientadas hacia la formalización y a las buenas prácticas que implementa la minería bien hecha. (MINERIA, 2017)
Según el ranking suministrado por la agencia nacional de minería de los países con mayor producción de oro del mundo en el primer puesto se encuentra China con 440 Ton seguido de Australia con 300 Ton y en tercer lugar Rusia con 255 Ton, por otra parte Colombia está ubicado en el puesto 18 a nivel mundial con una producción total de 41 Ton (Agencia Nacional de Minería, 2017).
Uno de los escenarios principales en los cuales se presenta la contaminación ambiental y la exposición humana al mercurio, es la minería aurífera desarrollada con técnicas artesanales, Colombia se ha convertido en el segundo país productor de oro en América Latina, con una producción anual aproximada de 47.838 kilogramos para el 2010 (Unidad de Planeación Minero Energético [UPME], 2010); precedido por Brasil y seguido por Perú (Veiga, 1997). Además, en el contexto mundial, Colombia es el tercer consumidor de mercurio con fines de explotación aurífera artesanal (Webster, 2012; Cordy, 2011). El mercurio tiene una gran capacidad de biomagnificarse y, conforme aumentan los niveles de la cadena trófica, también lo hace el grado
de acumulación del metilmercurio en los tejidos de los seres vivos (Zizek, Horvat, Gibicar, Fajón & Toman, 2007).
China, Kyrgyzstan, Rusia, Slovenia, España y Ucrania tienen las mayores reservas mundiales de mercurio, estimadas en 600.000 toneladas. Perú continúa siendo un importante productor de mercurio, que es obtenido como subproducto. España, que fue tradicionalmente un productor líder de mercurio en su Mina Almaden, suspendió la explotación en 2003 y su producción se reduce a procesamiento de material apilado. La disminución en el uso de mercurio a nivel mundial, excepto en la minería de oro a pequeña escala, hacen suponer que estas reservas de mercurio son suficientes para un siglo más de uso (Ministerio de ambiente, 2012) .
Por ejemplo, de las 71,4 toneladas de Mercurio importadas en el año 2007, solo 1,28 toneladas fueron empleadas en el sector manufacturero, según lo reporta el DANE; es decir que más del 98% del total importado se utilizó en otras actividades, entre ellas la minería; sin embargo, no se tienen cifras oficiales sobre este uso; en el caso de la minería artesanal y de pequeña escala, se sabe que utiliza mercurio de contrabando, principalmente proveniente de Perú y Ecuador, pero obviamente no se conocen datos precisos de ello (DANE, 2007).
El uso de mercurio en los principales departamentos mineros del país para el año 2011, esta, el departamento de Antioquia, que se encuentra en primera posición del ranking de mayores productores de oro del país, realizo una producción total de 12,93 Ton con un uso de Hg de 170,8 kg, por otro lado, el departamento de bolívar el cual se encuentra en segunda posición realizo una producción de 5,423 Ton con 304 kg de Hg, el departamento de Córdoba que se encuentra en sexta posición tiene una producción de 62,2 kg con un uso de mercurio de 443 kg de Hg, esta variabilidad del uso del mercurio esta netamente relacionada con la práctica de extracción de oro que se emplee (Ministerio de ambiente, 2012).
Por otro lado, según cifras del Sistema de Información Minero Colombiano (SIMCO), en los últimos cinco años, prácticamente todo el oro producido en el país fue extraído en su orden de los siguientes departamentos: Antioquia (43,0 %), Chocó (37,0 %) Bolívar (8,0 %), Cauca (4,0 %), Caldas (3,0 %) y Nariño (2,0 %). Como era de esperarse, son estos mismos departamentos los
que presentan un mayor grado de contaminación debido al uso de mercurio en la explotación minera (Díaz, 2014).
La minería puede producir sobre el suelo y subsuelo alteraciones de carácter físico, físico-químico; dentro de las afectaciones físicas están la remoción superficial del suelo y la de los materiales de cobertura, en los niveles más superficiales compuestos por suelos orgánicos, puede ocasionar su infertilidad o en el peor de los casos mantienen su fertilidad, pero permiten el paso de contaminantes a través del agua o por incorporación directa sobre niveles orgánicos (Contraloría General de la República [CGR], 2012).
En el proceso de amalgamación de minería de filón se llegan a usar entre 15 - 35 g Hg/g de oro recuperado cuando se utilizan canalones, de 7 - 10 g Hg/g de oro recuperado con placas amalgamadoras y entre 25 - 30 g Hg/g de oro recuperado con molinos de cocos, como ejemplo para mostrar la variabilidad que se presenta en el uso de mercurio. El beneficio de oro para el caso de minería de aluvión a escala pequeña y artesanal, la situación es similar. En circuito abierto, las cantidades de mercurio utilizadas son en algunos casos del orden de 20,0 g Hg/g de oro recuperado, como ocurre en el sur del país. La minería aluvial que utiliza retroexcavadoras y placas amalgamadoras y/o amalgamación de concentrados en pequeños canalones o baldes, utiliza en promedio 11,8 g Hg/g de oro recuperado; en el caso de los barequeros que utilizan bateas, el uso de mercurio es del orden de 8,7 g Hg/g de oro recuperado (Díaz, 2014).
Vale la pena resaltar que las elevadas concentraciones de mercurio en aguas superficiales pueden deberse a factores como: altas concentraciones de mercurio tanto en sedimentos como en el material suspendido, la profundidad a la cual se toma la muestra, el clima y las condiciones hidrológicas, la limnología del cuerpo de agua, la cantidad de mercurio vertido y transformado en otras especies, etc. De todas maneras, son un indicio de que hay lugares contaminados con este metal, cuyas fuentes hídricas pueden ocasionarles problemas adicionales a las comunidades que viven a lo largo de ellas, donde los pobladores, además de consumir alimentos contaminados con mercurio, también consumen el agua (Díaz, 2014).
Los impactos en la vida acuática pueden ir desde la muerte inmediata de peces hasta efectos secundarios, que afectan su crecimiento, comportamiento o la capacidad reproductiva. Incluso, el hecho de acumularse en los lechos de los sistemas lóticos por largos periodos de tiempo, constituyen una fuente de contaminación a largo plazo que afecta los insectos acuáticos que viven ahí, y a los peces que se alimentas de estos (Alianza Mundial de Derecho Ambiental [ELAW], 2010, p.10).
La evaluación del riesgo ecológico [ERE] es definida, por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) como un proceso de evaluación mediante el cual se observa los efectos ecológicos adversos que están sucediendo o sucedieron en los ecosistemas debido a uno o más xenobióticos (Chen, Chen, & Fath, 2013). De igual manera, se logra definir como un proceso mediante el cual los efectos probablemente producidos por contaminantes son estimados a partir del uso de metodologías científicas. Este proceso puede ser también enfocado en dos aspectos, bien sea al análisis del riesgo o al manejo del mismo (Oost, Beyer, & Vermeulen, 2003). El objetivo de la evaluación del riesgo ecológico es la cuantificación de los posibles efectos ecológicos y su distribución a la exposición a los diferentes tipos de contaminantes.
Finalmente, la evaluación del riesgo ecológico está enfocada en la predicción del impacto potencial extraído a partir de modelamientos matemáticos del ecosistema expuesto a los riesgos, ayudando a la toma de decisiones para el manejo de daños inclusive previamente a que estos ocurran (Chen et al., 2013).
Para evaluar cuantitativamente el riesgo ecológico potencial de los contaminantes metálicos en los sedimentos, Lars Hakanson (Consejo Nacional de Protección del Medio Ambiente de Suecia, Uppsala) desarrolló un índice de riesgo (RI) que toma en consideración las concentraciones de toxinas, los valores de fondo y los coeficientes de liberación (Hakanson, 1980).
Por medio de la evaluación del riesgo ecológico se obtiene el Índice del riesgo ecológico potencial [RI], que es uno de los mecanismos más usados para el estudio del riesgo ecológico propuesto por Hakanson (1980), implementado como herramienta de diagnóstico para la calidad de cuerpos de suelo y sedimentos, que otorga un valor cuantitativo de forma fácil y simple, para
lograr conocer el riesgo ecológico que puede ser generado por un contaminante determinado (Hakanson, 1980), donde se consideran aspectos como la concentración del metal, en este caso en específico el mercurio, y la sensibilidad ecológica al mismo, así como la sinergia y sus niveles de toxicidad.
La Evaluación de riesgo ecológico también es necesaria para evaluar los impactos ambientales que resultan de la exposición a uno o más factores estresantes de metales pesados (Forbes & Galic, 2016). Varios índices, como el índice de contaminación (PI) y el índice de carga contaminante (PLI) (Tomlinson, Wilson, Harris & Jeffrey, 1980), enfatizan la importancia de considerar la relación entre la concentración de metales pesados en el área a estudiar y los valores de fondo.
El IR se enfoca en los efectos toxicológicos potenciales de un contaminante (elemento) dado, con la evaluación de los efectos tóxicos correspondientes usando factores de clasificación sedimentológicos, toxicológicos y ecológicos basados en el "principio de abundancia", "efecto sumidero" y "problema de dimensión". Desde su desarrollo, el índice se ha aplicado ampliamente en la evaluación de riesgos ecológicos (Fernandes, 1997, Gao & Chen, 2012) y todavía se usa ampliamente para la evaluación de suelos (Becouze-Lareure, Thiebaud, Bazin, Namour, Brei & Perrodin, 2016) y los coeficientes tóxicos de los metales son el principal requisito en este método conveniente y eficaz para evaluar el riesgo ecológico potencial. Hakanson calculó los coeficientes de toxicidad de los elementos metálicos Cr, Zn, Cu, Pb, As, Cd y Hg (Hakanson, 1980).
La evaluación de riesgos ecológicos es el proceso de evaluar la probabilidad de que el medio ambiente se ve afectado debido a la exposición de uno o más químicos y / u otros factores de estrés. Este proceso debería desempeñar un papel central en la protección del medio ambiente, ya que basar las decisiones reglamentarias en la evidencia debería ser de interés para todos los interesados. Sin embargo, existe la preocupación de que las evaluaciones de riesgos no se estén utilizando tanto como deberían en la gestión de riesgos, especialmente dado el nivel de inversión en ellas. Hay una serie de razones relacionadas para este desajuste entre la evaluación de riesgos y la gestión de riesgos que se han identificado en el Libro de Plata de los EE. UU (Science and Decisions [NRC], 2009).
Por ello, disponer de información es fundamental a fin de poder hacer una evaluación de los riesgos de exposición de contaminantes, como es el caso de los metales, la evaluación del riesgo es la identificación de los efectos adversos que una sustancia química tiene capacidad de causar (EPA, 1991). Involucra la recopilación y valoración de la información sobre los tipos de efectos en la salud o en el ambiente que pueda causar un compuesto químico y las condiciones de exposición bajo las cuales se produciría daño, enfermedades o cualquier otro efecto adverso (EPA, 1991).
El índice de riesgo ecológico potencial (RI) es una herramienta de diagnóstico para el control de la contaminación que integra la concentración de metales pesados con efecto ecológico, efecto ambiental y toxicidad. Sin embargo, la falta de coeficientes de toxicidad para metales pesados específicos limita su uso generalizado.
Se definido la economía ambiental como la aplicación de los principios económicos al estudio de la gestión de los recursos ambientales (Field, 1996) o, de manera alternativa se puede definir en virtud de su propósito. Esto es, cómo la rama de la economía que se dedica al estudio de cómo y por qué las decisiones de los individuos repercuten en el entorno natural y cómo se puede actuar sobre ellos para respetar a los humanos y al ecosistema (Field, 1996). Su instrumental básico es el análisis económico (microeconomía) encabezado por el método costo – beneficio (Field, 1996).
Su ámbito de aplicación se establece mediante la distinción de las formas en que el sistema económico se relaciona con la naturaleza. Es decir, de un lado, una de las funciones de la naturaleza es proveer las materias primas y la energía que permiten el funcionamiento de la economía (sistema producción - consumo). El estudio de la naturaleza en su papel de proveedora de materias primas recibe el nombre de Economía de los Recursos Naturales (Field, 1996, p.26).
Por otro lado, las actividades de producción y consumo también generan productos de desechos (residuos) que más temprano que tarde regresan a la naturaleza. El estudio de este flujo de residuos y de sus efectos sobre la naturaleza se conoce como Economía ambiental (Field, 1996, p.27).
La fitorremediación se basa en los procesos que ocurren naturalmente por los cuales las plantas y los microorganismos rizosféricos degradan y secuestran contaminantes orgánicos e inorgánicos (Lin & Kunli. 2016).
Aunque la fitorremediación una técnica económica y en muchos sentidos benéfica para la recuperación de los suelos, puede contener algunas desventajas que deben ser conocidas antes de iniciar un proyecto de recuperación utilizando como fundamento dicha técnica (Velásquez, 2017).
Ventajas de la fitorremediación
Las plantas pueden ser utilizadas como bombas extractoras para depurar suelos y aguas contaminadas (Zhou, Li, Liu, Liu & 2015).
La fitorremediación es método apropiado para descontaminar superficies grandes o para finalizar la descontaminación de áreas restringidas en plazos largos (Harvey, Campanella, Castro, Harms, Lichttfouse, Scháffner, Smrcek & Weck-Reichhart, 2002).
La fitorremediación es una metodología con buena aceptación pública (Ibañez, Talano, Ontan, Suman, Medina & Macek, 2016).
La fitorremediación genera menos residuos secundarios (Rezania, Ponraj, Talaiekhozani, Mohamad, Md Din, Taib, Sabbagh & Sairan, 2015).
Las plantas emplean energía solar (Weyens, Thijs, Witters, Przybysz, Espenshade, Gawronska, Vangronseveld & Gawronski, 2015).
Desventajas de la fitorremediación
El proceso se limita a la profundidad de penetración de las raíces o a aguas poco profundas (Shen, Liu, Li, D-W, Zhou, Zhou, Z-P, Zhang, Luo & Li, 2013).
La fitotoxidad es un limitante en áreas fuertemente contaminadas (Thakur, Singh, Wahid, Siddiqui, Atnaw & Din, 2016).
El Riesgo para la cadena alimenticia es generada si se eligen especies utilizadas como fuente de alimento (Thakur et al., 2016).
Los tiempos del proceso pueden ser muy prolongados (Gerhardt, Gerwing & Greenberg, 2007).
Se requiere comprender mejor la naturaleza de los productos de degradación (fitodegradación) (Rezania et al., 2015).
No todas las plantas son resistentes a crecer en presencia de contaminantes (Fawzy, Badr, El-Khatib & El-Kassem, 2012).
1.2 Marco Conceptual
El concepto de metadatos es anterior a la web, supuestamente fue acuñado por Jark Myers, en la década de 1960, para describir el conjunto de datos de manera efectiva (Miller P, 2006). Este surge ante la necesidad de recuperar fundamentalmente información electrónica. Esto es, los metadatos funcionan como elemento de enlace en la búsqueda que describen el contenido y localización de la información, una función muy parecida a la de los catálogos con la distinción del formato del documento y del procedimiento automatizado. Los metadatos son también, al igual que la descripción bibliográfica, una forma de organizar la información para su recuperación (Miller P, 2006).
Metadatos son datos sobre los datos, un registro de catálogo son metadatos, también, o cualquier otra forma de descripción. Lo podríamos llamar catalogación (Caplan, 1995). Son una información que entiende la computadora sobre los recursos Web u otras cosas (Berner, 2006).
Según Xu, es el “conjunto de elementos que pueden utilizarse para describir y representar objetos de información” (Xu, s.f., citado en Arellano, s.f.). Asimismo Dempsey y Heery exponen que los metadatos son los “datos que describen los atributos de un recurso de información y apoyan su localización identificación, evaluación y selección, entre otras funciones, las cuales pueden realizarse por un usuario final o por sus agentes -otras personas o sistemas automatizados (Xu, s.f., citado por Arellano, s.f), o los “datos asociados con objetos de información, que evitan
a sus usuarios potenciales la necesidad de un conocimiento previo de su existencia o sus características” (Arellano, s.f).
Por otra parte, Taylor, los “datos” tienen sentido propio, en donde proporcionan información o documentación sobre otros datos manejados dentro de una aplicación o ambiente... Los metadatos pueden incluir información descriptiva sobre el contexto, calidad y condiciones o características de los datos (Taylor, 1999).
Para los efectos del Código de Minas se entenderá por mina, el yacimiento, formación o criadero de minerales o de materias fósiles, útiles y aprovechables económicamente, ya se encuentre en el suelo o el subsuelo. También para los mismos efectos, se entenderá por mineral la sustancia cristalina, por lo general inorgánica, con características físicas y químicas propias debido a un agrupamiento atómico específico (Código de Minas, 2001).
La Minería es la ciencia, técnicas y actividades que tienen que ver con el descubrimiento y la explotación de yacimientos minerales. Estrictamente hablando, el término se relaciona con los trabajos subterráneos encaminados al arranque y al tratamiento de una mena o la roca asociada. En la práctica, el término incluye las operaciones a cielo abierto, canteras, dragado aluvial y operaciones combinadas que incluyen el tratamiento y la transformación bajo tierra o en superficie (Ministerio de Minas y Energía [MINMINAS], 2004).
La minería es considerada como la actividad económica mediante la cual se extraen selectivamente de la corteza terrestre, diferentes tipos de minerales que son básicos para la producción de materiales empleados por la sociedad moderna y que son básicos en el diario vivir. La minería reúne un conjunto de actividades que relacionan el descubrimiento, exploración y explotación de yacimientos. Por consiguiente, una mina es una excavación que tiene como propósito la explotación económica de un yacimiento mineral, que puede ser a cielo abierto o subterráneo. (MINMINAS, 2009, p.4).
La minería formal está conformada por unidades de explotación de tamaño variable, explotadas por empresas legalmente constituidas (MINMINAS, 2004). Por otra parte, dentro del concepto de minería se encuentra el término de la minería informal, el cual está constituido por
las unidades de explotación pequeñas y medianas de propiedad individual y sin ningún tipo de registros contables (MINMINAS, 2004).
También se encuentra la minería ilegal que es la minería desarrollada sin estar inscrita en el Registro Minero Nacional y, por lo tanto, sin título minero. Es la minería desarrollada de manera artesanal e informal, al margen de la ley. También incluye trabajos y obras de exploración sin título minero. Incluye minería amparada por un título minero, pero donde la extracción, o parte de ella, se realiza por fuera del área otorgada en la licencia (MINMINAS, 2004).
La minería tradicional es aquella que se ha ejercido desde antes de la vigencia de la Ley 685 de 2001, en un área específica en forma continua o discontinua, por personas naturales o grupos de personas naturales o asociaciones sin título minero inscrito en el Registro Minero Nacional, en yacimientos minerales de propiedad del Estado y que, por las características socioeconómicas de estas y la ubicación del yacimiento, constituyen para dichas comunidades la principal fuente de manutención y generación de ingresos, además de considerarse una fuente de abastecimiento regional de los minerales extraídos. Esta minería es también informal y puede ser objeto de procesos de formalización a los que hacen referencia los artículos 31 y 257 de la Ley 685 de 2001, así como los programas de qué trata el Capítulo XXIV de la Ley 685 de 2001 - Código de Minas. Por lo anterior, se entiende que la minería tradicional es similar a la minería informal. (Decreto 933, 2013).
Otro concepto relevante es el de “Impacto”, que según Vlachos y Hendricks, citados
por Ferreiro (1984) consideraban que el impacto indica principalmente los costos y beneficios sociales y ambientales, tangibles e intangibles resultantes de una actividad en particular.
En correspondencia con la conceptualización anterior, Gómez (1978) define al impacto ambiental como:
“El cambio de valor del medio o de alguno de sus elementos (en particular, de un punto, de un ecosistema o de una unidad operativa adoptada), como consecuencia de la relación o el tipo de respuesta del mismo ante influencias externas; por lo tanto, puede concebirse
el impacto como la pérdida o ganancia del valor de cada uno de los recursos o del medio en conjunto”.
Por otra parte, para Sanz (1991), el impacto ambiental “Se define como la alteración que se produce en el medio natural donde el hombre desarrollo su vida, ocasionada por un proyecto o actividad que se lleva a cabo” 1.
El impacto ambiental se refiere como la alteración del medio ambiente, provocada directa o indirectamente por acciones humanas (labores mineras) o actividad en un área determinada. Este autor, opina que los impactos ambientales pueden ser positivos o negativos, es decir, beneficiosos o no deseados (Zaror, 2002).
Alteración o cambio neto parcial, positivo o negativo (adverso o benéfico), en el medio ambiente o en alguno de sus componentes, resultante de actividades, productos o servicios de una organización (Rodríguez, 2004).
Un impacto ambiental conlleva a un problema ambiental. La intensidad de la alteración está relacionada con la capacidad de acogida del territorio donde se desarrolla la actividad impactante (Rodríguez, 2004).
1.3 Marco Legal
El marco normativo de la actividad minera en Colombia está dado por el Código de Minas, Ley 685 de 2001, que regula todas las actividades desde las fases de exploración, explotación hasta el cierre de minas. En la parte técnica se complementa con las guías minero ambientales que son una herramienta de consulta y orientación, conceptual y metodológica para mejorar la gestión y desempeño minero-ambiental y que además se encuentra amparado por la resolución 18-0861 de 2002.
1 Para ampliar la referencia de los conceptos que se acaban de describir, puede consultarse el siguiente vinculo:
El área de interés se centra en tres departamentos de Colombia, lo cuales son los mas explotados en temas mineros, los departamentos de Antioquia, Bolívar y Córdoba. Por ende, estos son los departamentos que mas utilizan mercurio en sus practicas de explotación, en algunos casos la importación del mercurio es ilegal y no se cuenta con una regulación o registro gubernamental que controle las cantidades usadas en las explotaciones.
1.3.1 Normatividad a nivel nacional.
Tabla 1. Normatividad de Colombia.
Norma Entidad Descripción Categoría de uso
Ley 99 de 1993
Ministerio de Medio Ambiente
Se reordena el Sector Público encargado de la gestión y
conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental, SINA, y se dictan
otras disposiciones.
Regular y conservar el medio ambiente y los
recursos naturales.
Ley 685 de 2001
Ministerio de Minas
Por la cual se expide el Código de Minas y se dictan otras disposiciones. El presente Código
tiene como objetivos de interés público fomentar la exploración
técnica y la explotación de los recursos mineros de propiedad
estatal y privada.
Exploración y explotación técnica de recursos mineros.
Explotación de minerales para construcción.
Ley 1450 de 2011 Ministerios de Ambiente y Desarrollo Sostenible, Minas y Energía, Salud y Protección Social y Trabajo
Por la cual se expidió el Plan Nacional de Desarrollo 2011-2014, se propuso en su sexto lineamiento expedir la regulación
correspondiente e implementar medidas de control, monitoreo y
promoción para la reconversión tecnológica, con el propósito de reducir progresivamente el uso de
mercurio en procesos mineros.
Medidas de control Medidas de monitoreo Reducción Ley 1658 del 15 de Julio del 2013 Ministerios de Ambiente y Desarrollo Sostenible, Minas y Energía, Salud y Protección Social y Trabajo Reglamenta el uso, la importación, la producción, la comercialización, el manejo, el transporte, el almacenamiento, la
disposición final y liberación al ambiente del mercurio en las
actividades industriales, sea cuales fueren. En su Artículo 3, Reducción y eliminación del uso
de mercurio.
Reglamentación y herramientas para los usos
del mercurio.
Reducción y eliminación de las emisiones y liberaciones por parte del sector minero.
Resolución 631 de 2015 Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible
Se establecen los parámetros y los valores límites máximos permisibles en los vertimientos
puntuales a cuerpos de agua superficiales y a sistemas de
alcantarillado público.
En la actividad minera en el Articulo 10, parámetros fisicoquímicos a monitorear y sus valores permisibles en vertimientos puntuales de aguas residuales no domesticas (ARDN). Decreto 0381 de 2010 Ministerio de Minas y Energía
Por la cual se modifica la estructura del Ministerio de Minas
y Energía.
El Ministerio de Minas y Energía tiene como objetivo formular, adoptar, dirigir y coordinar las políticas, planes y programas del
Sector de Minas y Energía.
Adoptar e implementar la política pública en el sector
de minas. Adoptar y coordinar la política nacional de exploración, explotación transporte, refinación, procesamiento, beneficio, transformación y distribución de minerales.
Convenio de Minamata del 2013, Artículo 7 Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible
Establece una serie de acciones relacionadas con la reducción del
mercurio, particularmente con incidencia directa para la industria
minera
Estrategias para disminuir el uso del mercurio. Formulación de estrategias
para prevenir el desvío de mercurio o compuestos de mercurio para su uso en la extracción y el tratamiento de oro artesanales y en pequeña escala. Plan Único Nacional de Mercurio, diciembre de 2014 Ministerios: (MADS,MIN MINAS; Salud y Protección Social; MinCIT; Minagricultur a; Relaciones Exteriores; y Transporte) Agencia Nacional Minera y la Unidad de Planeación Minero Energética.
Busca eliminar gradual y definitivamente el uso de mercurio en el sector minero e
industrial de Colombia
Reducción y eliminación parcial del mercurio en cualquier actividad ya sea
industrial o minera. Eliminación de la comercialización del
mercurio.
1.3.2 Normatividad a nivel departamental.
Tabla 2. Normatividad de Antioquia.
Norma Entidad Descripción Categoría de uso
Ordenanza Nro. 24 17 agosto 2017 Asamblea departamental de Antioquia Se adopta disposiciones para el uso del mercurio
en Antioquia
Seguimiento y control para la erradicación del uso de mercurio
en Antioquia, alternativas limpias y sanciones penales. Fuente: Los autores.
1.3.3 Normatividad internacional.
Tabla 3. Normatividad Internacional
Norma Entidad Descripción Categoría de uso
CEQG – Guías de Calidad Ambiental Canadiense CCME – Consejo Canadiense de Ministros de Medio Ambiente Pautas canadienses de calidad ambiental
Estandariza los límites máximos permisibles de mercurio para el agua en la protección de la vida acuática y
agua para la protección de uso agrícolas, sedimentos para la protección de la vida acuática y
suelo para la protección de la salud ambiental y humana NOAA – Administración Oceanográfica y Atmosférica de los Estados Unidos – SQuiRT (Tablas de referencia rápida de detección) – 2008 Departamento de Comercio – Oficina de respuesta y restauración
Evalúa los riesgos potenciales del agua, sedimentos o el suelo contaminado. Presenta referencia de concentraciones de detección para contaminantes orgánicos e inorgánicos en diversos medios
ambientales. Organismo Internacional de Energía Atómica Naciones Unidas Directrices técnicas del mercurio
Estandariza los límites máximos permisibles de
mercurio para el suelo, dependiendo el uso de este.
Norma de Calidad Ambiental del recurso suelo y criterios de remediación para suelos – Ecuador Autoridad Ambiental Distrital Determina o establece normas de aplicación general para suelos
de distintos usos, criterios de calidad y remediación para suelos contaminados y normas técnicas para la evaluación de la capacidad agrológica del suelo.
Estandariza los límites máximos permisibles de
mercurio para el suelo, dependiendo el uso de este.
Decreto Supremo N 002-2013-MINAM – Perú El Presidente de la República Decreta: Aprobación de los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) para el suelo.
Estandariza los límites máximos permisibles de
mercurio para el suelo dependiendo el uso de este.
NOM-147-SEMARNAT/SSA1, 2004 – México Procuraduría Federal de Protección al Ambiente Establece los 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.
Estandariza los límites máximos permisibles de
mercurio para el suelo dependiendo el uso de este.
Fuente: Los autores.
*Debido a que en Colombia no existe una normatividad estándar para mercurio en suelo y sedimentos, se tendrá en cuenta la normativa de países de la región cercanos a Colombia como es
el caso de Ecuador, país del cual, Colombia en la mayoría de los casos toma su marco regulador como referencia.
1.4 Antecedentes
La implementación de mercurio en la minería y en la industria colombiana ha ido creciendo paulatinamente en los últimos años, por tal motivo, algunos estudios se han enfocado en la aplicación de herramientas para la mejora de su uso o su eliminación.
Mediante una búsqueda en las principales bases de datos, como Science Direct, Scopus, Engineering Village y Google Academic, se han seleccionado proyectos de grados, revistas, artículos científicos y demás desarrolladas en algunas universidades del mundo basadas en la evaluación del índice ecológico potencial y en la base de datos generada por RAUS de la Universidad Sergio Arboleda. Estos proyectos de pregrado y postgrado se han dirigido principalmente a evaluar el índice de riesgo ecológico potencial de diferentes metales pesados, donde se mostró el conocimiento que se tiene acerca del índice de riesgo ecológico potencial.
El índice ecológico potencial es uno de los métodos más utilizados para determinar el nivel de contaminación y la posible evaluación del riesgo ecológico de metales pesados en partículas atmosféricas, suelo y sedimentos. Este método no solo refleja el daño ecológico potencial de los metales pesados en un solo elemento específico, sino que también considera el efecto ecológico integrado de una variedad de metales pesados. Es un índice integral que puede representar el grado de influencia de los metales pesados en el entorno ecológico (Xiang, Zhao, Wang, Li, Yu & Ou, 2008).
El factor de riesgo ecológico potencial representa la sensibilidad de varios organismos a sustancias tóxicas, ilustra el riesgo ecológico potencial causado por elementos metálicos, toma en consideración la toxicidad, sensibilidad y concentración de metales pesados (Li, Huang, Zeng, Yuan, Li, Liang & Bal, 2013).
En el 2013 en China, más específicamente en la ciudad de Beijing, se realizó un estudio para investigar los niveles de concentración, las características de contaminación y los riesgos ecológicos potenciales asociados de los metales pesados encontrados en el aire en el área
metropolitana de Beijing, China durante el invierno (Qiulin, Wenji, Jiayin, Wenhui & Lei, 2017).
Se recolectaron muestras de material particulado en 49 puntos espaciales diferentes del área metropolitana de Beijing y las áreas circundantes desde noviembre de 2013 hasta enero de 2014. El técnica utilizada para la prueba de elemento en este estudio fue la espectrometría de masa plasmática de acoplamiento inductivo Elan DRC II (ICP-MS, Agilent, Santa Clara, CA, EE. UU.). (ICP-MS), los niveles de concentración medidos fueron Cadmio (Cd), Cromo (Cr), Plomo (Pb), Cobre (Cu), Zinc (Zn), Níquel (Ni), Cobalto (Co), Vanadio (V), Bismuto (Bi) y Molibdeno
(Mo) (Qiulin et al., Lei, 2017).
Los resultados de las pruebas mostraron que las concentraciones de metales pesados en polvo Pb, Cr, Cu y Zn en las áreas urbanas (147,1 mg/kg; 195,9 mg/kg; 239,2 mg/kg y 713,2 mg/kg) fueron significativamente más altos que aquellos en los suburbios (91,6 mg/kg; 125,1 mg/kg; 131,9 mg/kg y 514,5 mg/kg), esto puede ser causado por la población más densa, y un aumento del tráfico y actividades de vida en la ciudad de Beijing en comparación con las áreas
circundantes (Qiulin et al., Lei, 2017).
Los resultados indicaron que el Zinc (Zn) y el Cobre (Cu) fueron moderadamente contaminantes tanto en áreas urbanas como suburbanas, el Cadmio (Cd) es un contaminante relevante en áreas urbanas, y altamente contaminante en los suburbios. Además, la evaluación potencial del riesgo ecológico reveló que los grados de daño ecológico de los metales pesados en el polvo eran muy fuertes en las áreas urbanas y suburbanas, pero especialmente en las áreas urbanas. El riesgo ecológico potencial del Cadmio (Cd) en metales pesados, cuyo único factor de daño ecológico fue extremadamente fuerte, representó aproximadamente el 90% del riesgo
ecológico total (Qiulin et al., Lei, 2017).
En el 2017, en Namal Lake, situado en Rikhi a 214 km de Islamabad, Pakistán. Se realizó un estudio de agua poco profunda dulce de un lago artificial que fue creado durante la construcción de la presa de Namal en 1913, la mayoría del lago tiene menos de dos metros de profundidad, este lago esta alimentado por varias corrientes que drena de la montaña cercana, las escorrentías agrícolas domésticas no tratadas y contaminantes liberados durante eventos recreativos son las principales causas posibles de contaminación en el lago, no hay industrias importantes en las cercanías del lago, excepto para ciertas minas. Las recolecciones de muestras se hicieron de los
sedimentos superficiales, en total se recogieron 26 muestras en diversas ubicaciones de Namal, las concentraciones de metales pesados en las muestras se determinaron mediante espectrometría de emisión óptica de plasma acoplada inductivamente (ICP-OES) en sedimentos superficiales del lago Namal, Pakistán (Javed, Ahmand & Mashiatullah, 2017).
El contenido de metales en los sedimentos varió significativamente y fueron del orden de Al> Fe> Mn> V> Zn> Cr> Ni> Cu> As> Co> Pb> Cd. Con excepción del Aluminio (Al), las concentraciones promedio de metales fueron más altas que el valor promedio de la corteza continental superior (UCC), la fluctuación en las concentraciones de metales pesados en los sedimentos sugiere que los metales están influenciados por insumos antropogénicos y procesos geoquímicos (Javed et al., 2017).
Las correlaciones positivas significativas entre metales pesados sugirieron que estos metales se originaron de las mismas fuentes. Los índices de contaminación indicaron contaminación severa de los sedimentos con Arsénico (As), Cd y Ni. Los lineamientos de calidad del sedimento (SQG) revelaron que el 19.2% de As, el 11.5% de Cr y el 88.5% de Ni de todos los sitios de muestreo excedieron el nivel de efecto probable (PEL). El índice de riesgo promedio calculado (RI) de elementos individuales se clasificó en el siguiente orden Cd (411.9) > As (69.0) > Ni (15.4) > Cu (10.0) > Cr (4.3) > Pb (3.66) > Zn (1.7). El análisis de componentes principales (PCA) extrajo tres componentes que explicaban la varianza total de los datos químicos y estaban cargados de forma alta a moderada con Hierro (Fe), Manganeso (Mn), Cobalto (Co), Cu, Zn, Al, As Cd, Ni, V, Cr, Carbono orgánico total (COT), pH, Carbonato de Calcio (CaCO3) y Pb en tres
componentes principales (PC). Los resultados sugirieron que el origen de los metales fue tanto de fuentes antropogénicas como naturales (Javed et al., 2017).
El riesgo ecológico para el lago de Namal indica que un 3.8% del sitio de muestreo, estaba dentro del límite (150-300) de riesgo ecológico moderado, el 61.5% de los sitios de muestreo estaban dentro del límite (300-600) de mostrar riesgo ecológico potencial considerable y 34.6% de los sitios de muestreo (RI> 600) mostró un riesgo ecológico alto por la contaminación de metales pesados. Las pautas de calidad del sedimento indicaron que la mayoría de los sitios de muestreo están contaminados con metales (As, Cd, Cr, Cu y Ni) y ocasionalmente puede ser
