Limpiando la contaminación minera en los ríos – ScienceDaily

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La minería implica mover una gran cantidad de roca, por lo que se espera algo de desorden. Sin embargo, las operaciones mineras pueden seguir afectando los ecosistemas mucho después del final de la actividad. Los metales pesados ​​y las sustancias corrosivas penetran en el medio ambiente impidiendo el retorno de la fauna y la vegetación a la zona.

Afortunadamente, este daño se puede revertir. Un equipo de científicos, incluido Dave Herbst de UC Santa Barbara, estudió cómo responden los ecosistemas fluviales a los esfuerzos de limpieza. El equipo combinó décadas de datos de cuatro cuencas de captación contaminadas de minas abandonadas. Se necesitó pensamiento creativo para simplificar la compleja dinámica de casi una docena de toxinas en la miríada de especies de cada río.

En última instancia, la inteligente metodología del equipo demostró que la restauración puede mejorar algunos de los mayores problemas de contaminación minera. Sus hallazgos, publicados en la revista Ciencia del agua dulce, reveló estrategias que funcionaron bien como modelos de recuperación en las cuatro corrientes. Los hallazgos también sugieren que las regulaciones deben considerar todos los contaminantes juntos, en lugar de establecer estándares de forma individual.

“Tenemos un gran problema con los sitios de minería heredados, no solo en los EE. UU. Sino en todo el mundo”, dijo Herbst, biólogo investigador del Laboratorio de Investigación Acuática de Sierra Nevada (SNARL) de la universidad en Mammoth Lakes. “Son problemas generalizados, persistentes y duraderos. Pero la buena noticia es que, con la inversión y el esfuerzo de programas como CERCLA Superfund, podemos resolver estos problemas”.

El trabajo de Herbst se centró en Leviathan Creek, un arroyo en la Sierra 25 millas al sureste del lago Tahoe, que es el sitio de un esfuerzo de restauración bajo la Ley de Responsabilidad, Compensación y Respuesta Ambiental Integral), también conocido como Superfund. El área no fue minada para metales preciosos, sino para extraer azufre para producir ácido sulfúrico para procesar minerales de otros sitios. La presencia de minerales que contienen azufre hizo que el agua fuera naturalmente algo ácida, pero la minería a cielo abierto expuso estos minerales a los elementos. El resultado fue un ácido más fuerte que liberó trazas de metales como el aluminio, el cobalto y el hierro de la roca al medio ambiente. Los efectos combinados del aumento de la acidez y los metales tóxicos han devastado el ecosistema acuático local.

Reordenar estándares

Cada sitio de la mina produce una mezcla única de contaminantes. Además, los diferentes ríos albergan diferentes especies de invertebrados acuáticos, con cientos de tipos diferentes en cada arroyo, dijo Herbst. Esta variabilidad hizo que las comparaciones fueran un desafío.

Así que los investigadores se pusieron a trabajar para establecer estándares y puntos de referencia. Decidieron monitorear el efecto de la contaminación y los remedios sobre las efímeras, los flebótomos y los tricópteros. Estos grupos son fundamentales para la red alimentaria acuática y exhiben una variedad de tolerancias a diferentes toxinas. En lugar de comparar especies estrechamente relacionadas, los científicos agruparon animales con características compartidas, como rasgos físicos e historias de vida.

Luego, el equipo tuvo que dar sentido a todos los contaminantes. Rápidamente se dieron cuenta de que no sería suficiente monitorear la toxicidad de los metales individuales por separado, como se hace a menudo en el laboratorio. Es el impacto combinado lo que realmente afecta al ecosistema. Además, los científicos suelen medir la toxicidad basándose en una dosis letal. Sin embargo, la contaminación puede causar estragos en la ecología en concentraciones mucho más bajas, explicó Herbst. Los efectos crónicos, como el crecimiento y la reproducción reducidos, pueden eliminar especies de un área con el tiempo sin matar a ningún individuo.

Dada la variedad de toxinas, los investigadores se decidieron por otro estándar de toxicidad: la unidad de criterio. Definieron 1 unidad de criterio (CU) como la concentración de una toxina que producía efectos adversos sobre el crecimiento y la reproducción de los organismos de prueba. Aunque la variedad de respuestas hace que CU sea una aproximación, ha demostrado ser una métrica sorprendentemente robusta.

La concentración en 1 CU varía de una sustancia a otra. Por ejemplo, los investigadores utilizaron un valor de 7,1 microgramos de cobalto por litro de agua como umbral tóxico para la vida acuática. Por lo tanto, 7.1? G / L equivale a 1 CU de cobalto. Mientras tanto, 150 µg / L de arsénico impidieron que los invertebrados vivieran su mejor vida, por lo que 150 µg / L se fijó como 1 CU de arsénico.

Este enfoque permitió a los científicos comparar y combinar los efectos de toxinas completamente diferentes, proporcionando una validación de cómo se espera que ocurra la toxicidad total en la naturaleza. Por lo tanto, 7.1 µg / L de cobalto solo, o 150 µg / L de arsénico solo, o incluso una combinación de 3.55 µg / L de cobalto más 75 µg / L de arsénico, todos dan como resultado una unidad de criterio. Acumulativo (UCC) de 1 , que plantea problemas similares para las criaturas acuáticas, sin embargo se logra.

Este efecto combinado resultó crucial para comprender las implicaciones del mundo real de la contaminación minera porque los animales están expuestos a muchas toxinas a la vez. “Es necesario considerar estos metales juntos, no individualmente, al evaluar el umbral de toxicidad en un ambiente”, dijo Herbst.

Entonces, a pesar de la variedad de metales en diferentes lugares, al expresar la toxicidad en unidades de criterios acumulativos, los científicos pudieron comparar ríos. Cuando la toxicidad total excede 1 CCU, la diversidad de invertebrados se deshace.

Juzgando sus esfuerzos

El equipo ahora tenía sus propios sujetos (invertebrados acuáticos) y una forma sencilla de medir la contaminación (la unidad de criterios acumulativos). También tenían más de 20 años de datos de campo de cuatro cuencas hidrográficas donde se están llevando a cabo las operaciones de limpieza de Superfund. Utilizaron arroyos no contaminados cerca de cada río como base para juzgar qué tan bien estaba progresando la restauración.

Los autores encontraron que estos proyectos pudieron restaurar los ríos a condiciones casi naturales en 10-15 años. Fue una gran sorpresa. “Independientemente de si hubo diferentes contaminantes mineros, diferentes formas de remediar el problema y diferentes tamaños de flujo, todos los proyectos tuvieron resultados positivos”, dijo Herbst.

Gran parte de la recuperación se produjo en los primeros años de tratamiento, agregó. Dado que las condiciones son peores al principio, incluso un pequeño esfuerzo marcará una gran diferencia.

“La otra parte sorprendente fue el grado de concordancia en las respuestas a pesar de los diferentes contaminantes y prácticas de remediación”, dijo Herbst. La tasa de recuperación, el orden en el que regresaron las especies (según los rasgos compartidos) e incluso el marco de tiempo a largo plazo fueron similares en los cuatro ríos. Estos resultados prometedores y caminos compartidos sugieren que incluso los problemas ambientales desalentadores pueden resolverse con el esfuerzo y la inversión adecuados.

Lecciones y problemas pendientes

La recuperación en cuatro sitios en California, Colorado, Idaho y Montana está en marcha. Muchas intervenciones, como el tratamiento del agua ácida con cal, requieren una atención constante. Sin embargo, es de esperar que esfuerzos como reemplazar el suelo contaminado, instalar biorreactores microbianos y reponer las áreas excavadas y ribereñas hagan que la remediación sea autosuficiente.

Y el objetivo es una solución autosuficiente, porque estos sitios pueden volverse inaccesibles en ciertas épocas del año, lo que lleva a diferentes niveles de contaminación. Por ejemplo, la nieve impide el acceso a la mina Leviathan en invierno, por lo que la recuperación solo puede tener lugar entre la primavera y el otoño. El derretimiento de la nieve de primavera también disuelve más metales, creando peores condiciones que los períodos más secos a principios de otoño.

Herbst planea revisar los aspectos estacionales de la remediación en investigaciones futuras. Por ahora, cree que otras minas abandonadas deberían implementar prácticas de remediación y monitoreo para evaluar el éxito de la restauración.

Estos emocionantes descubrimientos hubieran sido imposibles sin un monitoreo a largo plazo en los cuatro lugares. “Rara vez se obtienen estudios de seguimiento de proyectos de restauración que duren más de un par de años”, dijo Herbst, “lo cual es realmente una lástima porque la mayoría de ellos no muestran ningún tipo de respuesta en tan poco tiempo”.

Y la única razón por la que Herbst y sus colegas tenían estos conjuntos de datos era porque ellos mismos habían invertido tiempo y recursos. “Mucho se debe a la dedicación de los investigadores individuales a estos proyectos”, dijo. “Hay otros jugadores que van y vienen en el camino, pero mientras haya algún investigador dedicado que recopile estos datos, estarán allí en el futuro para basar sus decisiones”.

Aparte de la importancia del monitoreo a largo plazo, el mensaje que Herbst espera que la EPA y la industria adopten es que no podemos hacer cumplir los estándares de calidad del agua para metales tóxicos individualmente. “Tenemos que aplicarlos colectivamente en función de cómo funcionan juntos”, dijo.

Incluso si los contaminantes individuales están por debajo de los límites requeridos, su efecto combinado puede exceder lo que la vida silvestre puede manejar. El concepto de unidades acumulativas de criterios proporciona una manera realmente simple de explicarlo: si ocho toxinas en una corriente son todas la mitad de su valor de CU, aún suman 4 CCU.

En pocas palabras: hay motivos para celebrar. “Podemos demostrar a través de esta investigación que estos programas pueden tener éxito incluso para los problemas más grandes”, dijo Herbst, “que es exactamente lo que se supone que resuelven los proyectos de Superfund”.

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