Movilidad y destino del talio y de otros elementos potencialmente nocivos en las aguas de drenaje de una mina de Zn–Pb clausurada (Alpes nororientales italianos)

Fuente: https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2018.01.005

Abstract

The potential impact of decommissioned mining areas on the quality of water resources is an issue of major concern for local communities. Acid mine drainage resulting from hydrolysis and oxidation of metal sulphides associated with mineral veins or mining wastes is often responsible for leaching large amounts of potentially harmful elements (PHEs) in solution, which can be dispersed into the surrounding environment and affect the quality of the recipient water bodies.

The aim of the present study was to investigate the geochemical properties of the mine drainage waters at the decommissioned Salafossa mine (North-Eastern Italian Alps), to highlight anomalous concentrations of PHEs outflowing from the currently flooded galleries and to elucidate their speciation.

In spite of the Zn-Pb sulphides still present in the body ore, there is no evidence of acid drainage waters from the mine galleries as a result of the buffering effect produced by carbonate host rocks. Due to their high mobility, however, Zn and Tl are present in solution mostly in ionic form. Conversely, the less mobile Pb, is preferably partitioned in the solid phase. Additionally, the oxidising conditions of the drainage waters also allow the precipitation of some PHEs (As, Cd, Pb, Tl, Zn) in the form of Fe-Mn oxy-hydroxides and carbonates, which accumulate at the bottom of the mine galleries as fine “sediments” or concretions. Drainage waters inside the mine were found to be highly enriched in Zn (up to 16 mg L⁻¹), Fe (up to 5 mg L⁻¹) and Tl (up to 260 µg L⁻¹). Their concentrations, however, are partially diluted in the mine due to a mixing with less mineralised waters before being discharged into the Piave River, the major tributary downstream from the mining area. Although drainage waters are still characterised by high concentrations of Tl (about 30 µg L⁻¹) at their outflow, dilution in the Piave River seems to be the only natural process mitigating the impact of PHEs within the drainage basin.

Resumen

El impacto potencial de las áreas mineras clausuradas sobre la calidad de los recursos hídricos constituye una cuestión de gran preocupación para las comunidades locales. El drenaje ácido de mina, resultado de la hidrólisis y oxidación de sulfuros metálicos asociados a vetas mineralizadas o a residuos mineros, es con frecuencia responsable de la lixiviaciόn de grandes cantidades de elementos potencialmente nocivos (PHEs) en solución, los cuales pueden dispersarse en el entorno circundante y afectar a la calidad de los cuerpos de agua receptores.

El objetivo del presente estudio fue investigar las propiedades geoquímicas de las aguas de drenaje de la mina clausurada de Salafossa (Alpes nororientales italianos), identificar concentraciones anómalas de PHEs procedentes de las galerías actualmente inundadas y dilucidar su especiación.

A pesar de la presencia de sulfuros de Zn–Pb en el cuerpo mineralizado, no se observa drenaje ácido procedente de las galerías mineras como consecuencia del efecto tampón ejercido por las rocas encajantes carbonatadas. No obstante, debido a su elevada movilidad, el Zn y el Tl se encuentran en solución principalmente en forma iónica. Por el contrario, el Pb, de menor movilidad, se reparte preferentemente en la fase sólida. Asimismo, las condiciones oxidantes de las aguas de drenaje favorecen la precipitación de algunos PHEs (As, Cd, Pb, Tl y Zn) en forma de oxi-hidróxidos de Fe–Mn y carbonatos, que se acumulan en el fondo de las galerías mineras como “sedimentos” finos o concreciones. Las aguas de drenaje en el interior de la mina mostraron un fuerte enriquecimiento en Zn (hasta 16 mg L⁻¹), Fe (hasta 5 mg L⁻¹) y Tl (hasta 260 µg L⁻¹). Sin embargo, sus concentraciones se diluyen parcialmente dentro de la mina debido a la mezcla con aguas menos mineralizadas antes de su vertido al río Piave, principal curso fluvial aguas abajo del área minera. Aunque las aguas de drenaje continúan caracterizándose por elevadas concentraciones de Tl (en torno a 30 µg L⁻¹) en su punto de salida, la dilución en el río Piave parece ser el único proceso natural que mitiga el impacto de los PHEs en la cuenca de drenaje.