Caracterización mineralógica de suelos impactados por residuos minero-metalúrgicos en una fundición abandonada en Matehuala, San Luis Potosí

Abstract

"In the municipality of Matehuala, San Luis Potosí, high concentrations of total arsenic have been reported in soils in an old smelter; which are responsible for the contamination of the Matehuala aquifer. However, questions on the mineral phases that host the arsenic remain unresolved. In this work, a mineralogical characterization of soil substrate samples was performed to identify the arsenic phases in which the pollutant is present and to generate a conceptual model that explains logically the presence and potential mobility of arsenic at the study site. To achieve this, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and X-ray absorption near edge structure analyses were carried out. The results of this study showed that the samples are mainly composed of calcite, gypsum and quartz as well as pharmacosiderite [KFe4(AsO4)3(OH)], bukovskyite [Fe2(AsO4)(SO4)(OH)·9H2O], scororite (FeAsO4·2H2O), beudantite [PbFe3(OH)6SO4AsO4], clinoclase [Cu3AsO4(OH)3], sodium arsenate (Na3AsO4), adamite (Zn2AsO4OH), arsenolite (As2O3), orpiment (As2S3), calcium arsenates as guerinite [Ca5H2(AsO4)4·9H2O], haidingerite (CaHAsO4·H2O) and pharmacolite (CaHAsO4·2H2O), and arsenic adsorbed on ferrihydrite [As≡Fe(OH)3]. Of these minerals, clinoclase, adamite, arsenolite, pharmacolite and haidingerite have high solubility products (-4.79 <Log K <10.10) which could explain the mobility of arsenic in the study area through dissolution processes. The results of this study contribute to the knowledge of the geochemical processes that undergo arsenic over time in calcareous environments, where the main reservoir of As, Fe oxides, is insufficient to contain the mobility of the contaminant."

"En el municipio de Matehuala, San Luis Potosí, se han reportado concentraciones elevadas de arsénico total en suelos localizados en una antigua fundición, a las que se les atribuye la contaminación de arsénico en el acuífero; sin embargo, se desconocen las fases minerales en las que se encuentra presente dicho contaminante. En este trabajo se llevó a cabo una caracterización mineralógica de muestras de sustrato de suelo para identificar las fases de arsénico en las que se encuentra presente el contaminante y generar un modelo conceptual que explique congruentemente la presencia de las mismas en el sitio. Para alcanzar esto se realizaron análisis en bulto por difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía extendida de estructura fina de absorción de rayos X. Los resultados de este estudio evidenciaron que las muestras se encuentran constituidas mayoritariamente por calcita, yeso y cuarzo. Así como también por minerales de arsénico como farmacosiderita [KFe4(AsO4)3(OH)], bukovskyita [Fe2(AsO4)(SO4)(OH)·9H2O], escorodita (FeAsO4·2H2O), beudantita [PbFe3(OH)6SO4AsO4], clinoclasa [Cu3AsO4(OH)3], arseniato de sodio (Na3AsO4), adamita (Zn2AsO4OH), arsenolita (As2O3), oropimente (As2S3), una mezcla de arseniatos de calcio entre los que se encuentran guerinita [Ca5H2(AsO4)4·9H2O], haidingerita (CaHAsO4·H2O) y farmacolita (CaHAsO4·2H2O); así como arsénico adsorbido sobre ferrihidrita [As≡Fe(OH)3]. De las fases anteriores, clinoclasa, adamita, arsenolita, farmacolita y haidingerita poseen productos de solubilidad altos (-4.79<Log K<10.10) que explican la movilidad del arsénico en el área de estudio a través de procesos de disolución. Los resultados de este estudio aportan al conocimiento de los procesos geoquímicos que sufre el arsénico a lo largo del tiempo cuando se dispone de forma no controlada en suelos de tipo calcisol en donde el principal reservorio de As, los óxidos de Fe, son insuficientes para contener la movilidad del arsénico."