Dilution Versus Pollution in Watercourses Affected by Acid Mine Drainage: A Graphic Model for the Iberian Pyrite Belt (SW Spain)

Abstract

The aim of this study was to chemically characterize the water quality impacts of the 88 acid mine drainage (AMD) generating mines in the Spanish sector of the Iberian Pyrite Belt (IPB). This was necessary because the Water Framework Directive of the European Union and the hydrological plans of the Tinto, Odiel, and Piedras river basins require that water quality be improved enough to allow at least some of the rivers in the IPB to sustain healthy fish populations by 2027. The results indicate a clear decrease in metals, arsenic, and sulfate concentrations and increased pH between the AMD-sources and the river channels.

Zusammenfassung

Infolge intensiver Bergbautätigkeit gibt es 88 Bergwerke im spanischen Sektor des Iberischen Pyritgürtels, die Verschmutzungsquellen mit saurem Grubenwasser darstellen und dabei große Mengen an Säure, Sulfat und Metallen in die Wasserläufe eintragen. Bei diesen Rahmenbedingungen zwingen die Europäische Wasserrahmenrichtlinie und die Hydrologischen Pläne für die Flusseinzugsgebiete des Tinto, Odiel und Piedras einige der Flüsse im Iberischen Pyritgürtel bis zum Jahr 2027 die Qualität von Fischgewässern zu erreichen. Aus diesem Grund ist es unabdingbar, eine präzise Definition des Grades der Beeinträchtigung des Flussnetzes maßstabsgenau für jedes Bergbaugebiet zu erlangen. Das Ziel dieser Studie ist, die Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge zwischen Prozessen (nämlich der Bedeutung der Abraumhalden als Quellen saurer Sickerwässer) und Auswirkungen (Verschmutzungsgrad der Gewässer charakterisiert durch den pH-Wert, Sulfat- und Metalleinträge bezogen auf die Ebene der Flusseinzugsgebiete) festzustellen. Dazu wurde eine hydrochemische Charakterisierung der Quellen von saurem Grubenwasser und der wesentlichen Wasserläufe im gesamten spanischen Sektor des Iberischen Pyritgürtels durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass in den meisten Fällen die Messwerte repräsentativ sind für Umgebungen die durch saure Grubenwasser beeinträchtigt werden. Zwischen den Quellen saurer Grubenwässer und den Flussrinnen gibt es jedoch eindeutig rückläufige Trends der Metall-, Arsen- und Sulfatkonzentrationen. Im Gegensatz dazu steigt der pH-Wert zwischen diesen beiden Örtlichkeiten an

Resumen

Debido a la intensa actividad minera, hay 88 minas en el sector español del cinturón pirítico ibérico (IPB) que constituyen fuentes de contaminación por drenaje ácido de minas (AMD), movilizando grandes cantidades de ácido, sulfato y metales en los cursos de aguas. En este escenario, la Directiva Marco del Agua de la Unión Europea y los planes hidrológicas de las cuencas de los ríos Tinto, Odiel y Piedras fuerzan para que algunos de estos ríos en la IPB alcancen calidad apta para peces en 2027. Así, es esencial alcanzar una definición precisa del nivel de afección de los ríos en cada sitio minero. El propósito de este estudio es establecer la relación causa-efecto entre procesos (como, por ejemplo, la importancia de los botaderos de residuos como fuete de generación de AMD) y sus consecuencias (grado de contaminación de los sistemas acuosas indicado por el pH y la carga de sulfatos y metales sulfates definidos a nivel de cuenca). Para esto, una caracterización hidroquímica de las fuentes generadoras de AMD y los principales cursos de agua fue establecida para todo el sector español del IPB. The obtained results indicate that in most of cases the values are representative of an environment affected by AMD processes. Hay una clara tendencia decreciente en las concentraciones de metales, arsénico y sulfato entre las fuentes de AMD y los canales de los ríos. Por el contrario, el pH se incrementa entre estos dos sitios.

抽象

西班牙境内的伊比利亚黄铁矿带集中了88个矿井,它们含有生成酸性矿山废水(AMD)的污染源,能够向河道内释放大量酸度、硫酸盐和金属离子。在这种情形下,欧盟水框架导则和Tinto、Odiel与Piedras流域水文计划提出了伊比利亚黄铁矿带内河流2027年达到鱼类生存水质的要求。精确定义每个矿井所及范围内的河网影响水平势在必行。文章旨在建立过程(废物堆作为产酸污染源的显著性)和结果(pH值、硫酸盐和金属荷载的流域水平污染程度)之间的因果关系。为此,完成了西班牙境内伊比利亚黄铁矿带所有矿井的产酸物及所属主要河道的水文化学表征。结果表明,在多数情况下,表征值能够代表产酸过程的环境影响。酸性废水污染源至河道存在明显金属、砷和硫酸盐浓度减小趋势和pH值增大趋势。