Mercury air pullution in the gold mining district of the muicipality of San Martín de Loba, Bolívar Department, Colombia

Jesús OLIVERO-VERBEL*, Fredys YOUNG-CASTRO y Karina CABALLERO-GALLARDO

Grupo de Química Ambiental y Computacional, Facultad de Ciencias Farmacéuticas, Universidad de Cartagena, Cartagena, Colombia* Autor responsable; joliverov@unicartagena.edu.co

Recibido enero 2013, ]]> aceptado diciembre 2013

RESUMEN

El mercurio (Hg) es un metal pesado, considerado un contaminante altamente tóxico. En su estado elemental es volátil, lo cual facilita su transporte a largas distancias a través de la atmósfera, por lo que la contaminación ambiental causada por el mismo representa un grave problema a nivel mundial. Actividades como la minería de oro, en donde es empleado el Hg metálico, han contribuido con su distribución global, afectando los ecosistemas y la salud del hombre. El objetivo de este estudio fue determinar los niveles de mercurio total (Hg-t) en aire en zonas de minería aurífera del sur de Bolívar, en particular en el Distrito Minero de San Martín de Loba, en los municipios de San Martín de Loba y Barranco de Loba (Mina Santa Cruz), Colombia. El análisis in situ fue realizado por espectroscopía de absorción atómica, empleando un analizador portátil de mercurio RA 915+. En Mina Santa Cruz, uno de los asentamientos mineros más importante de Colombia, los niveles de Hg-t en aire variaron entre 163.7 ± 6.6 y 40 455 ± 2154 ng/m³, mientras que en la cabecera municipal de San Martín de Loba oscilaron entre 223.6 ± 20.8 y 27 140 ± 212.5 ng/m³. En aquellos sitios en los que hubo proceso de quema de amalgama al momento de las mediciones, las concentraciones de Hg alcanzaron valores de 40 455 ± 2154 ng/m³. Estos datos implican una exposición ocupacional severa al Hg para los operadores, y ambiental para los ciudadanos que habitan en poblaciones cercanas a las minas. En consecuencia, es de importancia regular y controlar el uso del Hg en la minería del oro, evitando un impacto crónico del metal sobre la salud de las personas y el ambiente.

Palabras clave: minería aurífera, amalgamación, toxicidad, efectos en la salud.

ABSTRACT

Mercury (Hg) is a heavy metal, considered a highly toxic pollutant. In its elemental state is volatile, making it easy to transport over long distances through the atmosphere, so that environmental pollution caused by it is a serious problem worldwide. Activities such as gold mining, where metallic Hg is used, have contributed with its global distribution, affecting ecosystems and human health. The aim of this study was to determine the levels of total mercury (T-Hg) in air in gold mining areas in Southern Bolivar, particularly in the mining district of San Martín de Loba, in the municipalities of San Martín de Loba and Barranco de Loba (Mina Santa Cruz), Colombia. In situ analyses were performed by atomic absorption spectroscopy, using a portable RA-915+ Zeeman mercury analyzer. In Mina Santa Cruz, one of the most important gold mines in Colombia, concentrations of Hg in air ranged between 163.7 ± 6.6 and 40 455 ± 2154 ng/m³, while in the urban area of San Martin de Loba varied from 223.6 ± 20.8 to 27 140 ± 212.5 ng/m³. In those places where an amalgam burning process was taking place at the time of the measurements, Hg concentrations reached values of 40 455 ± 2154 ng/m³. These data imply a severe occupational exposure to Hg for operators and citizens living in cities located near mines. Therefore, it is important to regulate and control the use of Hg in gold mining, avoiding a chronic impact of the metal on the health of people and the environment.

Key words: gold mining, amalgamation, toxicity, health effects.

El mercurio (Hg) es un metal tóxico que puede causar una variedad de efectos adversos dependiendo de la especie (elemental, orgánico o inorgánico), así como de la vía, cantidad y duración de exposición (Yard et al. 2012); siendo un contaminante ambiental persistente en el ambiente y distribuido globalmente en la atmósfera (Baya y Van Heyst 2010, Falandysz et al. 2012). Está presente de forma natural en los ecosistemas debido a procesos geológicos como la erosión, la desgasificación de la corteza terrestre, las emisiones volcánicas (Gustin et al. 2000, Gustin 2003, Nriagu y Becker 2003, Gustin et al. 2008), y como resultado de procesos antrópicos (Berg et al. 2006, Jiang et al. 2006, Bone et al. 2007, Bookmanet al. 2008, Streets et al. 2009, Cheng y Hu 2010), incluyendo las actividades industriales y la minería artesanal del oro. En esta última, el Hg metálico es utilizado en el proceso de amalgamación para extraer el oro. Aunque el uso comercial e industrial del Hg es regulado en muchos países, debido a su bioacumulación en sistemas biológicos y efectos sobre los ecosistemas, la amalgamación con este metal sigue siendo una de las técnicas preferidas en la minería artesanal en muchos países en desarrollo, la mayoría ubicados en zonas tropicales (Lacerda y Salomons 1998, Veiga et al. 2006).

Actualmente existen entre 10 y 15 millones de mineros artesanales en todo el mundo, y sus operaciones abarcan más de 70 países, con una producción alrededor de 350 toneladas de oro al año (Telmer y Veiga 2008). Además, esta actividad constituye una importante fuente de ingresos, algunas veces la única, para muchas familias en más de 55 países en desarrollo en África, Asia y América del Sur (Li et al. 2009). El Hg usado en la minería artesanal aurífera es liberado al ambiente, alrededor de un 70 % es emitido a la atmósfera durante la quema de la amalgama sin el uso de retortas y aproximadamente el 30 % de este último es depositado en los ríos (Lacerda y Salomons 1998). Ha sido estimado que el Hg liberado a la atmósfera por fuentes antrópicas oscila entre 2200 y 2900 Mg por año (Pacyna et al. 2006, Pirrone et al. 2009), mientras que las naturales alcanzan anualmente de 800 a 5200 Mg (Seigneur et al. 2001, Mason 2009). Este Hg es transportado a sitios remotos mediante deposición húmeda y seca, afectando ecosistemas a escala local, regional y global (Gustin et al. 2000, 2008, Selin et al. 2007, Watras et al. 2009).

En Colombia, según los datos del Sistema de Información Minero Colombiano, los departamentos con mayor producción de oro (kg) para el año 2012 fueron: Antioquia (21 590), Chocó (17 079.07), Bolívar (3322.17), Cauca (2320.10) y Caldas (1281.82) (SIMCO 2013), siendo el sur de Bolívar una de las zonas de mayor explotación aurífera en el país. A pesar de la amplia riqueza que deja esta actividad, la misma arrastra consigo graves problemas de contaminación (Passos y Mergler 2008), debido a la liberación de Hg al ambiente, luego de su utilización en los procesos de extracción. No obstante lo anterior, en Colombia existen pocos reportes que evidencien el impacto de la minería de oro sobre el aire que respiran diariamente los habitantes de las zonas mineras del sur de Bolívar. Por ello, el objetivo de este estudio fue determinar las concentraciones de Hg total (Hg-t) en aire en dos localidades mineras de importancia en la región norte del país.

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de estudio

Las mediciones de Hg-t en aire fueron realizadas en dos de las zonas de mayor influencia de minería aurífera en el norte de Colombia (San Martín de Loba y Barranco de Loba-Mina Santa Cruz), municipios que hacen parte del Distrito Minero de San Martín de Loba, ubicado al sur del Departamento de Bolívar, Colombia (Fig. 1).

Las determinaciones in situ fueron desarrolladas empleando un analizador de Hg en aire (Atomic Absorption Mercury Spectrometer RA-915+, LumexL-td, Rusia), de acuerdo con lo sugerido por Sholupov et al. (2004). El límite de detección del equipo es 2 ng/m³ (tiempo promedio de 1 s) y 0.3 ng/m³ (tiempo promedio de 30 s), para las medidas en tiempo real. El monitoreo fue llevado a cabo en horas de la mañana, a una distancia no superior a un metro de la fuente, y realizando al menos cinco mediciones por sitio (Olivero et al. 2006, González-Carrasco et al. 2011). En total fueron tomadas mediciones en ocho sitios diferentes en San Martín de Loba, teniendo en cuenta la entrada al municipio (P1 y P2), entrada a minas (P3), entables mineros (P4-P7), y canal de drenaje (P8).

Análisis de datos

El resultado del análisis para cada sitio de muestreo es presentado como la media ± error estándar (SEM), para determinaciones por quintuplicado realizadas de forma consecutiva en el mismo sitio, a intervalos de 25-35 segundos.

RESULTADOS

Las concentraciones de Hg-t medidas en el aire del municipio de San Martín de Loba son presentadas en la figura 2. Los resultados muestran que los habitantes de esta localidad están expuestos a altos niveles del metal en el aire. Resaltando que las concentraciones más elevadas fueron encontradas alrededor de Mina Catanga (P4-P8), la cual está localizada dentro del área urbana del municipio.

Los resultados de los niveles de Hg-t en aire para Mina Santa Cruz (Barranco de Loba) son presentados en la figura 3. Es evidente que existe una exposición ambiental por Hg a través del aire, no sólo derivada del proceso de extracción del oro, sino desde los sitios en donde es procesado y comercializado el metal precioso. Además, los niveles de Hg varían considerablemente de acuerdo con la ubicación y tipo de proceso minero. Las concentraciones más altas de Hg-t en aire fueron encontradas en una tienda de oro en el que estaba siendo quemada una amalgama. En este caso, cuando la medición fue realizada a 1 m de distancia del quemador, los niveles alcanzaron los 20 089.4 ± 1943.2 ng/m³, mientras que a 20 cm, estos se duplicaron (40 455.4 ± 2154.2 ng/m³)(Fig. 3 A,B). Por su parte, en los entables mineros activos fueron registrados valores de 10 747.8 ± 1180.7 ng/m³ (Fig. 3 C). El monitoreo de aire en varias zonas de la mina reveló una contaminación generalizada. Por ejemplo, en el centro educativo 223.4 ± 26.6 y 163.7 ± 6.6 ng/m³ (Fig. 3 O,P) y cerca de la iglesia (278.0 ± 9.3 ng/m³) (Fig. 3 N), las concentraciones de Hg en aire superaron los límites permisibles internacionales (200 ng/m³) (ATSDR 2013).

DISCUSIÓN

Los resultados de este trabajo mostraron que en el Distrito Minero de San Martín de Loba existe un alto grado de exposición a Hg, particularmente como resultado del proceso de amalgamación de oro, el cual ha sido ampliamente utilizado por más de 180 años (Zhang et al. 2012). Lo anterior concuerda con estudios realizados en cabello humano proveniente de 12 sitios del sur del Departamento de Bolívar, los cuales revelaron que los niveles más altos fueron observados en personas que habitan áreas cercanas a las zonas mineras (Olivero-Verbel et al. 2011). Asimismo, Marrugo et al. (2008) detectaron evidencia de biomagnificación de este elemento en muestras biológicas de la Ciénaga Grande, también impactada por minería aurífera. Por su parte, Olivero y Johnson (2002), reportaron en esta misma Ciénaga, que varias especies de peces sobrepasaron el límite aceptado a nivel internacional para Hg en músculo (0.5 μg/g) (WHO 1990). Estos datos igualmente coinciden con investigaciones que sugieren que los habitantes mineros y pescadores del sur de Bolívar presentan síntomas de intoxicación mercurial, tales como temblores en las manos, alteraciones neurológicas y problemas de visión, entre otros (Olivero et al. 1995, Olivero-Verbel et al. 2011).

La mayor contribución de Hg liberado al ambiente en el sur de Bolívar es el resultado de actividades mineras, lo cual aparece reflejado en los valores elevados de Hg determinados en los entables de amalgamación y en los sitios en donde se realiza quema de amalgamas de oro (Fig. 3), los cuales por lo general poseen niveles por encima del valor máximo permisible (200 ng/m³) (ATSDR 2010). Estos datos son similares a los reportados en el departamento de Antioquía, otra zona de gran desarrollo aurífero en Colombia, donde en áreas urbanas fueron encontradas concentraciones de Hg en aire que oscilaron entre 300 y 1 millón de ng/m³ en tiendas de oro, con niveles de 10 000 ng/m³ en zonas residenciales (Cordy et al. 2011). Además, el Hg también puede dispersarse a otras localidades distantes no contaminadas, afectando los ecosistemas acuáticos, generando efectos nocivos en organismos del ecosistema, así como en los seres humanos (Ogola et al. 2002, Lombe 2003).

El impacto ambiental del Hg en el aire, causado por la extracción de oro utilizando Hg para el proceso de amalgamación, también es común en otras zonas geográficas del globo (Cuadro I). En zonas de minería aurífera de países como China e Indonesia, los niveles de Hg en aire que han sido reportados son relativamente bajos, en comparación con los registrados en países latinoamericanos como Ecuador, Brasil y Colombia, por lo que el sector minero ha sido identificado como una importante fuente antrópica de emisiones de Hg (Larceda 1997, Villas Boas et al. 2001).

Los resultados presentados en este artículo claramente demuestran un proceso de contaminación con Hg en el distrito Minero de San Martín de Loba. Para prevenir esta situación es necesario el apoyo directo del gobierno y el compromiso de todos para cambiar las tecnologías existentes en la extracción del oro, aunque esto implique detener o controlar las fuentes contaminantes capaces de inducir efectos perjudiciales sobre los ciudadanos. Por ello, disminuir los riesgos sobre la salud de los habitantes de la región o sus descendientes, debe constituir una prioridad de investigación e implementación en materia de salud pública para los municipios mineros del sur de Bolívar. Mientras ocurre el cambio hacia nuevas tecnologías para la minería aurífera, amigables con el ambiente, es necesario desarrollar estrategias para mitigar la contaminación ambiental, la cual contribuye a incrementar la pobreza de la población debido a los altos costos asociados con los problemas de salud que genera, impactando negativamente sobre la pesca, principal fuente de proteínas en esta región.

CONCLUSIONES

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue desarrollado en el marco del proyecto "Reducción del uso del Mercurio de la Producción y la Sostenibilidad en el Distrito Minero de San Martín de Loba, Departamento de Bolívar", ejecutado por Alexis Turizo Tapia EU (Empresa Unipersonal) y la Gobernación de Bolívar. Los autores agradecen a Wilson Maldonado por su colaboración durante el monitoreo de mercurio en aire ejecutado por la Universidad de Cartagena.

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