Evaluation of the impact produced by the Huelva phosphogypsum stacks on their estuarine environment

Resumen

La producción de ácido fosfórico a partir del ataque químico de la roca fosfórica con ácido sulfúrico (vía húmeda), genera fosfoyeso (FY) como residuo. El FY está compuesto principalmente de yeso, pero también contiene altos niveles de contaminantes como metales pesados, ácidos, radionúclidos naturales y otros elementos traza. Las cinco plantas de ácido fosfórico incluidas en el complejo químico industrial de Huelva generaron unos 100 Mt de FY desde 1968 hasta finales de 2010 cuando cesó su actividad productiva. Estos residuos se almacenan en grandes pilas sobre las marismas del estuario del Río Tinto cubriendo una superficie de aproximadamente 1000 ha, junto al casco urbano de la ciudad de Huelva (SO de España). Las balsas de FY se dispusieron directamente sobre el sedimento sin ningún tipo de aislamiento, y actualmente se encuentran en gran parte de su extensión sin ningún tipo de capa de cobertura, estando expuestas a los agentes externos. Esta gestión del FY ha generado su meteorización y una emisión significativa de contaminantes a su entorno. El principal objetivo de esta Tesis ha sido evaluar el impacto producido por las balsas de FY de Huelva en su entorno estuarino, centrándose en el impacto producido en los sedimentos de marisma subyacentes y las aguas de la ría del Tinto. Se tomaron muestras sedimentarias de diferentes profundidades, seleccionadas de siete testigos recogidos en diversas ubicaciones de las balsas, de las cuales se analizaron los principales elementos contaminantes y radionucleidos naturales. Por otro lado, durante un año se recolectaron de forma mensual muestras de agua de los ríos Odiel y Tinto y sus respectivos estuarios y se determinó la concentración de actividad de isótopos U y Th y 210Po. Además, se estudió mediante experimentos de mezcla el comportamiento de metales pesados y radionucleidos naturales cuando los lixiviados ácidos de las balsas alcanzan el medio marino. Los resultados de esta Tesis mostraron que los sedimentos de marisma actúan como una “barrera” para los contaminantes procedentes de las balsas de FY y la infiltración de los lixiviados es muy limitada, alcanzando una profundidad máxima de unos 50 cm. La contaminación por 230Th, 226Ra y 210Pb se restringe principalmente a los primeros 20 cm de sedimentos debido a procesos de mezcla, mientras que los isótopos de U alcanzan profundidades algo mayores (hasta unos 50 cm) en relación con procesos de lixiviación debido a su menor reactividad y mayor concentración en los lixiviados. Estos resultados tienen una enorme relevancia para el diseño del proyecto de restauración de las balsas de FY, y concretamente para el nuevo canal perimetral que se proyecta construir, sugiriendo que este debe alcanzar como mínimo 1 m de profundidad por debajo de la base de las balsas, para asegurar la recolección completa de los lixiviados y evitar su liberación en el estuario del río Tinto. Las aguas de los ríos Tinto y Odiel presentan concentraciones de isótopos de U y Th y 210Po de uno a tres órdenes de magnitud superiores a las aguas continentales no perturbadas, debido al fuerte impacto producido por el drenaje ácido de minas (DAM). Los radionucleidos estudiados muestran un claro comportamiento estacional en estos ríos, con tres etapas bien diferenciadas durante el año. Se demostró un comportamiento no conservativo de los radionucleidos analizados en los estuarios debido a los procesos de coprecipitación/adsorción producidos por el aumento del pH. Se observó el importante impacto radiactivo que producen las salidas de borde de las balsas de FY al estuario del Tinto, principalmente durante los meses más lluviosos, aumentando la concentración de isótopos de U y 210Po en la fase particulada. Finalmente, los experimentos de mezcla arrojaron conclusiones relevantes. Los lixiviados ácidos del FY presentan concentraciones de metales pesados y radionucleidos naturales (isótopos de U y 210Po), de dos a tres y de cuatro a cinco órdenes de magnitud superiores, respectivamente, a sistemas acuáticos no perturbados. Los elementos mayoritarios y algunos metales pesados como Mn, Ni, Cd, As, Sb y Co mostraron un comportamiento conservativo durante la neutralización de los lixiviados con agua de mar, permaneciendo en la fase líquida, mientras que otros como Al, Fe, Cr, Zn, Cu y Pb precipitaron y/o se adsorbieron sobre la fase sólida. Los isótopos U y 210Po presentaron un claro comportamiento no conservativo probablemente debido a procesos de coprecipitación/adsorción en los precipitados formados. Estos precipitados mostraron concentraciones de metales pesados y radionucleidos naturales (isótopos de U y 210Po) de uno a tres órdenes de magnitud mayores que suelos no perturbados, evidenciando el importante impacto ambiental producido por las balsas en su entorno.