Variabilidade espacial e temporal do teor de arsénio na água numa mina de ouro remediada: caso de estudo na área mineira da Freixeda (Mirandela)

Abstract

Por todo o mundo, a saúde de milhões de pessoas é ameaçada pela exposição a águas de consumo que ultrapassam o limite recomendado da concentração em arsénio de 10 μg/L. O presente estudo avalia a presença de arsénio nas águas superficiais e subterrâneas envolventes a uma zona mineira sujeita a recuperação ambiental em 2007. Para tal, foi estudada a zona mineira da Freixeda, situada em Portugal, na região de Trás-os-Montes, concelho de Mirandela, do Distrito de Bragança, englobada na Província metalogénica aurífera do NW da Península Ibérica. O contexto geológico onde a mina da Freixeda ocorre é, desde logo, propício à presença de metais e metaloides nas águas da região pelo decurso natural dos processos de interação água-rocha que continuam a ocorrer no meio subterrâneo. As galerias imersas e a presença de escombreiras, que apesar de impermeabilizadas aquando da recuperação ambiental, e que sofreram recentemente novos trabalhos de prospeção, afetam a qualidade das águas superficiais e subterrâneas. Nas águas superficiais é possível identificar uma evolução química espacial, ao longo da ribeira da Freixeda, que se traduz por um aumento em SO4 2-, Ca e Mg nas proximidades da influência da mina. Esta evolução dissipa-se progressivamente com o aumento da distância da mina, bem como, com o aumento do caudal depois da confluência com o rio Tua, onde predominam os iões Na e HCO3 -. A concentração de arsénio na água superficial e subterrânea varia bastante para uma gama de valor de pH compreendida entre 6 e 8, em que nas águas com valores de pH mais ácido, as concentrações de arsénio tendem a ser menores. A condutividade elétrica (CE) varia bastante nas águas superficiais (CE 64-651 μS/cm), diminuindo significativamente para cerca de 1/3, durante e após três meses dos períodos de chuva, enquanto que nas águas subterrâneas o valor é mais elevado (CE 200-800 μS/cm), sendo no aquífero profundo onde se registam os maiores valores (CE 749-800 μS/cm). Na região da mina da Freixeda, as maiores concentrações de arsénio encontram-se nas águas subterrâneas com um máximo registado de 1,434 mg/L, mas as águas superficiais também excedem os valores máximos legais admitidos para águas de consumo humano. Com base na especiação química do arsénio é possível verificar que o arsénio pentavalente predomina na maioria das águas, mas o arsénio trivalente tem maior expressão na relação com o arsénio total em períodos estivais e em ambientes redutores, ou pouco oxidantes. As condições ambientais mais favoráveis à ocorrência de concentrações elevadas de As nas águas subterrâneas da região em estudo são: valores de pH entre 6,6 e 7,4; ambiente redutor, ou pouco oxidante, concentração de flúor superior a 1,5 mg/L; e concentração elevada de Fe em solução. Para melhor entender a mobilidade do arsénio, uma monitorização regular nas águas relativa aos teores de arsénio e respetiva especiação, associada aos estudos já realizados, permitiriam investigar as interações entre a fase sólida do aquífero e as águas subterrâneas e superficiais, possibilitando uma previsão das mudanças hidrogeoquímicas no futuro, como por exemplo um aumento dos teores de arsénio trivalente, flúor e ferro em solução.

Throughout the world, the health of millions of people is threatened by exposure to drinking water that exceeds the recommended limit of the concentration in arsenic (As) of 10 mg/L. The present study evaluates the presence of arsenic in surface and groundwaters surrounding a mining zone subject to environmental recovery in 2007. To this end, it was studied the mining zone of Freixeda, located in Portugal, in the region of Trás-os-Montes, municipality of Mirandela, in the district of Bragança, encomplaced in the gold Metalogenic Province of the NW of the Iberian Peninsula. The geological context where the Freixeda mine occurs is, as a result, favorable to the presence of metals and metalloids in the waters of the region through the natural course of the water-rock interaction processes that continue to occur in the underground environment. The galleries immersed and the presence of tailings, which despite being waterproofed during environmental recovery, and which recently suffered new prospecting work, affect the quality of surface and groundwater. In surface waters it is possible to identify a spatial chemical evolution along the Ribeira da Freixeda, which translates by an increase in SO4 2-, Ca and Mg in the vicinity of the influence of the mine. This evolution dissipates progressively with the increase of the distance to the mine, as well as, with the increase of the flow after the confluence with the River Tua, where the ions Na and HCO3 - predominate. The concentration of arsenic in surface and underground water varies considerably for a range of pH value between 6 and 8, in which in waters with more acidic pH values, arsenic concentrations tend to be smaller. The electrical conductivity (EC) varies widely in surface waters (EC 64-651 μS/cm), decreasing significantly to about 1/3, up to three months after the rainy season, while in the groundwater the value is higher (EC 200-800 μS/cm), being in the deep aquifer where the highest values (CE 749-800 μS/cm) were recorded. In the region of the Freixeda mine, the highest concentrations of arsenic are found in groundwater with a registered maximum of 1,434 mg/L, but surface waters also exceed the legal maximum values allowed for human consumption waters. Based on the chemical speciation of arsenic it is possible to verify that the pentavalent arsenic predominates in most waters, but trivalent arsenic has greater expression in the relationship with total arsenic in summer periods and in reduced environments, or low oxidizing conditions. The environmental conditions most favorable to the occurrence of high concentrations of As in the groundwater of the region under study are: pH values between 6,6 and 7,4; reducing environments, or low oxidizing conditions, fluoride concentration greater than 1,5 mg/L; and high concentration of Fe in solution. To better understand the mobility of arsenic, regular monitoring in waters related to arsenic content and its speciation, associated with the studies already carried out, would allow investigating the interactions between the solid phase of the aquifer and groundwater/surface waters, enabling a prediction of hydrogeochemical changes in the future, such as an increase in the levels of trivalent arsenic, fluoride and iron in solution.