La minería implica mover mucha roca, por lo que se espera algo de lío. Sin embargo, Las operaciones mineras pueden seguir afectando los ecosistemas mucho después de que la actividad haya terminado. Los metales pesados ​​y las sustancias corrosivas se filtran al medio ambiente, evitar que la vida silvestre y la vegetación regresen a la zona.

Afortunadamente, este daño se puede revertir. Un equipo de científicos incluyendo a Dave Herbst de UC Santa Barbara, investigó cómo los ecosistemas fluviales responden a los esfuerzos de remediación. El equipo combinó décadas de datos de cuatro cuencas hidrográficas contaminadas por minas abandonadas. Se necesitó pensamiento creativo para simplificar la compleja dinámica de casi una docena de toxinas en la miríada de especies de cada río.

Por último, La inteligente metodología del equipo demostró que la restauración puede mejorar algunos de los mayores problemas de contaminación minera. Sus hallazgos, publicado en la revista Ciencia del agua dulce , revelaron estrategias que funcionaron bien como patrones de recuperación en las cuatro vías fluviales. Los resultados también sugieren que las regulaciones deben considerar todos los contaminantes juntos, en lugar de establecer estándares de forma individual.

"Tenemos un gran problema con los sitios mineros heredados, no solo en los EE. UU. sino en todo el mundo, "dijo Herbst, un biólogo investigador en el Laboratorio de Investigación Acuática de Sierra Nevada (SNARL) de la universidad en Mammoth Lakes. "Están muy extendidos, Problemas persistentes y duraderos. Pero la buena noticia es que con la inversión y esfuerzo de programas como CERCLA Superfund, podemos solucionar esos problemas ".

El trabajo de Herbst se centró en Leviathan Creek, un arroyo Sierran a 25 millas al sureste del lago Tahoe, que es el sitio de un esfuerzo de restauración bajo CERCLA (la Respuesta Ambiental Integral, Compensación, y Ley de Responsabilidad), también conocido como Superfund. El área no fue minada para metales preciosos, sino para extraer azufre para hacer ácido sulfúrico para procesar minerales de otros sitios. La presencia de minerales que contienen azufre producidos por agua que era naturalmente un poco ácida, pero la minería a cielo abierto expuso estos minerales a los elementos. El resultado fue un ácido más fuerte que lixivió metales traza como el aluminio, cobalto y hierro de la roca al medio ambiente. Los efectos combinados del aumento de la acidez y los metales tóxicos devastaron el ecosistema acuático local.

Clasificando estándares

Cada sitio minero produce una mezcla única de contaminantes. Y lo que es más, diferentes ríos albergan diferentes especies de invertebrados acuáticos, con cientos de tipos diferentes en cada flujo, Dijo Herbst. Esta variabilidad hizo que las comparaciones fueran un desafío.

Así que los investigadores se pusieron a trabajar para establecer estándares y puntos de referencia. Decidieron rastrear el efecto de la contaminación y la remediación en las efímeras, moscas de piedra y caddisflies. Estos grupos son fundamentales para la red alimentaria acuática y muestran una variedad de tolerancias a diferentes toxinas. En lugar de comparar especies estrechamente relacionadas, los científicos agruparon animales con características compartidas, como rasgos físicos e historias de vida.

A continuación, el equipo tuvo que dar sentido a todos los contaminantes. Rápidamente se dieron cuenta de que no sería suficiente rastrear la toxicidad de los metales individuales por separado. como se hace a menudo en el laboratorio. Es el impacto combinado lo que realmente afecta al ecosistema. Es más, los científicos a menudo miden la toxicidad basándose en una dosis letal. Y, sin embargo, la contaminación puede devastar la ecología en concentraciones mucho más bajas, Herbst explicó. Efectos crónicos, como crecimiento y reproducción reducidos, puede eliminar especies de un área con el tiempo sin matar a ningún individuo.

Dada la variedad de toxinas, los investigadores se decidieron por otro estándar de toxicidad:la unidad de criterio. Definieron 1 unidad de criterio (UC) como la concentración de una toxina que produce efectos adversos sobre el crecimiento y la reproducción de los organismos de prueba. Aunque la variedad de respuestas hace que el CU sea una aproximación, resultó ser una métrica sorprendentemente robusta.

La concentración en 1 CU varía de una sustancia a otra. Por ejemplo, los investigadores utilizaron un valor de 7,1 microgramos de cobalto por litro de agua como umbral tóxico para la vida acuática. Entonces, 7.1 μg / L equivale a 1 CU de cobalto. Mientras tanto, 150 μg / L de arsénico impidieron que los invertebrados vivieran su mejor vida, por lo que 150 μg / L se estableció como 1 CU de arsénico.

Este enfoque permitió a los científicos comparar y combinar los efectos de toxinas completamente diferentes, proporcionando una validación de cómo se esperaría que ocurriera la toxicidad total en la naturaleza. Entonces, 7,1 μg / L de cobalto solo, o 150 μg / L de arsénico solo, o incluso una combinación de 3,55 μg / L de cobalto más 75 μg / L de arsénico, todos producen una unidad de criterio acumulativo (UCC) de 1, lo que significa problemas similares para las criaturas acuáticas sin importar cómo se alcance.

Este efecto combinado resultó fundamental para comprender las implicaciones del mundo real de la contaminación minera porque los animales están expuestos a muchas toxinas a la vez. "Es necesario considerar estos metales juntos, no individualmente, al evaluar el umbral de toxicidad en un entorno de campo, "Dijo Herbst.

Entonces, a pesar de la variedad de metales en diferentes ubicaciones, expresando la toxicidad en unidades de criterios acumulativos, los científicos podían comparar a través de los ríos. Cuando la toxicidad total supera 1 CCU, la diversidad de invertebrados se deshace.

Juzgando sus esfuerzos

El equipo ahora tenía sus sujetos (invertebrados acuáticos) y una forma sencilla de medir la contaminación (la unidad de criterios acumulativos). También tenían más de 20 años de datos de campo de cuatro cuencas hidrográficas donde se han llevado a cabo limpiezas de Superfund. Utilizaron arroyos no contaminados cerca de cada río como línea de base para juzgar qué tan bien estaba avanzando la restauración.

Los autores encontraron que estos proyectos pudieron restaurar los ríos a condiciones casi naturales en 10 a 15 años. Fue una sorpresa maravillosa. "Independientemente del hecho de que existían diferentes contaminantes mineros, diferentes formas de solucionar el problema y diferentes tamaños de flujo, todos los proyectos obtuvieron resultados satisfactorios, "Dijo Herbst.

Gran parte de la recuperación ocurrió en los primeros años de tratamiento, añadió. Dado que las condiciones son peores al principio, incluso un pequeño esfuerzo marcará una gran diferencia.

"La otra parte sorprendente fue el grado de similitud en las respuestas a pesar de los diferentes contaminantes y prácticas de remediación, ", Dijo Herbst. La tasa de recuperación, orden en el que regresaron las especies (basado en rasgos compartidos), e incluso el marco temporal a largo plazo fue similar en los cuatro ríos. Estos resultados prometedores y caminos compartidos sugieren que incluso los problemas ambientales desalentadores pueden resolverse con el esfuerzo y la inversión adecuados.

Lecciones y cabos sueltos

Remediation at the four sites in California, Colorado, Idaho and Montana is ongoing. Many interventions, like treating acidic water with lime, require continuous attention. Sin embargo, efforts like replacing contaminated soil, setting up microbial bioreactors and revegetating excavated and riparian areas will hopefully make remediation self-sustaining.

And a self-sustaining solution is the goal, because these sites can become inaccessible at certain times of year, leading to variable levels of pollution. Por ejemplo, snow prevents access to the Leviathan mine in winter, so remediation can occur only between spring and fall. The spring snowmelt also dissolves more metals, creating worse conditions than during drier times at the beginning of autumn.

Herbst plans to revisit the seasonal aspects of remediation in future research. As for now, he thinks that other abandoned mines should implement remediation and monitoring practices to evaluate the success of restoration.

These exciting discoveries would have been impossible without long-term monitoring at the four locations. "You seldom get monitoring studies of restoration projects that last more than a couple of years, " Herbst said, "which is really a shame because most of them don't show any kind of response over that short a period of time."

And the only reason Herbst and his colleagues had these datasets was because they invested the time and resources themselves. "A lot of it is due to the dedication of individual researchers to these projects, " he said. "There are other players that come and go along the way, but as long as there's some dedicated researcher collecting this data then it will be there in the future for us to base decisions on."

Aside from the importance of long-term monitoring, the message Herbst hopes the EPA and industry embrace is that we can't apply water quality standards for toxic metals individually. "We must be applying them collectively according to how they're acting together, " él dijo.

Even if individual contaminants are under the required limits, their combined effect could be well over what wildlife can handle. The concept of cumulative criteria units provides a really simple way to account for this:If eight toxins in a stream are all at half of their CU value, they still add up to 4 CCUs.

Bottom line:There is reason to celebrate. "We're able to demonstrate through this research that these programs can be successful even for the biggest of problems, " Herbst said, "which is exactly what Superfund projects are intended to fix."