resultados y discusión

6.1.1 Parámetros Fisico-Químicos
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
6.1 Agua Superficial
Las características físicas y químicas del agua superficial obtenidas en los
muestreos realizados en Agosto 2005 (temporada de lluvias) y Mayo 2006
(temporada de sequía o estiaje) se presentan en las Tablas 4 y 5. Es conocido
ampliamente que la temperatura es el parámetro ambiental más importante de
todos los factores climáticos, ya que una modificación de ésta trae como
consecuencia la alteración de los procesos físicos, químicos, y la actividad
biológica en diversos sistemas acuáticos (Branco-Murgel, 1984). El Río San
Pedro está localizado en una zona semi-árida, donde se presentan altas
temperaturas en verano. La cuenca de este río muestra una tendencia a una
evapotranspiración mayor que la precipitación por lo que la recarga potencial al
subsuelo por infiltración de lluvias es poca.
Durante el muestreo realizado en el mes de Agosto 2005, se detectaron
olores putrefactos principalmente en las estaciones E2 (Cananea Vieja) y E3
(Arroyo Cananea Vieja) lo cual se debe a la descarga de aguas residuales de
origen doméstico e industrial, con elevados contenidos de materia orgánica
proveniente de la ciudad de Cananea, Sonora; lo cual sumado a las elevadas
temperaturas de este mes, se incrementa la producción de compuestos de olor
desagradable como son los mercaptanos y ácido sulfhídrico (Tabla 4; Apéndice
5; Figura 5c). Lo anterior se debe a que el aumento de la temperatura trae como
consecuencia un incremento de la velocidad de las reacciones metabólicas
ocasionando que se acelere la descomposición de la materia orgánica (Branco-
Murgel, 1984). En el muestreo de Mayo 2006, los olores putrefactos fueron
mínimos, debido a que las temperaturas detectadas fueron menores con
respecto a Agosto (Tabla 5).
La temperatura afecta la concentración de oxígeno disuelto de un cuerpo
de agua natural, lo cual se refleja en el comportamiento registrado en el Río San
Pedro, en donde se observaron valores bajos de oxígeno disuelto en la mayor
parte de las estaciones de muestreo (Tablas 4 y 5). Debido a lo anterior, la
mayoría de las condiciones críticas relacionadas con la diferencia de oxígeno
disuelto ocurren durante los meses de verano cuando se registran las
temperaturas más altas. La solubilidad del oxígeno es un factor muy importante
debido a que la oxidación biológica aumenta con la temperatura y por lo tanto,
68

Tabla 4.- Parámetros fisico-químicos analizados en el agua superficial del Río San Pedro, correspondiente al primer muestreo realizado
en Agosto del 2005.
Estación de
Muestreo
E1
E1 (*)
E2
E3
E4
E4 (*)
E5
Blanco de Viaje
Blanco de Campo
LD (**).
Flujo
Litros/s
-
-
248
-
-
-
66
T°C
agua
28
28
27
30.6
29
29
28
pH
3.94
3.94
7.72
7.58
7.42
7.42
7.79
Eh
volts
0.529
0.529
0.314
0.378
0.326
0.326
0.377
C.E.
µS/cm
1016
1017
833
803
743
743
294
O.D.
mg/L
6.1
6.1
6.8
6.5
5.4
5.4
7.5
SDT
mg/L
850
842
648
634
526
522
208
(*) = Duplicado de campo
(**) = Límite de Detección
Eh = Potencial Redox (volts), corregido con respecto al Electrodo Normal de Hidrógeno
C.E. = Conductividad Eléctrica (microsiemens/cm)
O.D. = Oxígeno Disuelto
SDT = Sólidos Disueltos Totales
ND = No Detectable.

Tabla 5.- Parámetros fisico-químicos analizados en el agua superficial del Río San Pedro, correspondiente al segundo muestreo
realizado en Mayo de 2006.
Estación de
Muestreo
E1
E1 (*)
E2
E3
E4
E4 (*)
E5
Blanco de Viaje
Blanco de Campo
LD (**)
Flujo
Litros/s
-
-
56.39
-
38.53
-
14.9
T°C
Agua
18.5
18.5
22
29
23
23
18
pH
2.74
2.74
7.01
7.68
7.65
7.65
7.30
Eh
volts
0.613
0.613
0.333
0.328
0.299
0.299
0.392
C.E.
µS/cm
7680
7710
1026
1298
650
657
531
O.D.
mg/L
3.7
3.7
4.9
6.0
6.0
6.0
5.9
SDT
mg/L
5144
5132
556
980
374
376
316
2
4
10
HCO3 -
mg/L

71
la demanda de oxígeno. Otro factor que puede ocasionar el agotamiento del
oxígeno disuelto es la contaminación del agua a través de la descarga de
desechos orgánicos producidos por las actividades domésticas e industriales
(Branco-Murgel, 1984; Connell y Miller, 1984). Es posible que estos dos factores
sean los que originan los valores bajos de oxígeno disuelto que se observaron
en todas las estaciones de muestreo (Tablas 4 y 5).
En lo referente al potencial de Hidrógeno (pH), se pueden apreciar valores
bajos (2.74 a 3.94) en la estación E1 (Camino a Libramiento) en los muestreos
realizados, incrementándose en las estaciones más retiradas como la estación
E5 (San Pedro Palominas) (Tablas 4 y 5). El valor bajo de pH detectado en la
estación E1 se debe a que ha recibido infiltraciones del Depósito Concentradora
Vieja que se localiza dentro del área de la explotación minera (Apéndice 5;
Figura 5b y 5d). La estación E1 representa a este depósito, el cual contiene los
desechos ácidos ferrocupríferos que provenían de la planta de precipitación en
donde se llevaba a cabo la precipitación de cobre en solución como sulfato de
cobre, utilizando chatarra de hierro (Gómez-Álvarez et al., 2004).
El valor bajo de pH también puede provenir como resultado de: (1) la
amplia oxidación de sulfuros a ácido sulfúrico, (2) formación de iones hidrógeno
cuando el hierro II (Fe 2+ ) es oxidado a hierro III (Fe 3+ ) y (3) baja capacidad para
neutralizar los iones hidrógeno debido a las cantidades bajas de carbonatos.
Los efectos perjudiciales de lo desechos ácidos se deben a que pueden afectar
la flora y fauna acuática, así como el deterioro de los suelos destinados a la
agricultura y a la ganadería localizados en áreas aledañas al Río San Pedro.
Adicionalmente, estas condiciones ácidas (pH: 2.74 a 3.94), pueden ocasionar la
disolución de otros minerales que contienen metales pesados que pueden ser
bastante tóxicos para la biota, incluyendo al hombre.
En lo que respecta a la conductividad eléctrica, el valor más alto detectado
se observó en la estación E1 el cual fluctuó de 1016 a 7680 µS/cm. Esto se
puede deber a la alta actividad de los iones hidrógeno (valor bajo de pH) el cual
es un componente mayoritario en los desechos ácidos provenientes de las
infiltraciones del Depósito Concentradora Vieja (Apéndice 5; Figura 5d). Las
características que presentan esta clase de contaminante son la acidez, la
salinidad, la toxicidad metálica y la sedimentación (Gray, 1997). De hecho, se
observaron niveles altos de sólidos disueltos totales en las estaciones E1, E2,
E3 y E4 en Agosto 2005 (526 a 850 mg/L) y en las estaciones E1, E2 y E3 en
Mayo 2006 (556 a 5144 mg/L); siendo mayores en este último. Otra fuente de
sólidos disueltos totales lo constituyen las aguas residuales (aguas negras)
provenientes de la red de alcantarillado de un sector habitacional de la ciudad de
Cananea, que son descargadas directamente en el cauce de este río. Los
valores de conductividad eléctrica tienden a disminuir en las estaciones
restantes en ambos muestreos (Tablas 4 y 5), lo cual puede deberse al factor

72
de dilución que se presenta al recibir aportes de tributarios que descargan en
este río. En relación a la alcalinidad, en la estación E1 se observaron valores
menores a 1 mg/L, lo cual se puede deber a las condiciones ácidas que
prevalecieron en esta estación. Las especies químicas que contribuyen a la
alcalinidad, por ejemplo, carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos, son
neutralizados en presencia de ácido.
Se detectaron valores altos de sulfatos en las estaciones E1, E2 y E3
(321.28 a 2822.05 mg/L) en los dos muestreos realizados (Tablas 4 y 5). La
estación E1 presentó un incremento de sulfatos de alrededor del 84% en Mayo
2006 con respecto al muestreo realizado en Agosto 2005. Los niveles de
sulfatos tienden a disminuir desde la estación E1 a la E5 en un porcentaje mayor
del 88% en ambos muestreos. Esta disminución es posible que se deba a la
formación de fases minerales insolubles como oxyhidroxisulfatos de hierro e
hidroxysulfatos de aluminio. Las fases minerales pueden ser jarosita y
schwermannita (Hudson-Edwards et al., 1999) y alunita, basaluminita y
posiblemente jurbanita (Chapman et al., 1983). Drever (1988) y Bigham et al.
(1990), argumentan que también es posible que cantidades significativas de
sulfatos pueden ser adsorbidos sobre las superficies cargadas positivamente en
condiciones de pH bajo como la que presenta la estación E1 (Camino a
Libramiento). Los sulfatos también pueden disminuir ya que las bacterias sulfato
reductoras los utilizan como aceptores de electrones y los convierten en ácido
sulfhídrico.
Los elevados niveles de sulfatos en el agua superficial del Río San Pedro
tiene su origen debido a la explotación minera que se desarrolla en áreas
aledañas a la corriente formadora de este río (Arroyo Cananea Vieja). Los
yacimientos más importantes que se han localizado en la región de Cananea,
Sonora, corresponden a un pórfido cuprífero y rocas volcánicas (Cendejas-Cruz
et al., 1998); siendo los minerales de interés los sulfuros en mayor proporción,
los cuales tienen un alto contenido de cobre, hierro y azufre (Apéndice 5; Figura
5a). Los procesos metalúrgicos para la producción de cobre (como es el caso de
la región de Cananea, Sonora) a partir de depósitos de minerales sulfurosos,
generan grandes montones de desechos de rocas conteniendo sulfuros con
cantidades significativas de metales pesados (Pagnanelli et al., 2004) (Apéndice
5; Figuras 5a y 5d). El drenado ácido de minas (DAM) es un fenómeno químico
que se origina debido a la oxidación de minerales que contienen sulfuros (como
pirita, FeS2) por el oxígeno atmosférico, causando la oxidación y precipitación de
hierro de acuerdo a las siguientes reacciones (Hudson-Edwards et al., 1999):
FeS2 + 8H2O → Fe 2+ + 2SO4 -2 + 16H + + 14e - (1)
4FeS2 + 14O2 + 4H2O → 4Fe 2+ + 8H + + 8SO4 -2 (2)
FeS2 + 14Fe 3+ + 8H2O → 15Fe 2+ + 2SO4 -2 + 16H + (3)

73
El Fe 2+ producido en las reacciones (1 y 3) es rápidamente oxidado a
Fe 3+ , el cual es fuertemente hidrolizado para formar precipitados en forma de
hidróxidos:
Fe 3+ + 3H2O → Fe(OH)3 + 3H + (4)
La liberación de iones H + y SO4 2- genera un poderoso agente lixiviante
causando la liberación de metales pesados generalmente presentes en los
desechos de jales (Pagnanelli et al., 2004) (Apéndice 5; Figuras 5b y 5d). El
DAM es a menudo caracterizado por altas concentraciones de sulfatos y hierro,
bajo pH y elevadas concentraciones de una gran variedad de metales pesados
y, de esta manera, puede representar un riesgo para el ambiente ecológico (Lu
et al., 2005). Por otra parte, los sulfatos también pueden provenir de fuentes
naturales a través de la lixiviación por el agua de minerales sulfurosos nativos en
donde el azufre es oxidado para producir sulfatos, pero en menor cantidad
comparado con la actividad minera (Hem, 1992). Los resultados del análisis
fisico-químico del agua superficial del Río San Pedro, indican un predominio de
los sulfatos en la mayor parte de las estaciones de muestreo (Tablas 4 y 5). En
base al Diagrama de Piper (Custodio y Llamas, 1996), en Agosto 2005 y Mayo
2006, las aguas fueron clasificadas como aguas sulfatadas cálcicas en la mayor
parte de las estaciones de muestreo (Figura 10).
En lo referente a los cloruros, se observaron valores bajos (8.60 a 50
mg/L) en Agosto 2005 y Mayo 2006, respectivamente. Por lo general, los
cloruros están presentes en todas las aguas naturales pero en bajas
concentraciones e inclusive menores a los niveles de sulfatos y bicarbonatos
(Hem, 1992).
En lo que respecta a los niveles de nitratos (como N), fluctuaron de 0.61 a
2.07 mg/L en Agosto 2005, y de 0.039 a 5.58 mg/L en Mayo 2006; siendo las
estaciones E1 y E2 las que presentaron los valores más altos (Tablas 4 y 5). La
presencia de nitratos (como N) en el agua superficial del río se debe a las
descargas de aguas residuales (aguas negras) de la ciudad de Cananea,
Sonora (Apéndice 5; Figura 5c). Las descargas de aguas negras ricas en
nitrógeno pueden causar problemas de eutroficación y de nitrificación con la
consecuente concentración de nitratos. De hecho, se considera que las aguas
en donde la mayoría del nitrógeno está en la forma de nitratos son consideradas
como una contaminación ocurrida en un largo tiempo (Romero-Rojas, 1999).
Al igual que los nitratos (como N), los sulfuros también presentaron un
incremento en Mayo 2006 (0.60 a 5.92 mg/L) con respecto a Agosto 2005 (ND a
0.88 mg/L). Lo anterior puede estar relacionado con la carga de contaminantes
orgánicos presentes en las aguas residuales y a la descomposición de la materia
orgánica por las altas temperaturas que se presentan en los meses de Mayo y
Junio (Figura 6).

a)
Sulfatadas
cálcicas
Bicarbonatadas
cálcicas
Figura 10.- Clasificación del agua superficial de las estaciones de muestreo (E1, E2, E3, E4 y E5), correspondiente a los
muestreos realizados en: a) Agosto (2005) y b) Mayo (2006), utilizando el Diagrama de Piper.
b)
Sulfatadas
cálcicas

6.1.2 Metales Pesados en Agua Superficial
En las Tablas 6 y 7 se presentan los resultados de metales pesados
detectados en las temporadas de lluvia (Agosto 2005) y sequía (Mayo 2006).
Las concentraciones máximas y minimas en ambas temporadas fueron las
siguientes: Cd (

Tabla 6.- Concentración de metales (mg/L) analizados en el agua superficial del Río San Pedro, correspondiente al primer muestreo
realizado en Agosto del 2005.
Estación de
Muestreo
E1
E1 (*)
E2
E3
E4
E4 (*)
E5
Blanco de Viaje
Blanco de Campo
L.D. (**)
Ca
mg/L
134
140
108
114
90
86
42

Tabla 7.- Concentración de metales (mg/L) analizados en el agua superficial del Río San Pedro, correspondiente al segundo
muestreo realizado en Mayo de 2006.
Estación de
Muestreo
E1
E1 (*)
E2
E3
E4
E4 (*)
E5
Blanco de Viaje
Blanco de Campo
LD (**)
Ca
mg/L
534
529
93
111
45
45
49

78
Las concentraciones son generalmente más altas durante los meses de
sequía e invierno cuando el flujo del río es bajo, debido a que disminuye el
volumen de agua y por lo tanto decrece el efecto de dilución. Aunado a esto, las
concentraciones de sedimento suspendido decrecen lo cual ocasiona que
disminuya el proceso de retención o secuestro de metales pesados.
Contrariamente, el incremento del flujo de agua durante los meses más cálidos
ocasiona la dilución de la concentración de metales pesados debido a los
grandes volúmenes de agua; asimismo, decrece la concentración de metales
disueltos debido a que aumenta el proceso de secuestro y/o retención, en virtud
de que aumenta la concentración del sedimento suspendido (Garbarino et al.,
1995).
Por otra parte, el comportamiento de los metales pesados y su solubilidad
en el agua está fuertemente influenciada por las condiciones del medio
ambiente, especialmente debido a los cambios en las condiciones de pH,
potencial Redox (Eh), fuerza iónica, salinidad, entre otras (Förstner 1979;
Lobban et al., 1985). Esto trae como consecuencia que ciertos metales como el
hierro, el cual es un componente mayoritario en las aguas ácidas ferrocupríferas,
esté fuertemente influenciado por las condiciones del medio ambiente como son
el pH y potencial Redox (Eh). Esto se puede observar en el fuerte contraste
entre el efluente ácido que se descarga en la estación E1 (pH 2.74 a 3.94) y el
efluente alcalino (aguas residuales domesticas) que se descarga en la estación
E2 (pH 7.01 a 7.72), el cual que provoca un incremento de pH (Figuras 11 y 12)
causando la precipitación de hierro como hidróxido, proveendo un substrato para
la adsorción y coprecipitación de metales (Cidu et al., 1997; Herr y Gray 1997;
Hudson-Edwards et al., 1999) (Apéndice 5; Figuras 5b, 5d y 5e):
Fe 3+ + 3H2O → Fe(OH)3 + 3H + (1)
(Ferrihidrita)
Adicionalmente se forman otros precipitados secundarios como
oxihidroxisulfatos de hierro (Bigham et al., 1990; Navarro et al., 2004):
3Fe 3+ + K + + 2SO4 -2 + 6H2O → KFe3(SO4)2(OH)6 + 6H + (2)
(Jarosita)
16Fe 3+ + 2SO4 -2 + 28H2O → Fe16O16(OH)12(SO4)2 + 44H + (3)
(Schwertmannita)
Los precipitados de hierro como hidróxido férrico pueden secuestrar
metales desde la fase acuosa a través de adsorción de la siguiente forma
(Berger et al., 2000):
>FeOH + Zn 2+ → >FeOZn + H + (4)

2- (mg/L)
SO 4
- (mg/L)
N-NO 3
pH
6
5
4
3
2
1
0
10000
1000
100
10
1
14
12
10
8
6
4
2
0
N.R. 250 mg/L)
N.R. (5 mg/L)
N.R. (5-9)
2005
2006
2005
2006
E1 E2 E3 E4 E5
2005
2006
Figura 11.- Variación espacial y temporal de la concentración de pH, SO4 2- y N-NO3 - en
agua superficial. La línea sólida representa la confluencia de las aguas residuales
(aguas negras) en el río. Las líneas punteadas muestran los niveles regulatorios (N.R.)
máximos en la Legislación Mexicana (S.E.D.U.E., 1989).
79
87

Zn (mg/L)
Mn (mg/L)
Fe (mg/L)
Cu (mg/L)
100
10
1
0.1
0.01
100
10
1
0.1
1000
100
10
1
0.1
100
10
1
0.1
0.01
2005
2006
N.R. (5.0 mg/L)
2005
2006
N.R. (0.10 mg/L)
2005
2006
N.R. (0.30 mg/L)
2005
2006
N.R. (1.0 mg/L)
E1 E2 E3 E4 E5
Figura 12.- Variación espacial y temporal de la concentración de Cu, Fe, Mn y Zn en
agua superficial. La línea sólida representa la confluencia de las aguas residuales
(aguas negras) en el río. Las líneas punteadas muestran los niveles regulatorios (N.R.)
máximos en la Legislación Mexicana (S.E.D.U.E., 1989).
80

Donde >FeOH representa un sitio reactivo sobre la superficie del hidróxido
férrico, y FeOZn + representa el mismo sitio complejado con un ion zinc. Esto
puede ser otra de las causas de la disminución de metales pesados en la
columna de agua del río por adsorción y/o coprecipitación durante la
precipitación del hierro (Tablas 6 y 7; Figura 12). Sin embargo, aparte de estos
procesos (adsorción y coprecipitación), la dilución ocasionada por las lluvias
(incluyendo los aportes de sus tributarios), puede favorecer la atenuación de los
niveles de metales en corrientes de aguas afectadas por el drenado ácido de
minas (Chapman et al., 1983). Los procesos antes mencionados
(adsorción/coprecipitación y dilución) pueden ser los causantes de la
disminución de Fe, Cu, Mn y Zn en el Río San Pedro en un porcentaje mayor del
95% en los muestreos realizados, lo cual puede tener un efecto positivo en la
calidad de agua de este río, pero un efecto potencialmente negativo en la
calidad del sedimento (Apéndice 5; Figuras 5e y 5g). Los metales adsorbidos por
los oxihidróxidos de hierro son altamente sensitivos a los cambios de pH-Eh en
la columna de agua, por lo que los metales pueden fácilmente ser liberados a lo
largo del gradiente hidráulico varios kilómetros de la fuente de contaminación, y
consecuentemente llegan a permanecer como fuente de metales tóxicos.
6.1.3. Modelación Geoquímica del Agua (Índice de Saturación)
De los resultados del listado de las fases minerales que se obtuvieron del
programa WATEQ4, únicamente se utilizaron las fases minerales para los
metales Cu, Fe, Mn y Zn que se detectaron en altas concentraciones (Tablas 6 y
7). Los metales Cd y Pb no se incluyeron debido a que se detectaron en
concentraciones menores a su límite de detección en la mayor parte de las
estaciones de muestreo. En las Tablas 8 y 9 se pueden apreciar los resultados
de la modelación del contenido geoquímico, en donde se indican la presencia de
27 fases minerales, de las cuales 17 se encuentran subsaturadas y solamente
10 resultan sobresaturadas. Las fases minerales sobresaturadas son calcocita,
covelita, cupricferrita, calcopirita, goetita, ferrihidrita, magnetita, hematita, pirita y
jarosita-k.
Las aguas superficiales de las estaciones (E1 a E5) se encuentran
altamente subsaturadas con fases minerales que contienen zinc y cobre (Tablas
8 y 9). Las fases minerales de zinc son zincita y sulfato de zinc; mientras que las
fases minerales de cobre son: azurita, antlerita, brocantita, cuprita, calcantita,
calcocianita, dolerofanita, langita, melanterita y tenorita (Figuras 13 y 14). Estas
fases minerales subsaturadas se encuentran en muy bajas concentraciones
(

Tabla 8.- Fases de minerales e índices de saturación calculados por el programa WATEQ4F para agua superficial del Río San
Pedro, en el muestreo realizado en Agosto de 2005.
Fase Mineral Formula E1 E2 E3 E4 E5 Grado
Azurita Cu3(CO3)2(OH)2 -13.02 -.36 -.208 -1.76 -10.10 Subsaturada
Antlerita Cu3(SO4)(OH)4 -8.11 -1.87 -1.93 -4.06 -12.76 Subsaturada
Bonatita Cu2SO4.3H2O -21.52 -20.33 -21.94 -21.33 -30.10 Subsaturada
Brocantita Cu4(SO4)(OH)6 -11.59 -0.732 -.88 -3.80 14.96 Subsaturada
Cuprita Cu2O -11.48 -2.62 -4.56 -4.12 -11.52 Subsaturada
Calcocita Cu2S 9.07 14.59 12.33 - 6.61 Sobresaturada
Covelita CuS 14.23 15.47 15.21 - 13.09 Sobresaturada
Calcantita CuSO4.5H2O -4.32 -7.34 -7.21 -7.77 -11.56 Subsaturada
Calcocianita CuSO4 -9.83 -12.89 -12.60 -12.24 -17.06 Subsaturada
Calcopirita CuFeS2 17.97 21.06 19.66 - 19.04 Sobresaturada
Cupricferrita α-CuFe2O4 .21 20.63 20.59 16.76 18.39 Sobresaturada
Dolerofanita CuOCuSO4 -22.53 -28.58 -27.94 -29.11 -36.18 Subsaturada
Langita Cu4(SO4)(OH)6.2H2O -12.75 -1.98 -1.79 -4.86 -16.12 Subsaturada
Melanterita (Zn, Cu, Fe) SO4.7H2O -4.28 -6.65 -7.54 -7.72 -8.16 Subsaturada
Tenorita CuO -3.94 0.65 .69 -.16 -2.65 Subsaturada
Goetita α-FeO(OH) 3.23 8.64 8.62 7.11 9.17 Sobresaturada
Ferrhidrita Fe(OH)3 -1.27 4.17 4.03 2.58 4.67 Sobresaturada
Hematita Fe2O3 11.47 22.29 22.27 19.26 23.36 Sobresaturada
Magnetita Fe3O4 7.66 23.70 22.76 19.25 24.19 Sobresaturada
Jarosita-K K2Fe6(OH)2(SO4)4 4.99 9.83 9.99 5.76 9.82 Sobresaturada
Pirita FeS2 23.38 22.17 22.80 - 25.77 Sobresaturada
Sulfato Férrico Fe2(SO4)3 -27.47 -39.66 -38.74 -41.21 -41.13 Subsaturada
Pirolusita MnO2 -11.76 -4.29 -2.33 -5.65 -2.57 Subsaturada
Hausmanita Mn3O4 -24.51 -2.67 -.98 -6.64 -2.15 Subsaturada
Sulfato de Mn MnSO4 -9.48 -9.93 -9.80 -10.77 -11.39 Subsaturada
Zincita (Zn, Mn)O -7.88 -.86 -.93 -2.26 -2.21 Subsaturada
Sulfato de Zinc ZnSO4.H2O -6.77 -7.37 -7.30 -8.38 -9.62
Subsaturada

Tabla 9.- Fases de minerales e índices de saturación calculados por el programa WATEQ4F para agua superficial del Río San
Pedro, en el muestreo realizado en Mayo de 2006.
Fase Mineral Formula E1 E2 E3 E4 E5 Grado
Azurita Cu3(CO3)2(OH)2 -18.64 -8.83 -25.31 -40.61 -38.23 Subsaturada
Antlerita Cu3(SO4)(OH)4 -12.37 -10.78 -27.72 -43.66 -40.92 Subsaturada
Bonatita Cu2SO4.3H2O -24.66 -25.31 -37.78 -47.96 -48.71 Subsaturada
Brocantita Cu4(SO4)(OH)6 -18.24 -13.06 -35.26 -56.24 -52.81 Subsaturada
Cuprita Cu2O -17.27 -8.85 -20.31 -29.55 -30.80 Subsaturada
Calcocita Cu2S 5.22 10.46 -.60 -7.78 -8.71 Sobresaturada
Covelita CuS 13.23 13.91 9.38 6.10 6.89 Sobresaturada
Calcantita CuSO4.5H2O -3.77 -9.36 -15.83 -21.65 -20.29 Subsaturada
Calcocianita CuSO4 -9.74 -15.16 -21.29 -27.39 -26.29 Subsaturada
Calcopirita CuFeS2 17.15 21.62 16.69 14.77 13.99 Sobresaturada
Cupricferrita α-CuFe2O4 .315 16.72 10.69 3.50 3.18 Sobresaturada
Dolerofanita CuOCuSO4 -22.84 -33.07 -45.49 -56.84 -54.55 Subsaturada
Langita Cu4(SO4)(OH)6.2H2O -20.33 -14.81 -36.35 -57.89 -54.95 Subsaturada
Melanterita (Zn, Cu, Fe) SO4.7H2O -2.41 -4.82 -7.41 -8.37 -9.19 Subsaturada
Tenorita CuO -6.69 -2.97 -7.96 -13.23 -12.72 Subsaturada
Goetita α-FeO(OH) 2.09 8.45 7.98 6.98 6.53 Sobresaturada
Ferrhidrita Fe(OH)3 -2.07 4.17 3.45 2.66 2.40 Sobresaturada
Hematita Fe2O3 9.15 21.90 20.98 18.97 18.04 Sobresaturada
Magnetita Fe3O4 3.78 23.48 21.55 19.02 16.36 Sobresaturada
Jarosita-K K2Fe6(OH)2(SO4)4 6.10 11.59 8.43 3.77 3.23 Sobresaturada
Pirita FeS2 25.45 25.78 26.92 28.87 29.79 Sobresaturada
Sulfato Férrico Fe2(SO4)3 -21.72 -36.23 -40.24 -45.02 -44.42 Subsaturada
Pirolusita MnO2 -13.71 -6.76 -3.87 -6.72 -4.42 Subsaturada
Hausmanita Mn3O4 -30.50 -7.87 -2.46 -8.14 -5.55 Subsaturada
Sulfato de Mn MnSO4 -8.64 -9.94 -9.82 -12.06 -11.32 Subsaturada
Zincita (Zn, Mn)O -10.22 -2.83 -5.73 -9.27 -9.33 Subsaturada
Sulfato de Zinc ZnSO4.H2O -5.93 -7.82 -12.10 -16.26 -15.58 Subsaturada

Log IAP/KT
Log IAP/KT
20
10
0
-10
-20
-30
-40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
Saturación de Fases
Azurita Antlerita Bonatita Brocantita Cuprita Calcocita Covelita Calcantita
Especies Minerales
Saturación de Fases
Calcocianita Calcopirita Cupricferrita Dolerofanita Langita Melanterita Tenorita
Especies Minerales
E1 E2 E3 E4 E5
E1 E2 E3 E4 E5
Figura 13.- Estimación del estado de saturación en las estaciones de muestreo
(E1 a E5) utilizando el programa WATEQ4F, en el muestreo realizado en
Agosto 2005.
84

Log IAP/KT
Log IAP/KT
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
Saturación de Fases
Azurita Antlerita Bonatita Brocantita Cuprita Calcocita Covelita Calcantita
Especies Minerales
Saturación de Fases
E1 E2 E3 E4 E5
Calcocianita Calcopirita Cupricferrita Dolerofanita Langita Melanterita Tenorita
E1 E2 E3 E4 E5
Especies Minerales
Figura 14.- Estimación del estado de saturación en las estaciones de muestreo
(E1 a E5) utilizando el programa WATEQ4F, en el muestreo realizado en Mayo
2006.
85
94

material particulado o a través de adsorción y/o coprecipitación con Fe(OH)3
seguido de depositación, mas que a través de precipitación de una fase mineral
bién definida (Davis et al., 1991). Estudios realizados demuestran que el Cu y Zn
presentan una gran afinidad por adsorción en los hidróxidos de hierro (Webster
et al., 1998). En el Apéndice 5 (Figuras 5b, 5d, 5e), se pueden apreciar algunas
estaciones del Río San Pedro que presentan capas de óxidos de hierro.
En lo que respecta al Mn, las fases minerales como pirolusita, hausmanita
y sulfato de manganeso se encuentran substauradas con respecto a las aguas
superficiales de las estaciones de muestreo (E1 a E5) (Tablas 8 y 9). Es poco
probable que el Mn (II) esté siendo removido por precipitación de esas fases. Es
posible que esté siendo removido por adsorción sobre la superficie de los
hidróxidos de hierro. El Mn (II) es rápidamente adsorbido sobre la superficie del
oxihidróxido férrico precipitado recientemente a valores de pH cercano al valor
neutro; sin embargo, se requiere que el pH sea mayor de 8.5 para la
precipitación y oxidación del Mn como hidróxido (Foos, 1997). A excepción de la
estaciones E1 y E3, el análisis de DRX no detectó fases minerales de Mn en los
sedimentos del presente estudio (Tabla 13). Esto es posible que se deba a que
es difícil identificar minerales de Mn precipitados recientemente, ya que son
materiales de tamaño fino, pobremente cristalinos y contienen múltiples estados
de valencia (Post, 1999).
Las fases minerales de óxidos e hidróxidos de hierro como ferrihidrita,
hematita, goetita y jarosita-k, se encuentran sobresaturadas (Tablas 8 y 9).
Resultados similares se han reportado en otros estudios (Davis et al., 1991;
Foos, 1997; Navarro et al., 2004). Cuando los desechos ácidos provenientes de
la oxidación de sulfuros (por ejemplo pirita, FeS2) se mezclan río abajo con
tributarios o aguas alcalinas, como es el caso del Río San Pedro (estaciones E1
y E2), causa la neutralización y dilución, originando la precipitación de coloides
de Fe y Al (Chapman et al., 1983; Stumm y Morgan, 1996). Los coloides
formados pueden adsorber y/o coprecipitar metales traza disueltos en el acarreo
ácido (Kimball et al., 1995; Schemel et al., 2000). Los resultados son altas
concentraciones de metales en esos precipitados de color ocre (Dinelli y Tateo,
2002). Investigaciones previas han mostrado que metales como Cu, Pb, Cd, Co,
Ni, etc., pueden ser adsorbidos en los óxidos e hidróxidos de hierro (Parkman et
al., 1999; Lu et al., 2005). Los precipitados de hierro incluyen algunas fases
minerales como goetita, jarosita-k, ferrihidrita y schwertmannita (Nordstrom y
Alpers, 1999; Bigham y Nordstrom, 2000); lo cual ocasiona la formación de
precipitados con coloraciones amarillas y naranja. Esta interpretación también es
confirmada en el presente estudio debido a la presencia de capas gruesas de
color amarillo en los sedimentos de las estaciones E1, E2 y E3 (Apéndice 5;
Figuras 5b, 5d y 5e). Los precipitados de hierro encontrados en los desechos
ácidos son principalmente oxihidroxisulfatos y óxidos-hidróxidos de Fe (III), que
parecen ser geles férricos estructuralmente amorfos y pobremente ordenados
(Webster et al., 1998; Hudson-Edwards et al., 1999).
86

87
El análisis de DRX de los sedimentos del Río San Pedro, detectó la
presencia de hematita, goetita, jarosita- k y posiblemente ferrhidrita y
schwertmannita (Tabla 13). Estas dos últimas fases de minerales no fueron
detectadas en el presente estudio, debido a que los hidróxidos de Fe (III) son en
su mayor parte no detectables por DRX, debido a la baja intensidad de sus picos
y por estar generalmente en fases menores en relación a la composición total de
la muestra (Dold y Fontboté, 2001). Schwertmannita es un oxihidroxisulfato de
hierro (Fe16O16(OH)12-10(SO4)2-3), mientras que ferrhidrita es un óxido de hierro
(Fe(OH)3); ambos son hidróxidos pobremente cristalinos (Yu et al., 1999; Dold y
Fontboté, 2001). Goetita y jarosita-k son fases secundarias bién cristalizadas y
son fácilmente detectadas por DRX (Dold y Fontboté, 2001).
Los oxihidróxidos de hierro son caracterizados por tener una gran área
superficial específica. Estas fases sólidas juegan un papel importante en el
transporte y atenuación de metales, regulando su concentración a través de
procesos de adsorción y desorción (Webster et al., 1998). La afinidad de los
precipitados de hidróxidos de hierro con respecto a metales es la siguiente:
Pb>Cu> Zn> Cd> Co> Sr> Mg (Jackson, 1998). La estabilidad de las fases
secundarias de minerales ricos en hierro es controlada por el pH, por lo que
estas fases minerales pueden parcialmente ser disueltas bajo condiciones de pH
bajos. Estudios realizados por Lu et al. (2005), han reportado que As, Cu y Zn
son enriquecidos en los óxidos de hierro por adsorción y co-precipitación, y
podrían ser re-liberados al medio ambiente vía desorción o disolución cuando el
pH sea bastante bajo. En base al estudio de modelación geoquímica del agua
superficial del Río San Pedro, los valores bajos en el índice de saturación de las
fases minerales que contienen cationes como Cu, Fe, Mn, Zn y aniones como
sulfatos, carbonatos y óxidos, indican que el agua presenta una capacidad
potencial para disolver estas fases minerales y con ello incrementar en mayor
grado la carga de metales pesados tóxicos y sulfatos en las aguas superficiales
de este río.
6.1.4 Análisis de Correlación en Agua Superficial
El grado de correlación entre metales traza y otros constituyentes
mayores son frecuentemente utilizados para indicar el origen de los metales
(Windom et al., 1989). El análisis de correlación revela la estrecha relacion entre
elementos individuales, lo cual sugiere que procesos similares determinan el
comportamiento de todos los metales (Baptista et al., 2006). El coeficiente de la
matriz de correlación de Pearson entre los contenidos de los parámetros
evaluados en el agua superficial es reportado en las Tablas 10 y 11. Se puede
apreciar que en Agosto 2005, los metales Cd, Cu, Mn y Zn presentan
correlaciones fuertemente positivas con los sulfatos, cloruros y nitratos (como
N). Los metales que presentaron correlaciones positivas entre si fueron Cd, Cu,
Mn y Zn (r: 0.86 a 0.91). Los metales Pb y Fe presentaron correlaciones
negativas o muy pobres con respecto a sulfatos, cloruros y nitratos (como N), así
como con Cd, Cu, Mn y Zn (Tabla 10). Bicarbonatos y sulfuros no muestran

Tabla 10.- Matriz de Coeficiente de Correlación de Pearson mostrando la relación entre los componentes analizados en el agua
superficial del Río San Pedro, en el muestreo realizado en Agosto de 2005.
pH
Eh C.E. O.D. SDT HCO3 - Cl -
SO4 = NO3 -
pH 1.00
Eh -0.93 1.00
C.E. -0.61 0.39 1.00
O.D. 0.34 -0.08 -0.63 1.00
SDT -0.68 0.49 0.99 -0.54 1.00
HCO3 -
0.84 -0.85 -0.66 0.01 -0.76 1.00
Cl -
-0.79 0.77 0.21 0.20 0.31 -0.72 1.00
SO4 2-
-0.66 0.47 0.98 -0.48 0.99 -0.77 0.34 1.00
NO3 -
-0.96 0.80 0.80 -0.53 0.84 -0.81 0.66 0.82 1.00
S 2-
0.23 -0.09 -0.13 0.82 -0.05 -0.28 0.18 0.03 -0.28 1.00
Cd -0.80 0.64 0.68 -0.11 0.74 -0.84 0.83 0.77 0.83 0.19 1.00
Cu -0.98 0.93 0.61 -0.21 0.70 -0.91 0.84 0.69 0.93 -0.06 0.86 1.00
Fe -0.14 0.39 -0.59 0.81 -0.46 -0.21 0.59 -0.43 -0.14 0.46 0.12 0.21 1.00
Mn -0.86
Pb
Zn
0.23
-0.86
S 2-
Cd Cu Fe Mn Pb Zn
0.81 0.78 -0.18 0.86 -0.98 0.66 0.87 0.88 0.17 0.87 0.91 0.04 1.00
-0.04 0.14 0.03 0.14 -0.10 -0.55 0.13 -0.20 0.22 -0.39 -0.21 -0.24 0.08 1. 00
0.81 0.76 -0.12 0.84 -0.98 0.71 0.85 0.87 0.21 0.89 0.92 0.09 0.99 0.02 1.00

Tabla 11.- Matriz de Coeficiente de Correlación de Pearson mostrando la relación entre los componentes analizados en el agua
superficial del Río San Pedro, en el muestreo realizado en Mayo de 2006.
pH
Eh C.E. O.D. SDT HCO3 -
Cl -
SO4 = NO3 -
S 2-
Cd Cu Fe Mn Pb Zn
pH 1.00
Eh -0.93 1.00
C.E. -0.98 0.91 1.00
O.D. 0.55 -0.43 -0.42 1.00
SDT -0.98 0.91 1.00 -0.38 1.00
HCO3 -
0.96 -0.91 -0.97 0.41 -0.97 1.00
Cl -
0.15 -0.26 -0.09 0.26 -0.09 -0.07 1.00
SO4 2-
-0.98 0.91 0.99 -0.38 0.99 -0.98 -0.05 1.00
NO3 -
-0.97 0.91 0.99 -0.37 0.99 -0.99 -0.01 0.99 1.00
S 2-
-0.27 -0.05 0.21 -0.74 0.18 -0.15 0.04 0.17 0.16 1.00
Cd -0.99 0.91 0.99 -0.51 0.99 -0.97 -0.12 0.99 0.98 0.28 1.00
Cu -0.99 0.91 0.99 -0.53 0.98 -0.98 -0.06 0.98 0.98 0.29 0.99 1.00
Fe -0.99 0.91 0.99 -0.50 0.99 -0.96 -0.13 0.99 0.98 0.27 1.00 0.99 1. 00
Mn -0.99 0.92 0.99 -0.48 0.99 -0.97 -0.12 0.99 0.99 0.24 1.00 0.99 1.00 1.00
Pb -0.98 0.92 0.99 -0.38 0.99 -0.95 -0.16 0.99 0.99 0.16 0.99 0.98 0.99 0.99 1.00
Zn -0.99 0.91 0.99 -0.51 0.99 -0.97 -0.11 0.99 0.98 0.28 1.00 1.00 1.00 1.00 0.98 1.00

90
correlación con los metales estudiados. Con respecto a Mayo 2006, se observó
una correlación fuertemente positiva de los seis metales analizados con respecto
a sulfatos y nitratos (como N) (r ≥ 0.98). A diferencia con respecto a Agosto
2005, se observó una correlación negativa o muy pobre de los cloruros y
metales (Tabla 11). Los seis metales presentaron una correlación positiva entre
si (r ≥ 0.99). Las matrices de correlación indican que la mayor parte de los
metales muestran un fuerte grado de asociación entre si, indicando que es
posible que provengan de la misma fuente y/o origen, en este caso, derivada de
la contaminación que se presenta en las áreas aledañas al Río San Pedro. Por
otra parte, la examinación de la matriz de correlación provee un indicio acerca
de la sustancia acarreadora y la asociación química de metales en la cuenca
(Förstner y Wittmann, 1981; Data y Subramanian, 1998). En el presente estudio,
la mayor parte de los metales presentó una correlación fuertemente positiva con
los aniones (SO4 = y N-NO3 - ), lo cual indica que la principal asociación química es
en la forma de nitratos y sulfatos, predominando esta última.
6.1.5 Calidad del Agua Superficial del Río San Pedro
Con el objeto de evaluar la calidad del agua superficial de este río, se
compararon los resultados obtenidos de los parámetros analizados en los
muestreos realizados en Agosto 2005 y Mayo 2006, con los Criterios Ecológicos
de Calidad de Agua para Diferentes Usos (abastecimiento de agua, riego
agrícola, pecuario y protección de la vida acuática de agua dulce) establecidos
en México (S.E.D.U.E., 1989) (Apéndice 2; Tabla 2b). En la Tabla 12, se
presentan los resultados de las estaciones de muestreo que excedieron cuando
menos una vez los límites máximos de calidad de agua para diferentes usos. Es
importante resaltar que las concentraciones de metales pesados detectadas en
la estaciónes: E1 (Cd, Cu, Fe, Mn, Pb, Zn), E2 (Cd, Cu, Fe, Mn), E3 (Fe, Mn,
Pb), E4 y E5 (Mn, Fe), excedieron en varios ordenes de magnitud los valores
máximos permisibles establecidos en los Criterios de Calidad de Agua. Los
niveles de sulfuros, sulfatos y sólidos disueltos totales también presentaron un
comportamiento similar al de los metales. La estación E1 (Camino a
Libramiento) también presentó valores bajos de pH y oxígeno disuelto en los
muestreos realizados, muy por debajo del valor recomendado en los Criterios de
Calidad de Agua. Los límites máximos establecidos para uso en riego agrícola y
pecuario también fueron excedidos, específicamente de metales (Cd, Cu, Fe) y
sulfatos. Esto puede ser bastante perjudicial ya que este río es considerado una
de las principales fuentes de recarga del acuífero que abastece de agua a la
ciudad de Cananea, como fuente de abastecimiento de agua para las
poblaciones que se localizan a lo largo de su cauce, incluyendo las actividades
agrícolas y ganaderas que se desarrollan en la frontera entre el Estado de
Sonora (México) y el Estado de Arizona (USA), por lo que debe considerarse un
foco de atención en el cual se deben centrar investigaciones posteriores.

Tabla 12.- Estaciones de muestreo localizadas en el Río San Pedro, que excedieron cuando menos una
vez los límites máximos establecidos en los Criterios Ecológicos de Calidad de Agua para Diferentes Usos
(CE-CCA-001/89), en los muestreos realizados en Agosto (2005) y Mayo (2006) (*).
Parámetro
Temperatura
Potencial de Hidrógeno (pH)
Conductividad Eléctrica
Oxígeno Disuelto
Alcalinidad (como HCO3 - )
Cloruros
Sulfatos
Sólidos Disueltos Totales
Nitratos (como N)
Sulfuros
Cadmio
Cobre
Hierro
Manganeso
Plomo
Zinc
Fuente de
Abastecimiento
de Agua
-
1
x
1
xx
xx
1, 2, 3
1, 2, 3,4
1
1, 2, 3, 5
1, 2
1, 2
1, 2, 3, 5
1, 2, 3, 4, 5
1, 3
1
Riego
Agrícola
-
1
x
x
x
xx
1, 2, 3, 4
x
x
x
1, 2
1, 2, 3, 5
1, 2
x
xx
1
Pecuario
-
x
x
x
x
x
1, 2, 3, 4, 5
xx
xx
x
1, 2
1, 2, 3
x
x
1
xx
(*) = Los números son las estaciones de muestreo (E1, E2, E3, E4 y E5) localizadas en el río.
(x) = Los Criterios de Calidad de Agua no contemplan valores límites para este parámetro.
(xx) = No excedió los límites establecidos en Los Criterios de Calidad de Agua.
Protección de la
Vida Acuática
de Agua Dulce
-
x
x
1, 2
x
xx
1, 2, 3, 4, 5
x
x
1, 2, 3, 4, 5
x
x
1, 2, 3, 5
x
x
x

6.2.1 Análisis Mineralógico.
6.2 Sedimento Superficial
Para el estudio de microscopía se seleccionó la estación E1 (Camino a
Libramiento), debido a que se encuentra localizada a una distancia más proxima
a la fuente de contaminación (Depósito “Concentradora Vieja”), la cual se
encuentra dentro del área de explotación minera (Figura 5). Las características
físicas del sedimento de la estación E1 colectados en Agosto 2005 y Mayo 2006,
indican un sedimento de tonos rojizos lo cual indica la presencia de abundantes
óxidos de hierro, y su procedencia a partir de una zona de oxidación
supergénica (Apéndice 5; Figura 5d). Al microscopio se observa que la mayor
parte de los granos minerales se sitúan en un tamaño de 0.5 - 3 mm; pero debe
tomarse en cuenta que esta granulometría no es representativa del total de la
muestra puesto que fué lavada y preconcentrada. Se observó la presencia de
varios minerales metálicos los cuales, en orden de abundancia relativa, se
refieren a: goetita, pirita, calcopirita, magnetita, covelita, eventual calcocita y
molibdenita (Figuras 15 y 16). De estos, calcopirita, covelita y calcocita son los
minerales de cobre más comunes; asimismo es notable la presencia de
molibdenita la cual ocurre en granos aislados (Figura 15).
La calcopirita se encuentra en forma de granos aislados, pero también
formando granos mixtos con ganga transparente o incluído en la ganga y,
raramente, como granos mixtos con calcopirita (Figura 15). La covelita es mucho
más común que calcocita y se observa comúnmente como pequeñas películas
de depósito o de reemplazamiento alrededor de la calcopirita. En ocasiones la
novelita se observa como delgadas películas de reemplazamiento alrededor de
calcopirita. La magnetita se ubica en granos separados, y siempre se encuentra
parcialmente transformada a hematita por el proceso de martitización (Figura
16). En base a las secciones estudiadas se realizan algunas observaciones:
1. La covelita y la calcocita son sulfuros secundarios que proceden de la
transformación parcial de pirita y calcopirita, como finas películas alrededor
de los mismos. El origen de estos sulfuros es por aguas meteóricas, que
lixiviaron y reemplazaron parcialmente calcopirita y pirita hidrotermales.
2. La presencia de sulfuros no indica que estos se formaron en el lugar del
sedimento sino que más bien, son producto del arrastre mecánico a partir de
una zona mineralizada en Cu y Mo; o bien y, más probablemente, de una
acumulación de material molido, como pudiera ser una presa de jales.
A partir de lo anterior se infiere que la presencia de estos minerales en el
sedimento es estrictamente mecánica y no de orígen químico, por lo que los
mismos deberán disminuír aguas abajo del río.
92

c)
a)
c)
a)
100 µ
100 µ
Figura 15.- Resultados del estudio de microscopía del sedimento de la estación E1. a) Grano de Molibdenita al centro; b) Grano
individual de Pirita; c) Calcopirita incluida en ganga no metálica; d) Inclusión de Calcopirita en Pirita.
d)
b)
d)
100 µ
50 µ

a)
c)
50 µ
50 µ
Figura 16.- Resultados del estudio de microscopía del sedimento de la estación E1. a) Grano de Covelita; b) Película de Covelita
alrededor de Calcopirita; c) Película de Covelita alrededor de Pirita; d) Magnetita transformada a Hematita por Martitización.
b)
d)
50 µ
50 µ

95
En la Tabla 13, se pueden apreciar los resultados del análisis de
Difracción de Rayos X (DRX) realizados en los sedimentos de las estaciones de
muestreo (E1 a E5). Los resultados indican que los sedimentos consisten
principalmente de cuarzo, aluminosilicatos (albita, ilita, muscovita, microclina),
óxidos y sulfatos de cobre y hierro. Puede observarse que los sedimentos de las
estaciones (E1 a E5) presentan los componentes mineralógicos principales,
normalmente cuarzo, albita, ilita, muscovita, microclina y hematita. Los minerales
secundarios incluyen goetita, jarosita-k, y probablemente schulenbergita y
metahomanita. Estos minerales son formados por precipitación de los desechos
ricos en metales, derivados de los procesos del drenado ácido de mina. En la
Figura 17 se puede apreciar el difractograma obtenido por DRX de la estación
E1 (Camino a Libramiento).
6.2.2 Análisis Granulométrico (Distribución del Tamaño de Partícula).
Uno de los factores más significativos que controlan la capacidad del
sedimento (suspendido y depositado) para retener constituyentes inorgánicos es
el tamaño de partícula (Horowitz, 1985; De Gregori et al., 1996). La investigación
de la distribución del tamaño de partícula es importante para el entendimiento de
las condiciones geohidrológicas y ambientales de sedimentación, y los procesos
de enriquecimiento de un determinado componente (por ejemplo metales) en un
río (Pedreros et al., 1996; Liu et al., 2006). En el presente estudio, los datos
obtenidos a partir del análisis granulométrico se graficaron para obtener la
información necesaria para el cálculo de los siguientes parámetros estadísticos:
mediana (md), tamaño promedio (mz), desviación estándar (DE), sesgo (sk) y
kurtósis (kg), con su respectiva clasificación según los límites propuestos por
Folk (1980). En Agosto 2005, las estaciones E2, E3 y E4 contienen sedimentos
clasificados como grava arenosa, caracterizados según su tamaño promedio
como arenas muy gruesas con un factor de -1.27 a -0.63 Φ (phi) (Tabla 14).
Contienen más del 48% de arena, más del 24% de grava y menos del 2% entre
limos y arcillas. Son definidos como muy mal homogeneizados con un
coeficiente de desviación de 1.36 a 1.98 Φ. Según su simetría, los sedimentos
de estas estaciones van de muy asimétricos hacia los gruesos hasta casi
simétricos con un coeficiente de -0.18 a 0.043 Φ. Los sedimentos de estas
estaciones son mesocúrticos a leptocúrticos con valores que fluctúan de 0.918 a
1.26 Φ.
Las estaciones E1 y E5, presentaron características texturales muy
similares (Tabla 14). Contienen sedimentos clasificados como arena limosa y
arena lodosa, caracterizados según su tamaño promedio como arenas finas a
muy finas con un factor de 2.83 a 3.28 Φ. La estación E1 contiene más del 55%
de arena y más del 44% de limo y arcillas; mientras que la estación E5 contiene
más del 9% de limo y arcilla, y más del 90% de arena (Tabla 14). Son definidos

Tabla 13.- Estudio mineralógico de los sedimentos superficiales del Río San Pedro, a través de Difracción de Rayos X.
Mineralogía
Cuarzo
Albita
Ilita
Moscovita
Microclina
Abswurmbachita
Pseudomalaquita
Schulenbergita
Óxidos (Cu, Mn, Pb)
Jarosita-k
Hematita
Goetita
Metahomanita
Formula
SiO2
NaAlSi3O8
KAl2Si3AlO10(OH)2
KAl2AlSi3O10(OH, F)2
KAlSi3O8
Cu 2+ Mn6 3+ [O8/SiO4]
Cu5(PO4)2(OH)4
(Cu, Zn)7(SO4, CO3)2(OH)10.3H2O
CuO, Cu2O, CuOCuSO4 , MnO2.XH2O
(K, H3O)Fe3(SO4)2(OH)6
Fe2O3
FeO(OH)
Fe2 3+ (SO4)2(OH)2.3H2O
E1
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Estaciones de Muestreo
E2
x
x
x
x
x
x
x
E3
x
x
x
x
x
x
x
E4
x
x
x
x
x
x
x
E5
x
x
x
x
x

(3)
(8, 9)
(5)
(3)
(1)
(7)
(3)
(1)
(4)
(2)
(5)
(6)
(3)
(1)
(1) Cuarzo
(2) Albita
(3) Ilita
(4) Microclina
(5) Jarosita
(6) Hematita
(7) Goetita
(8, 9) Probable Schulenbergita y
Metahomanita
Figura 17.- Resultados del análisis de Difracción de Rayos X realizado en el sedimento de la estación E1 (Camino
a Libramiento).

Tabla 14.- Parámetros sedimentológicos analizados en el sedimento superficial de las estaciones de muestreo (E1 a E5) del Río
San Pedro, correspondiente a los muestreos realizados en Agosto (2005) y Mayo (2006).
Parámetro
Mediana (Md)
Media (Mz)
D.E. (*)
Sesgo (Sk)
Kurtósis (Kg)
% Grava
% Arena
% Limo
% Arcilla
% Limo + Arcilla
Granulometría
E1
3.60
3.28
2.95
-0.132
0.902
-
55.47
39.34
5.19
-
Arena
Limosa
(*) = Desviación Estándar
E2
-0.6
-0.63
1.36
0.043
1.26
37.24
61.25
-
-
1.51
Grava
Arenosa
Agosto (2005)
E3
-1.0
-1.27
1.98
-0.215
0.918
51.02
48.41
-
-
0.57
Grava
Arenosa
E4
-0.15
-0.16
1.47
-0.18
1.19
24.75
74.44
-
-
0.81
Grava
Arenosa
E5
2.80
2.83
1.06
0.363
1.56
-
90.53
5.57
3.9
-
Arena
Lodosa
E1
3.0
3.1
3.1
0.007
0.969
-
60.45
33.20
6.35
-
Arena
Limosa
E2
-1.0
-0.97
1.47
0.068
1.03
48.03
51.04
-
-
0.93
Grava
arenosa
Mayo (2006)
E3
0.20
0.70
2.06
0.27
1.21
18.38
69.04
-
-
12.58
Arena
Lodosa
Gravosa
E4
0.95
1.08
1.14
0.138
0.948
2.80
93.83
-
-
3.37
Arena
Ligeramente
Gravosa
E5
-0.70
-0.63
1.42
0.145
0.995
38.87
59.66
-
1.47
-
Arena
Lodosa

99
como mal homogeneizados a muy mal homogeneizados con una desviación
estándar que fluctuó de 1.06 a 2.95 Φ. En lo que respecta a su simetría, estos
sedimentos van de muy asimétricos hacia los finos hasta casi simétricos con un
coeficiente de -0.132 a 0.363 Φ. Los sedimentos van de mesocúrticos a muy
leptocúrticos con valores que fluctúan de 0.902 a 1.56 Φ.
En relación al muestreo realizado en Mayo 2006, las estaciones E1, E3, E4
y E5 presentaron características texturales muy similares (Tabla 14). Son
sedimentos clasificados como arenas en diversas modalidades (limosa, lodosa
gravosa, ligeramente gravosa y lodosa), caracterizadas según su tamaño
promedio como arena muy fina hasta arena muy gruesa con un factor de -0.63 a
3.1 Φ. Contienen más del 59% de arena, menos del 39% de grava y menos del
13% entre limos y arcillas. Los sedimentos de estas estaciones son definidos
como muy mal homogeneizados con un coeficiente de desviación de 1.14 a 3.1
Φ. En base a su simetría, van de casi simétricos hasta asimétricos hacia los finos,
con un coeficiente de 0.007 a 0.27 Φ. Los sedimentos son mesocúrticos a
leptocúrticos con valores que fluctúan de 0.948 a 1.21 Φ. La estación E2 contiene
sedimentos clasificados como grava arenosa, caracterizados según su tamaño
promedio como arenas muy gruesas. Contiene más del 51% de arena, más del
48% de grava y menos del 1% entre limos y arcillas. Es definido como un
sedimento mal homogeneizado con un coeficiente de desviación de 1.47 Φ.
Según su simetría, es casi simétrica (0.068 Φ) y es mesocúrtico (1.03 Φ).
Se observó que más del 70% de los sedimentos están mal
homogeneizados a muy mal homogeneizados, por lo que es posible que la
presencia de limo y arcilla sea la responsable en la pobre homogenización en
algunas de los sedimentos, específicamente en las estaciones E1 y E3. La mayor
parte de los sedimentos están positivamente sesgados, lo cual indica una
abundancia de sedimentos de tamaño fino respecto al tamaño promedio.
Observaciones similares se han reportado en otros estudios (Sing y Bardway,
1991; Datta y Subramanian, 1998).
En términos generales, el Río San Pedro, a diferencia de otros cuerpos de
agua que poseen energía relativamente constante como lagos y lagunas, y que
texturalmente poseen características arena limosa y limo arenosa, su material
sedimentario tiene condiciones texturales gravosas, predominando la grava
arenosa en la mayor parte de las estaciones de muestreo. En estaciones como la
E1, la corriente del río no es suficientemente fuerte por lo que no arrastra los
sedimentos finos, lo cual redunda en la depositación de materiales como limos y
arcillas. Por otra parte, las estaciones E2, E3, E4 y E5, presentan sedimentos
más gruesos que reflejan en cierta forma la influencia de las corrientes más
fuertes del río.

6.2.3 Parámetros Fisico-Químicos en Sedimento
100
En las Tablas 15 y 16 se pueden apreciar los resultados obtenidos del
análisis fisico-químico del sedimento en los muestreos realizados en Agosto 2005
y Mayo 2006. En lo referente al pH, la mayor parte de las estaciones (E1 a E4)
presentaron valores bajos de pH en ambos muestreos (2.95 - 6.84), siendo la
estación E1 la que presentó el valor mínimo (2.95 - 3.26), y la estación E5 el valor
máximo (7.27 - 7.52). La estación E1 recibe directamente las infiltraciones ácidas
que provienen del Depósito Concentradora Vieja (Apéndice 5; Figuras 5b y 5d).
Los valores bajos de pH que prevalecen en el cauce del río, es la principal causa
de los valores bajos de carbonatos en Agosto (ND - 0.42%) y en Mayo (ND -
0.78%). Los desechos ácidos tiene la capacidad de neutralizar la mayor parte de
los minerales carbonatados presentes en el sedimento. Observaciones de campo
demuestran la presencia de sedimentos de color amarillo a negro y un ligero olor
putrefacto (posible presencia de ácido sulfhídrico), por lo que es posible que
estos se encuentren en un ambiente oxidante a ligeramente reducido, como lo
demuestran los valores de potencial Redox (Eh) (0.056-0.577 volts) (Tablas 15 y
16) (Apéndice 5; Figuras 5d, 5e y 5f).
En lo referente a la materia orgánica, los niveles de concentración
fluctuaron de 0.23 a 0.87% en Agosto 2005 y de 0.09 a 1.54% en Mayo 2006,
siendo mucho más altos en este último. Las estaciones E1 y E2 presentaron los
valores más altos (0.87 - 1.54%) y la estación E5 el valor más bajo (0.09%). El
comportamiento de la materia orgánica puede estar supeditado a los flujos de
las descargas de aguas negras povenientes de la ciudad de Cananea, asi como
a factores climatológicos (temperatura, precipitación, evaporación) y dilución.
Los niveles de nitratos (como N) presentaron valores de no detectable a
8.32 µg/g en Agosto 2005 y de 1.74 a 111.68 µg/g en Mayo 2006. El
comportamiento que presentaron en ambos muestreos es muy similar al que se
observó en el agua superficial; es decir, los valores más altos (4.66 - 111.68
µg/g) se detectaron en Mayo, específicamente en las estaciones E1 y E2.
Algunas observaciones de este parámetro se han presentado en la discusión de
los resultados obtenidos en el agua superficial.
En lo que respecta a sulfatos, la concentración global en ambos
muestreos varió de de 0.22 a 5.63%; siendo la estación E1 la que presentó el
valor más alto (4.51 - 5.63%). Las estaciones (E2 a E5), presentaron las
concentraciones más bajas de sulfatos, siendo muy similar en los muestreos
realizados en Agosto 2005 (0.31 a 0.60%) y Mayo 2006 (0.22 - 0.91%) (Tablas
15 y 16). Asimismo, se observó una reducción de alrededor del 90% en el
contenido de sulfatos en las estaciones (E2 a E5) en ambos muestreos, con
respecto a la estación E1. Como se mencionó al principio, la estación E1 recibe
infiltraciones ácidas con altos niveles de sulfatos (Tablas 4 y 5) (Apéndice 5;
Figuras 5d y 5e).

Tabla 15.- Parámetros analizados en el sedimento superficial del Río San Pedro, correspondiente al muestreo realizado
en Agosto de 2005.
Estación
E1
E1 (*)
E2
E3
E4
E4 (*)
E5
pH
3.26
3.26
5.52
6.91
7.05
7.05
7.52
(*) = Duplicado de campo.
ND = No Detectable
Eh
(volts)
0.545
0.545
0.414
0.410
0.386
0.386
0.381
Color
Amarillo
Amarillo
Amarillo/Negro
Amarillo/Negro
Amarillo/Café
Amarillo/Café
Café
CaCO3
(%)
ND
ND
ND
ND
ND
ND
0.42
Materia
Orgánica
(%)
0.87
0.87
0.34
0.34
0.23
0.23
0.44
N-NO3 -
(µg/g)
8.32
8.74
ND
0.63
1.05
0.90
2.43
Sulfatos
(%)
5.63
5.52
0.60
0.71
0.31
0.30
0.51
Azufre
(%)
2.07
1.91
0.20
0.24
0.25
0.25
0.12
Sulfuros
(%)
0.022
0.018
0.031
0.039
0.031
0.035
0.048

Tabla 16.- Parámetros analizados en el sedimento superficial del Río San Pedro, correspondiente al segundo
muestreo realizado en Mayo de 2006.
Estación
E1
E1 (*)
E2
E3
E4
E4 (*)
E5
pH
2.95
2.95
6.93
5.97
6.84
6.84
7.27
(*) = Duplicado de campo.
ND = No Detectable
Eh
(volts)
0.577
0.577
0.048
0.261
0.056
0.056
0.259
Color
Amarillo
Amarillo
Amarillo/Negro
Amarillo/Negro
Amarillo/Negro
Amarillo/Negro
Café/Negro
CaCO3
(%)
ND
ND
0.21
0.20
0.78
0.76
1.03
Materia
Orgánica
(%)
1.54
1.54
0.21
1.0
0.40
0.36
0.09
N-NO3 -
(µg/g)
111.68
110.30
4.66
1.74
2.15
2.29
4.33
Sulfatos
(%)
4.51
4.73
0.58
0.91
0.50
0.45
0.22
Azufre
(%)
1.63
1.62
0.20
0.35
0.24
0.24
0.04
Sulfuros
(%)
0.01
0.01
ND
ND
0.016
0.014
ND

103
Los niveles de azufre en ambos muestreos fluctuaron de 0.04 a 2.07%,
observándose una disminución gradual en el cauce del río desde la estación E1
a la E5. La estación E1 presentó los valores más altos de azufre en ambos
muestreos (1.63 - 2.07%), mientras que la estación E5 presentó los valores más
bajos (0.04 - 0.12%). A excepción de la estación E1, los niveles de azufre fueron
muy similares en las estaciones restantes (E2 a E5) en ambos muestreos. Con
respecto a sulfuros, los niveles más altos se detectaron en Agosto 2005 (0.022 -
0.048%), mientras que los valores mínimos corresponden al muestreo de Mayo
2006 (ND - 0.01%) (Tablas 15 y 16).
En términos generales, se puede apreciar que existe una disminución
gradual de la concentración de la mayoría de los parámetros analizados en el
sedimento (materia orgánica, sulfatos, azufre, nitratos (como N)) lo cual se
puede deber al factor de dilución que se presenta en el cauce del río, debido al
aporte de aguas limpias de sus tributarios.
6.2.4 Metales Totales en el Sedimento
En el presente estudio, la concentración total de cada metal es referido
como la suma de cada metal extraído de la fracción No Residual
(Intercambiable, Carbonatos, Óxidos de Fe y Mn, y Materia Orgánica/Sulfuros) y
Residual del sedimento. La concentración total de metales detectados en los
sedimentos en Agosto 2005 y Mayo 2006 fue de acuerdo al siguiente orden de
mayor a menor concentración: Fe>Cu>Mn>Zn>Pb>Cd, respectivamente (Tablas
17 y 18); detectándose en mayor concentración en el sedimento que en el agua.
Se observó que la mayoría de los metales presentó un incremento en su
concentración en Mayo 2006 con respecto a Agosto 2005. En las Figuras 18 y
19, se puede apreciar el comportamiento de la concentración de metales totales
en cada una de las estaciones de muestreo, observándose que a excepción de
Mn y Zn, ésta decrece notablemente con respecto a las fuentes de
contaminación (minera y urbana).
6.2.5 Metales Pesados en las Fracciones Geoquímicas
La distribución de metales en las fracciones geoquímicas en sedimentos
se presenta en las Tablas 17 y 18. En la fracción I (Intercambiable), las
concentraciones mínimas y máximas fueron las siguientes: Cd y Pb (

Tabla 17.- Concentración de metales (µg/g, base seca) en las fracciones geoquímicas del sedimento del Río San Pedro, correspondiente al
muestreo realizado en Agosto de 2005.
Estación Fracción Cd Cu Fe Mn Pb Zn
E1 I Intercambiable

Tabla 18.- Concentración de metales (µg/g, base seca) en las fracciones geoquímicas del sedimento del Río San Pedro, correspondiente al
muestreo realizado en Mayo de 2006.
Estación Fracción Cd Cu Fe Mn Pb Zn
E1 I Intercambiable 3.75 1618.35 300.28 59.0 9.85 66.48
II Carbonatos

Fe (µg/g)x10 3
Cu (µg/g)
10000
1000
Cd (µg/g)
200
150
100
50
0
100
10
1
10
8
6
4
2
0
2005
2006
2005
2006
E1 E2 E3 E4 E5
2005
2006
106
Figura 18.- Variación espacial y temporal de la concentración de Cd, Cu y Fe en
el sedimento superficial del Río San Pedro, durante los muestreos realizados en
Agosto (2005) y Mayo 2006).

Zn (µg/g)
Mn (µg/g)
Pb (µg/g)
1500
1200
900
600
300
0
10000
1000
100
10
1
800
600
400
200
0
E1 E2 E3 E4 E5
2005
2006
2005
2006
2005
2006
107
Figura 19.- Variación espacial y temporal de la concentración de Pb, Mn y Zn en
el sedimento superficial del Río San Pedro, durante los muestreos realizados en
Agosto (2005) y Mayo (2006).

108
metales intercambiables con un incremento mayor del 100% con respecto al
muestreo de Agosto 2005. Se puede observar que la fracción I presentó
concentraciones elevadas de metales intercambiables, por lo que debe
prestársele una atención muy especial, ya que en esta fracción, los metales
pesados están específicamente adsorbidos en el sedimento y pueden ser
liberados cuando la composición iónica del agua cambie (Dang et al., 2002). Los
metales pesados en esta fracción están débilmente unidos a complejos
orgánicos e inorgánicos del sedimento, por lo que están fácilmente disponibles
para los organismos acuáticos (Mat et al., 1994).
En la fracción II (Carbonatos), las concentraciones mínimas y máximas en
Agosto 2005 fueron las siguientes: Cd y Pb (

109
hidróxido, se lleva a cabo la adsorción y co-precipitación de otros metales (Cidu
et al., 1997; Herr y Gray 1997; Hudson-Edwards et al., 1999). Se ha reportado
que los metales pesados como Cu, Pb, Mn y Zn pueden formar complejos
estables con los óxidos de Fe y Mn (Rosales y Carranza, 1998; Rendina et al.,
2001; Xiangdong et al., 2001). En la fracción de Óxidos de Fe y Mn los metales
están adsorbidos o co-precipitados y son inestables en condiciones reductoras
(Mat et al., 1994). Tessier y Campbell (1987) señalan que los metales asociados
a esta fracción pueden ser movilizados bajo condiciones anóxicas (reductoras)
en sedimentos acuáticos, y ser captados por organismos bentónicos. Por lo
tanto, la fracción de Óxidos de Fe y Mn puede ser considerada como una fuente
potencial de metales pesados presentes en el sedimento del área de estudio.
En la fracción IV (Orgánica/Sulfuros), las concentraciones mínimas y
máximas en Agosto 2005 fueron las siguientes: Cd y Pb (

110
En la fracción V (Residual), se detectaron los mayores niveles de
concentración de los seis metales en la mayor parte de las estaciones de
muestreo. Las concentraciones de metales pesados detectadas en Agosto 2005
representan los siguientes porcentajes: Cd (80 - 92%), Cu (22 - 62%), Fe (88 -
95%), Mn (44 - 88%), Pb (79 - 95%) y Zn (35 - 86%) (Figura 20). En el muestreo
realizado en Mayo 2006 fueron los siguientes: Cd (33 - 100%), Cu (21 - 54%), Fe
(88 - 89%), Mn (27 - 68%), Pb (87 - 100%) y Zn (23 - 70%), de las
concentraciones totales (Figura 21). Esto indica que las concentraciones
restantes se encuentran distribuidas en las primero cuatro fracciones. Este
comportamiento ha sido similar al reportado en otros estudios (Gümgün y Öztürk,
2001; Xiangdong et al., 2000, 2001). La fracción Residual contiene los metales
que son inertes y se encuentran dentro de la estructura cristalina de algunos
minerales primarios y secundarios (Dang et al., 2002; Pagnanelli et al., 2004). Los
metales ligados en esta fracción son estables, no se solubilizan bajo condiciones
normales y por lo tanto no pueden tener un impacto en la calidad del agua
superficial y ser biológicamente disponibles (Murray et al., 1999).
En las Figuras 22 y 23, se puede apreciar la distribución de metales en las
fracciones Residual y No Residual (no litógena), obtenidas en Agosto 2005 y
Mayo 2006, respectivamente. En la fracción No Residual se encuentran los
metales unidos a materiales que son componentes del sedimento como son las
arcillas, óxidos e hidróxidos de hierro y manganeso, y materia orgánica/sulfuros
(Everaarts y SaralaDevi, 1996; Ramos et al., 1999). En esta fracción, los metales
se encuentran libres o ligados por interacciones iónicas, puentes de hidrógeno y
enlaces covalentes, y se obtiene de sumar la concentración de metales en las
primeras cuatro fracciones (Intercambiable, Carbonatos, Óxidos de Fe y Mn y
Orgánica/Sulfuros) (Abu-Hilal, 1993), y son potencialmente biodisponibles
(González et al., 1998; García et al., 2004).
En Agosto 2005, los porcentajes de los seis metales en la fracción No
Residual variaron de 4.63 a 77.41%, detectándose altos porcentajes de Cu, Fe,
Mn y Zn en todas las estaciones de muestreo. En las estaciones E1 y E2, en la
fracción Intercambiable se detectaron valores altos de metales no residuales
como Cu (14.40%) y Zn (24.27%); mientras que en la fracción de Carbonatos las
estaciones E2, E3 y E5 presentaron valores altos de Cu (16 - 19%), Mn (15 -
29%) y Zn (10 - 16%) con respecto a la concentración total de la fracción No
Residual (Figura 22). En la fracción de Óxidos de Fe y Mn se detectaron los
valores porcentuales más altos de metales no litogénicos: Cd (100%), Cu (37 -
72%), Fe (95 - 99%), Mn (64 - 86%), Pb (100%) y Zn (43 - 74%) de la
concentración total de la fracción No Residual, en la mayor parte de las
estaciones de muestreo.

Distribución (%)
Distribución (%)
Distribución (%)
100
80
60
40
20
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Cd
E1 E2 E3 E4 E5
Fe
E1 E2 E3 E4 E5
Cu
E1 E2 E3 E4 E5
Estaciones de Muestreo
Intercambiable Carbonatos
Fe-Mn Orgánica/Sulfuros
Residual
Distribución (%)
Distribución (%)
Distribución (%)
100
80
60
40
20
0
100
80
60
40
20
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Mn
E1 E2 E3 E4 E5
Pb
E1 E2 E3 E4 E5
Zn
E1 E2 E3 E4 E5
Estaciones de Muestreo
Figura 20.- Distribución de metales pesados en las fracciones geoquímicas del
sedimento superficial en las estaciones de muestreo (E1, E2, E3, E4 y E5),
correspondiente al muestreo realizado en Agosto de 2005.
111

Distribución (%)
Distribución (%)
Distribución (%)
100
80
60
40
20
0
100
80
60
40
20
0
100
80
60
40
20
0
Cd
E1 E2 E3 E4 E5
Fe
E1 E2 E3 E4 E5
Cu
E1 E2 E3 E4 E5
Intercambiable Carbonatos
Fe-Mn Orgánica/Sulfuros
Residual
Distribución (%)
Distribución (%)
Distribución (%)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
80
60
40
20
0
100
80
60
40
20
0
Mn
E1 E2 E3 E4 E5
Pb
E1 E2 E3 E4 E5
Zn
E1 E2 E3 E4 E5
112
Figura 21.- Distribución de metales pesados en las fracciones geoquímicas del
sedimento superficial en las estaciones de muestreo (E1, E2, E3, E4 y E5),
correspondiente al muestreo realizado en Mayo de 2006.

Distribución (%)
Distribución (%)
Distribución (%)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
E1
Cd Cu Fe Mn Pb Zn
E3
Cd Cu Fe Mn Pb Zn
E5
Cd Cu Fe Mn Pb Zn
No Residual Residual
Distribución (%)
Distribución (%)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
E2
Cd Cu Fe Mn Pb Zn
Cd Cu Fe Mn Pb Zn
Figura 22. Fracciones Residual y No Residual como porcentaje de la
concentración total de metales pesados en sedimentos del Río San Pedro, en el
muestreo realizado en Agosto de 2005.
E4
113

Distribución (%)
Distribución (% )
Distribución (% )
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
E1
Cd Cu Fe Mn Pb Zn
E3
Cd Cu Fe Mn Pb Zn
E5
Cd Cu Fe Mn Pb Zn
No Residual Residual
114
Figura 23.- Fracciones Residual y No Residual como porcentaje de la
concentración total de metales pesados en sedimentos del Río San Pedro,
en el muestreo realizado en Mayo de 2005.
Distribución (%)
Distribución (%)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
E2
Cd Cu Fe Mn Pb Zn
E4
Cd Cu Fe Mn Pb Zn

115
En el muestreo correspondiente a Mayo 2006, los porcentajes de los seis
metales en la fracción No Residual variaron de

Concentración (ug/g)
Concentración (ug/g)
120
100
80
60
40
20
0
4000
3000
2000
1000
0
a)
Cdx1
Mnx10
Pbx1
Znx1
Cd-05 Cd-06 Mn-05 Mn-06 Pb-05 Pb-06 Zn-05 Zn-06
b) Cux1
Fex10
Cu-05 Cu-06 Fe-05 Fe-06
E1 E2 E3 E4 E5
116
Figura 24.- Comparación de las concentraciones de metales pesados (µg/g)
en la fracción No Residual, en los muestreos realizados en Agosto (2005) y
Mayo (2006). a) Cd, Mn, Pb, Zn; b) Cu, Fe.

117
La influencia del clima en las propiedades del suelo y/o sedimentos como
lo es el efecto de la evapotranspiración en el comportamiento de las sales
solubles, trae como consecuencia la salinización. Al presentarse altos valores de
evapotranspiración (intensa evaporación), trae como consecuencia que
aumenten los niveles de sales que se depositan en la superficie de los suelos y/o
sedimentos. Esto produce un movimiento ascensional de las soluciones del suelo
y/o sedimento que ascienden capilarmente por la acción de esta evaporación
alcanzando frecuentemente estas soluciones la superficie del suelo y/o
sedimento y al evaporarse el agua se depositan las sales recubriendo la
superficie con unas eflorescencias blanquecinas muy características (Apéndice 5;
Figura 5g).
La alta concentración en sales (principalmente sulfatos metálicos) en la
superficie del sedimento puede ocasionar el aumento de los niveles en la
columna de agua del Río San Pedro cuando se presenta el período de lluvias,
debido a su disolución. Robles-Arenas et al. (2006), reportan que cuando se
presentan las precipitaciones de verano, la lluvia disuelve las sales de sulfatos
eflorescentes generados en la superficie de los desechos sólidos, movilizando
concentraciones altas de sulfatos y metales pesados en el agua ácida con
cantidades importantes de sólidos suspendidos, permitiendo su ingreso a la
cadena trófica en ecosistemas acuáticos y terrestres.
6.2.6 Análisis de Correlación en Sedimento Superficial
En las Tablas 19 y 20, se pueden apreciar los resultados del Análisis de
Correlación de Pearson entre los contenidos de los parámetros evaluados en los
muestreos realizados. En Agosto 2005, los metales Cd, Fe y Pb presentaron una
correlación positiva con la materia orgánica (r: 0.76, 0.84 y 0.79); mientras que
Cu, Mn y Zn presentaron una correlación muy pobre (r: 0.49, -0.95, -0.47). En
Mayo, los metales Cd, Cu, Fe y Pb mostraron una fuerte correlación (r> 0.90.
Con respecto a limos, los metales Cd, Fe y Pb presentaron una correlación
positiva en ambos muestreos (r: 0.62 a 0.96). En lo referente a las arcillas,
únicamente se observó una fuerte correlación para los metales Cu, Fe y Pb (r>
0.85) en el muestreo correspondiente a Mayo 2006. Los metales Cd, Cu, Fe y
Pb, presentaron correlaciones fuertemente positivas con los nitratos (como N) (r:
0.72 a 0.98); con los sulfatos (r: 0.64 a 0.99) y el azufre (r: 0.65 a 0.99) en
ambos muestreos. Por otra parte, los parámetros como carbonatos, arena y
algunos metales (Mn y Zn), presentaron correlaciones negativas o muy pobres
con respecto a los demás parámetros evaluados.

Tabla 19.- Matriz de Coeficiente de Correlación de Pearson mostrando la relación entre los componentes analizados en
el sedimento superficial del Río San Pedro, en el muestreo realizado en Agosto de 2005.
pH Eh CaCO3 M.O. Arena
Limo Arcilla
S SO4 =
S 2- N-NO3 - Cd Cu Fe Mn Pb Zn
pH 1.00
Eh -0.95 1.00
CaCO3 0.47 -0.38 1.00
M.O. -0.84 0.93 -0.01 1.00
Arena 0.53 -0.52 0.82 -0.24 1.00
Limo -0.86 0.95 -0.11 0.98 -0.25 1.00
Arcilla -0.58 0.67 0.41 0.89 0.22 0.84 1.00
S -0.91 0.98 -0.30 0.94 -0.39 0.98 0.72 1.00
SO4 =
-0.91 0.99 -0.26 0.96 -0.39 0.99 0.76 0.99 1.00
S 2-
0.84 -0.75 0.79 -0.49 0.57 -0.60 -0.18 -0.73 -0.68 1.00
N-NO3 -
-0.78 0.89 -0.01 0.96 -0.14 0.99 0.87 0.95 0.96 -0.52 1.00
Cd -0.68 0.84 -0.39 0.76 -0.71 0.75 0.41 0.80 0.82 -0.49 0.72 1.00
Cu -0.82 0.76 -0.84 0.48 -0.90 0.51 0.05 0.65 0.64 -0.83 0.39 0.70 1.00
Fe -0.91 0.96 -0.50 0.84 -0.53 0.91 0.55 0.97 0.96 -0.84 0.87 0.82 0.76 1.00
Mn 0.82 -0.87
Pb
Zn
-0.89
0.10
0.95
-0.19
-0.02 -0.95 0.32 -0.88 -0.83
-0.59
-0.66
0.79
-0.47
-0.74
-0.73
0.83
-0.49
0.42
-0.79
-0.83 -0.87 0.38 -0.84 -0.72 -0.52 -0.72 1.00
0.91 0.90 -0.78 0.76 0.92 0.87 0.95 -0.74 1. 00
-0.34 -0.35 -0.10 -0.58 0.08 0.47 -0.17 0.31 0.08 1.00

Tabla 20.- Matriz de Coeficiente de Correlación de Pearson mostrando la relación entre los componentes analizados en
el sedimento superficial del Río San Pedro, en el muestreo realizado en Mayo de 2006.
pH
Eh CaCO3 M.O. Arena Limo Arcilla S SO4 =
S 2- N-NO3 - Cd Cu Fe Mn Pb Zn
pH 1.00
Eh -0.88 1.00
CaCO3 0.64 -0.36 1.00
M.O. -0.94 0.81 -0.69 1.00
Arena 0.16 -0.30 0.38 -0.02 1.00
Limo -0.96 0.88 -0.49 0.82 -0.22 1.00
Arcilla -0.90 0.92 -0.33 0.72 -0.28 0.97 1.00
S -0.99 0.85 -0.60 0.89 -0.15 0.99 0.92 1.00
SO4 =
-0.99 0.87 -0.59 0.88 -0.20 0.99 0.94 1.00 1.00
S 2-
-0.21 -0.04 0.18 0.18 0.81 0.25 0.16 0.27 0.23 1.00
N-NO3 -
-0.96 0.87 -0.48 0.81 -0.24 1.00 0.98 0.98 0.99 0.24 1.00
Cd -0.81 0.67 -0.79 0.95 -0.05 0.62 0.50 0.73 0.71 0.01 0.60 1.00
Cu -0.99 0.88 -0.60 0.90 -0.20 0.98 0.93 0.99 0.99 0.21 0.98 0.74 1.00
Fe -0.99 0.83 -0.67 0.93 -0.13 0.96 0.87 0.99 0.99 0.26 0.95 0.80 0.99 1. 00
Mn 0.27 -0.22 -0.21 0.05 0.13 -0.51 -0.57 -0.39 -0.40 -0.40 -0.53 0.34 -0.36 -0.29 1.00
Pb -0.98 0.78 -0.72 0.91 -0.17 0.95 0.85 0.98 0.98 0.24 0.94 0.78 0.98 0.99 -0.31 1.00
Zn 0.002 -0.07 -0.49 0.31 0.10 -0.27 -0.39 -0.12 -0.14 -0.30 -0.29 0.59 -0.10 -0.01 0.95 -0.02 1.00

120
Se puede apreciar una fuerte correlación positiva de la mayor parte de
los metales y la materia orgánica con los contenidos de limos y arcillas. Los
resultados obtenidos sugieren que están asociados con los sedimentos de
tamaño fino del área de estudio. Lo anterior se puede deber a que los metales
tienden a ser concentrados en partículas de tamaño fino de los sedimentos.
Los materiales con grandes áreas superficiales (partículas de tamaño fino) son
los principales sitios para el transporte y colecta de metales. Los materiales que
son componentes comunes de los sedimentos y que tienen grandes áreas
superficiales son las arcillas, óxidos e hidróxidos de manganeso y hierro, y
materia orgánica (Horowitz, 1985). La habilidad para colectar y concentrar
metales sigue el siguiente orden descendente (Förstner, 1982a): Óxidos de
manganeso, materia orgánica, óxidos de hierro y arcillas. Por el contrario, los
niveles más bajos de metales pesados son usualmente encontrados en
sedimentos de arenas gruesas, los cuales están compuestos de cuarzo,
feldespatos, entre otros (Song et al., 1999). Los sedimentos con partículas de
tamaños gruesos tienen menor área de superficie y son pobres colectores de
metales. De ahí las correlaciones negativas o muy pobres obtenidas en la
mayor parte de los parámetros evaluados en ambos muestreos (Tablas 19 y
20).
En términos generales, las matrices de correlación de Pearson indican
que los metales (Cd, Cu, Fe y Pb), sulfatos, azufre, materia orgánica y nitratos
(como N) muestran un fuerte grado de asociación entre sí, indicando que es
posible que provengan de la misma fuente y/o origen, en este caso, derivada
de los desechos ácidos y aguas residuales (aguas negras) ricas en materia
orgánica descargadas al cauce del río. Los metales Mn y Zn presentaron
correlaciones muy bajas con respecto a los demás parámetros, indicando que
provienen probablemente de una fuente diferente.
6.2.7 Factor de Enriquecimiento (FE)
Para identificar los elementos químicos introducidos en el medio ambiente
como un resultado de las actividades humanas, es práctica común calcular el
factor de enriquecimiento de un determinado elemento (Varrica et al., 2003). En la
presente investigación se calculó el factor de enriquecimiento (FE) para cada
metal a través de la fórmula citada en el apartado 5.6. Los resultados del análisis
químico de Aluminio total utilizados en la normalización, se pueden apreciar en la
Tabla 4k (Apéndice 4). En la Figura 25, se puede apreciar los resultados de la
normalización de los sedimentos del Río San Pedro con respecto a la
composición promedio de las rocas superficiales expuestas a intemperísmo. Los
resultados obtenidos en el muestreo de Agosto 2005, muestran que las
estaciones que presentaron un alto grado de enriquecimiento para Cd (FE: 22 -
44); Cu (FE: 10 - 30), Fe (FE: 1 - 6), Pb (FE: 14 - 57) y Zn (FE: 2 - 6),
corresponden a las estaciones E1 a E4. A excepción de Cu (FE: 2), Cd (FE: 31) y
Pb (FE: 6), la estación E5 presentó los valores más bajos de enriquecimiento
para Fe, Mn y Zn (Figura 25, inciso a). De los seis metales analizados, el Mn fue
el único metal que presentó valores bajos de enriquecimiento (FE: 0.2 - 1) en

Factor de Enriquecimiento
to
Factor de Enriquecimien
1000
100
10
1
0.1
100
10
1
0.1
b) Mayo (2006)
Cu Cd Fe Mn Pb Zn
Estaciones de Muestreo
a) Agosto (2005)
Cu Cd Fe Mn Pb Zn
Estaciones de Muestreo
Figura 25.- Estudio de Normalización de metales pesados (Cd, Cu, Fe, Mn, Pb ,
Zn ) en sedimento, con respecto a los valores reportados en la corteza terrestre
por Martín y Meybeck (1979); en los muestreos realizados en Agosto (2005) y
Mayo (2006).
E1
E2
E3
E4
E5
E1
E2
E3
E4
E5
121

122
todas las estaciones de muestreo. Con respecto a Mayo 2006, los resultados
muestran que las estaciones (E1 a E4) presentan un alto grado de
enriquecimiento, inclusive mucho más alto que los obtenidos en Agosto (2005)
para algunos metales (Figura 25, inciso b). Los factores de enriquecimiento
fueron los siguientes: Cd (FE: 6 - 73), Cu (FE: 1.5 - 224), Fe (FE: 1 - 7), Pb (FE: 3
- 53) y Zn (FE: 2 - 11). A excepción de la estación E3, el Mn presentó valores
bajos de enriquecimiento (FE: 0.3 - 0.7) en las estaciones restantes. Se pueden
observar valores muy altos de enriquecimiento en el caso del Cd, Cu y Pb (FE: 50
- 224).
En la Figura 26, se pueden apreciar los resultados de la normalización de
los sedimentos con respecto a la estación E5 (San Pedro Palominas), con la
finalidad de evaluar el enriquecimiento en cada una de las estaciones de
muestreo. Los resultados obtenidos en el muestreo de Agosto 2005 muestran
que las estaciones (E1 a E4) presentan un alto grado de enriquecimiento para
Cu, Fe, Pb y Zn. Los factores de enriquecimiento fluctuaron en los siguientes
valores: Cu (FE: 5 - 15), Fe (FE: 1 - 7), Pb (FE: 2 - 9) y Zn (FE: 3 - 8) (Figura 26,
inciso a). El Mn presentó valores bajos de enriquecimiento (a excepción de la E4)
con respecto a las estaciones restantes. El Cd también presentó valores bajos de
enriquecimiento (a excepción de la E1).
Con respecto a Mayo 2006, los resultados muestran que las estaciones
(E1 a E4) presentan un alto grado de enriquecimiento de Cu, Cd, Fe, Pb y Zn, los
cuales fueron mucho más elevados que los obtenidos en Agosto 2005. Los
factores de enriquecimiento fueron los siguientes: Cd (FE: 2 - 11), Cu (FE: 6 -
147), Fe (FE: 1 - 12), Pb (FE: 2 - 14) y Zn (FE: 4 - 18) (Figura 26, inciso b). La
estación E3, fue la única que presentó un valor alto de enriquecimiento de Mn
(FE: 2.57) (Figura 26, inciso b).
Considerando la composición de la línea base correspondiente a la
composición promedia de las rocas superficiales expuestas a intemperísmo
(Martin y Meybeck, 1979), los resultados obtenidos demuestran un grado elevado
de enriquecimiento, el cual excede en varios órdenes de magnitud el valor de FE
de 1. Los metales Cu, Cd y Pb presentaron valores de FE> 10, lo cual indica que
son de origen antropogénico. Fe y Zn presentaron valores de FE< 10 lo cual
indica que provienen de origen litogénico con moderado aporte antropogénico;
mientras que el Mn es originado predominantemente de material litogénico.
Los resultados de la normalización con respecto a la estación E5 (San
Pedro Palominas), presentan un alto grado de enriquecimiento de Cd, Cu, Fe, Pb
y Zn en la mayor parte de las estaciones de muestreo, lo cual se refleja en los
altos niveles de concentración detectados en los sedimentos, aún en aquellas
estaciones más retiradas de las fuentes de contaminación como es la E5 (Tablas
17 y 18). Inclusive, se pueden observar valores muy altos de FE, los cuales en
algunos casos exceden el valor de 100 como es el caso del Cu.

Factor de Enriquecimiento
Factor de Enriquecimiento
1000
100
10
1
0.1
100
10
1
0.1
b) Mayo (2006)
Cu Cd Fe Mn Pb Zn
Estaciones de Muestreo
a) Agosto (2005)
Cu Cd Fe Mn Pb Zn
Estaciones de Muestreo
E1
E2
E3
E4
E5
E1
E2
E3
E4
E5
123
Figura 26.- Estudio de Normalización de metales pesados (Cd, Cu, Fe, Mn, Pb,
Zn ) en sedimento, con respecto a la estación E5 (San Pedro Palominas) en los
muestreos realizados en Agosto (2005) y Mayo (2006).

6.2.8 Diagramas Eh-pH para Cobre en Agua y Sedimento Superficial
124
Se ha establecido que las mediciones en la especiación química son
necesarias para el estudio del transporte de metales en los ríos, así como de la
toxicidad de éstos en los organismos acuáticos. En el caso particular del Río
San Pedro, se llevaron a cabo mediciones de campo de pH y potencial Redox
(Eh) en agua y sedimento superficial, con la finalidad de conocer el
comportamiento del cobre (sistema Cu-S-H2O). Se eligió este metal debido a
que es uno de los más abundantes en el agua y sedimento de este río, así como
a su alta toxicidad para la mayor parte de la flora y fauna acuática. En las Tablas
21 y 22, se presentan los parámetros utilizados para calcular la Actividad {Ci}
para cobre y azufre, y construir los diagramas de Pourbaix en agua superficial
correspondiente a los muestreos realizados en Agosto y Mayo, utilizando el
programa de Software Outokumpu HSC Chemistry for Windows 4.0 (Roine, 1999).
En la Figura 27, se puede apreciar el diagrama de Pourbaix donde las
actividades para azufre son de 1.31x10 -4 a 9.4x10 -4 , y de cobre son de 6.08x10 -7
a 6.23x10 -5 para el muestreo realizado en Agosto 2005); mientras que para el
muestreo de Mayo 2006, las actividades para azufre son de 1.1x10 -4 a 3.73x10 -3
y de cobre son de 1.11x10 -7 a 8.28x10 -5 , respectivamente (Figura 28). En todas
las estaciones de muestreo (E1 a E5) predomina un ambiente oxidante (Eh> 0) el
cual fluctuó de 0.299 a 0.613 volts (Tablas 21 y 22). En la estación E1 además
del ambiente oxidante (Eh: 0.529 a 0.613 volts) se tiene un ambiente ácido (pH:
2.74 a 3.94).
En lo que respecta al cobre, en soluciones acuosas puede presentarse en
los estados de oxidación ya sea como Cu 2+ o Cu 1+ , pero las condiciones redox de
la estación E1 (ambiente oxidante ácido) favorece la forma oxidada Cu 2+ , cuya
área de estabilidad se extiende desde un pH ∼ 2 hasta un valor de 7.8. Bajo
condiciones oxidantes y ácidas el Cu 2+ es soluble, y su solubilidad es limitada a
pH altos debido a la baja solubilidad de los carbonatos, óxidos e hidróxido de
cobre. En lo que respecta al ión Cu 1+ , es posible que debido a las actividades
bajas de cobre (

125
Tabla 21.- Parámetros utilizados para calcular la Actividad {Ci} para Cobre y
Azufre y en la construcción de los diagramas de Pourbaix, en el agua superficial
de las estaciones de muestreo (E1 a E5) del Río San Pedro correspondiente al
muestreo realizado en Agosto de 2005.
Actividad {Ci} para Cobre
Parámetro E1 E2 E3 E4 E5
T (°C) 28 27 30.6 29 28
pH 3.94 7.72 7.58 7.42 7.79
Eh (volts) 0.529 0.314 0.378 0.326 0.377
µ (Moles/L) (*) 0.019 0.017 0.0158 0.013 0.006
A 0.512068 0.511166 0.514410 0.51296 0.51206
B (x 10 8 ) 0.32858 0.32842 0.32900 0.32874 0.32858
a0 (x 10 -8 ) 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
γi (**) 0.59979 0.6136 0.6205 0.64418 0.72838
[Ci] (Moles/L) 1.03x10 -4
1.3x10 -5
1.05x10 -5
9.44x10 -7
5.03x10 -6
{Ci} = γi[Ci] 6.23x10 -5
8.0x10 -6
6.54x10 -6
6.08x10 -7
3.66x10 -6
Actividad {Ci} para Azufre
Parámetro E1 E2 E3 E4 E5
T (°C) 28 27 30.6 29 28
pH 3.94 7.72 7.58 7.42 7.79
Eh (volts) 0.529 0.314 0.378 0.326 0.377
µ (Moles/L) (*) 0.019 0.017 0.0158 0.013 0.006
A 0.512068 0.511166 0.514410 0.51296 0.51206
B (x 10 8 ) 0.32858 0.32842 0.32900 0.32874 0.32858
a0 (x 10 -8 ) 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
γi (**) 0.5885 0.6031 0.6104 0.6353 0.7231
[Ci] (Moles/L) 1.6x10 -3
1.22x10 -3
1.11x10 -3
8.25x10 -4
1.81x10 -4
{Ci} = γi[Ci] 9.4x10 -4
7.39x10 -4
6.81x10 -4
5.24x10 -4
1.31x10 -4
(*) = Fuerza iónica
(**) = Coeficiente de actividad iónica de la especie química (cobre y azufre),
obtenido a través de la ecuación de Debye-Hückel.
A y B = Constantes que se relacionan con el disolvente (H2O).
a0 = Diámetro del ión en solución.

Tabla 22.- Parámetros utilizados para calcular la Actividad {Ci} para Cobre y
Azufre y en la construcción de los diagramas de Pourbaix, en el agua
superficial de las estaciones de muestreo (E1 a E5) del Río San Pedro
correspondiente al muestreo realizado en Mayo de 2006.
Actividad {Ci} para Cobre
Parámetro E1 E2 E3 E4 E5
T (°C) 18.5 22 29 23 18
pH 2.74 7.01 7.68 7.65 7.30
Eh (volts) 0.613 0.333 0.328 0.299 0.392
µ (Moles/L) (*) 0.099 0.018 0.022 0.008 0.007
A 0.50351 0.50666 0.51296 0.50756 0.50305
B (x 10 8 ) 0.32705 0.32761 0.32874 0.32777 0.32696
a0 (x 10 -8 ) 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
γi (**) 0.4050 0.6093 0.5798 0.7007 0.7167
[Ci] (Moles/L) 2.0x10 -4
3.1x10 -5
2.2x10 -6
3.14x10 -7
1.57x10 -7
{Ci} = γi[Ci] 8.28x10 -5
1.9x10 -5
1.27x10 -6
2.2x10 -7
1.11x10 -7
Actividad {Ci} para Azufre
Parámetro E1 E2 E3 E4 E5
T (°C) 18.5 22 29 23 18
pH 2.74 7.01 7.68 7.65 7.30
Eh (volts) 0.613 0.333 0.328 0.299 0.392
µ (Moles/L) (*) 0.099 0.018 0.022 0.008 0.007
A 0.50351 0.50666 0.51296 0.50756 0.50305
B (x 10 8 ) 0.32705 0.32761 0.32874 0.32777 0.32696
a0 (x 10 -8 ) 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
γi (**) 0.3808 0.5985 0.5022 0.6944 0.7110
[Ci] (Moles/L) 9.8x10 -3
1.1x10 -3
1.16x10 -3
1.89x10 -4
1.6x10 -4
{Ci} = γi[Ci] 3.73x10 -3
6.75x10 -4
8.51x10 -4
1.31x10 -4
1.1x10 -4
(*) = Fuerza iónica
(**) = Coeficiente de actividad iónica de la especie química (cobre y azufre),
obtenido a través de la ecuación de Debye-Hückel.
A y B = Constantes que se relacionan con el disolvente (H2O).
a0 = Diámetro del ión en solución.
126

Cu (+2a)
E1
E4
CuO
H 2 O
H 2
Cu(+2a)
O 2
H 2 O
Cu2O
CuO
H 2 O
H 2
E2
O 2
H 2 O
Cu2O
Cu (+2a)
HCuO2(-1a)
Figura 27.- Diagrama Eh-pH del Sistema Cu-S-H2O en el agua superficial de las estaciones E1 a la E5, en el muestreo realizado en
Agosto de 2005.
CuO
Cu2O
O 2
H 2 O
H 2 O
H 2
E5
Cu(+2a)
E3
Cu2O
Cu (+2a)
CuO
O 2
H 2 O
H 2 O
H 2
CuO2(-2a)
H 2 O
H 2
CuO
O 2
H 2 O
Cu2O
CuO2(-2a)

E1
Cu(+2a)
E4
CuO
H 2 O
H 2
O2
H2O
Cu2O
Cu(+2a)
CuO
H 2 O
H 2
E2
O 2
H 2 O
Cu(+2a)
HCuO2(-a)
Cu2O
CuO
O 2
H 2 O
Cu2O
H 2 O
H 2
Figura 28.- Diagrama Eh-pH del Sistema Cu-S-H2O en el agua superficial de las estaciones E1 a la E5, en el muestreo realizado en
Mayo de 2006.
E5
Cu(+2a)
E3
H 2 O
H 2
CuO
O 2
H 2 O
Cu(2a)
Cu2O
HCuO2(-a)
CuO
H 2 O
H 2
O 2
H 2 O
Cu2O
CuO2(-2a)

129
Por otra parte, los sulfatos son estables en soluciones acuosas en todos los
valores de pH, tanto en la presencia y ausencia de agentes oxidantes; lo cual se
demuestra con la presencia de sulfatos en un ambiente oxidante ácido (E1) y en
un medio oxidante alcalino (E2 a E5) (Figuras 27 y 28). Según el Diagrama de
Piper (Figura 10), en Agosto 2005 y Mayo 2005, la mayoría de las estaciones de
muestreo se clasifican como aguas sulfatadas cálcicas. Por lo tanto, se sugiere
que las posibles sustancias químicas que predominan en las estaciones de
muestreo (E1 a E5) son sulfatos, específicamente sulfato de cobre
(CuSO4.xH2O) en ambos muestreos.
En lo que respecta al sedimento, en la Tabla 23, se presentan los
parámetros utilizados para construir los diagramas de Pourbaix para cobre y
azufre, correspondiente a los muestreos realizados. Se utilizaron
concentraciones molares y no actividades. La actividad se consideró como la
unidad. En la Figura 29, se puede apreciar el diagrama de Pourbaix donde las
concentraciones para azufre son de 0.07 a 0.848 moles/L y para cobre de
8.17x10 -4 a 1.10x10 -2 moles/L para el muestreo realizado en Agosto 2005;
mientras que para el muestreo de Mayo 2006, las concentraciones para azufre
fluctuaron de 0.02 a 0.667 moles/L, y para cobre de 5.86x10 -4 a 7.11x10 -2 moles/L
(Figura 30).
Se puede apreciar que los sedimentos presentaron un ambiente oxidante
en ambos muestreos (Eh: 0.048 a 0.577 volts). Sin embargo, en Mayo (2006) se
observó una reducción de Eh en las estaciones E2 y E4 (Eh: 0.048 y 0.056 volts),
lo cual se puede atribuir a la presencia de aguas residuales (aguas negras) con
valores bajos de oxígeno disuelto, lo cual ocasiona una disminución del Eh. El pH
fluctuó de 2.95 a 7.52 en ambos muestreos, siendo la estación E1 la que
presentó condiciones ácidas (pH: 2.95 a 3.26). En lo que respecta al cobre,
cualquiera que sea la forma en que esté presente en un sedimento, éste se
disuelve durante el proceso de intemperismo principalmente como Cu 2+ , siempre
y cuando la solución permanezca en estado de oxidación y en medio ácido. Por lo
tanto, debido a las condiciones oxidantes y ácidas que se observaron en la mayor
parte de las estaciones de muestreo, se favorece la forma oxidada Cu 2+ .
Al igual que en el agua superficial, no se observa una región de estabilidad
del ión Cu 1+ en los diagramas de Pourbaix (Figuras 29 y 30). Se puede apreciar
que la región de estabilidad para el azufre se encuentra dentro de la región de
estabilidad de la covelita (CuS). El azufre puede coexistir con la covelita a 25°C
en equilibrio termodinámico, pero no con la calcocita (Cu2S). El diagrama indica
que bajo condiciones oxidantes los minerales calcocita y covelita podrían (en
teoría) ser lixiviados para producir Cu 2+ en solución, pero no Cu 1+ . Sin embargo,
debido a las condiciones oxidantes observadas en el sedimento, es poco
probable que desde un punto de vista químico se formen las especies citadas
anteriormente. El estudio de microscopía realizado a los sedimentos detectó la
presencia de sulfuros como calcocita y covelita; sin embargo, su presencia no
indica que estos se formaron en el lugar del sedimento sino que más bien, son
producto del arrastre mecánico a partir de una zona mineralizada en cobre, o
bien y, más probablemente, de una acumulación de material molido, como
pudiera ser una presa de jales.

130
Tabla 23.- Parámetros utilizados para calcular la Actividad {Ci} para Cobre y
Azufre y en la construcción de los diagramas de Pourbaix, en el sedimento
superficial de las estaciones de muestreo (E1 a E5) del Río San Pedro
correspondiente a los muestreos realizados en Agosto (2005) y Mayo (2006).
Agosto (2005)
Parámetro
E1 E2 E3 E4 E5
T (°C) 28 27 30.6 29 28
pH 3.26 5.52 6.91 7.05 7.52
Eh (volts) 0.545 0.414 0.410 0.386 0.381
[Cu] (Moles/L) 1.10x10 -2 8.63x10 -3 8.06x10 -3 4.99x10 -3
[S] (Moles/L) 0.848 0.093 0.111 0.098 0.070
Mayo (2005)
8.17x10 -4
Parámetro
E1 E2 E3 E4 E5
T (°C) 18.5 22 29 23 18
pH 2.95 6.93 5.97 6.84 7.27
Eh (volts) 0.577 0.048 0.261 0.056 0.259
[Cu] (Moles/L) 7.11x10 -2 5.86x10 -3 1.47x10 -2 4.80x10 -3
[S] (Moles/L) 0.6676 0.0825 0.1407 0.0974 0.0201
5.86x10 -4

E1
H2S(a)
SO4(-2a)
E4
H2S(a)
O 2
H 2 O
H 2 O
H 2
HS(-a) S(-2a)
SO4(-2a)
HS(-a)
H 2 O
H 2
E2
O 2
H 2 O
H2S(a)
SO4(-2a)
HS(-a)
E5
O 2
H 2 O
H 2 O
H 2
H2S(a)
S(-2a)
SO4(-2a)
E3
HS(-a)
H2S(a)
H 2 O
H 2
O 2
H 2 O
S(-2a)
SO4(-2a)
O O 2
H 2 O
H 2 O
H 2
HS(-a) S(-2a)
Figura 29.- Diagrama Eh-pH del Sistema Cu-S-H2O en el sedimento superficial de las estaciones E1 a la E5, en el muestreo
realizado en Agosto de 2005.

H2S(a)
E1
SO4(-2a)
HS(-a)
E4
O 2
H 2 O
H 2 O
H 2
H2S(a)
S(-2a)
SO4(-2a)
E2
HS(-a)
H2S(a)
O 2
H 2 O
H 2 O
H 2
S(-2a)
SO4(-2a)
H 2 O
H 2
O 2
H 2 O
HS(-a) S(-2a)
E5
H2S(a)
SO4(-2a)
H2S(a)
E3
HS(-a)
H 2 O
H 2
O 2
H 2 O
S(-2a)
SO4(-2a)
H H2 O2
O
H H2 2
O 2
H 2 O
HS(-a) S(-2a)
Figura 30.- Diagrama Eh-pH del Sistema Cu-S-H2O en el sedimento superficial de las estaciones E1 a la E5, en el muestreo realizado
en Mayo de 2006.

133
Por otra parte, la modelación geoquímica realizada en la presente
investigación, indica que las especies de cobre como covelita y calcocita son
poco probable que se disuelvan y aporten cobre en solución en un ambiente
oxidante. Existen otras fases minerales de cobre que pueden disolverse y
aportar cobre en solución como son: azurita, antlerita, brocantita, cuprita,
calcantita, calcocianita, dolerofanita, langita, melanterita y tenorita.
En base a lo anterior, los compuestos inorgánicos de cobre que pueden
ser estables en las condiciones oxidantes y que posiblemente se encuentren
presentes en el sedimento del Río San Pedro, son óxidos (abswurmbachita y
probablemente cuprita y tenorita), hidróxidos (pseudomalaquita) y sulfatos
(schulenbergita y posiblemente calcantita, calcocianita, dolerofanita, langita y
melanterita).
6.2.9 Calidad del sedimento Superficial del Río San Pedro
En el presente estudio, en el sedimento se detectaron valores bajos de
pH, así como concentraciones altas de metales pesados en niveles mayores a la
composición media de las rocas expuestas a intemperísmo en los muestreos
realizados. Con respecto al Criterio LEL (Nivel de Efecto Bajo), a excepción de la
estación E5, las concentraciones totales de Cd, Cu, Fe, Pb y Zn, fueron
superiores a este criterio en la mayor parte de las estaciones de muestreo, tanto
en Agosto 2005 como en Mayo 2006 (Tabla 24). El Mn presentó valores
mayores a este criterio en la estación E3 en ambos muestreos. La estación E5
fue la que presentó las concentraciones totales menores de todos los metales en
ambos muestreos. Con respecto al Criterio SEL (Nivel de Efecto Severo), a
excepción de la estación E5, las concentraciones totales de Cu y Fe fueron
superiores a este criterio tanto en Agosto 2005 como en Mayo 2006. Asimismo,
se observaron valores puntuales elevados de Mn y Zn en la estación E3, y de Pb
en la E1 en el muestreo realizado en Mayo (2006), superiores a este criterio
(Tabla 24).
En base a la comparación de los criterios de calidad de sedimentos (LEL
y SEL), los sedimentos del Río San Pedro se consideran contaminados por Cd,
Cu, Fe, Pb y Zn, y severamente contaminados por Cu y Fe. Lo anterior puede
representar un efecto perjudicial en el desarrollo de las especies acuáticas que
habitan este río ya que algunos metales excedieron los valores de toxicidad.

Tabla 24.- Comparación de la concentración (µg/g) máxima y mínima de metales pesados totales (excepto Fe)
en el sedimento del Río San Pedro, con respecto a los Criterios de Calidad de Sedimento (LEL y SEL) (*).
Metal
Cd
Cu
Fe (%)
Mn
Pb
Zn
Nivel de Efecto
Bajo (LEL)
0.6
16
2
460
31
120
(*) = Fuente: Long y Morgan (1990); Persaud et al. (1993)
Nivel de Efecto
Severo (SEL)
9.5
110
4
1100
250
820
Agosto (2005)
5 – 6.5
51.95 – 700.90
2.28 – 13.82
113.85 – 682.70
81.50 – 672.33
70.73 – 672.92
Mayo (2006)
1 – 9.25
37.25 – 4523.56
1.64 – 15.83
136.51 – 1335.48
47.29 – 538.35
56.74 – 1356.97