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UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

“FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE” Escuela Académico Profesional de “Ingeniería Ambiental”

Curso: Docente:

Contaminación Ambiental Ing. J. Manrique

Integrantes: Mejía Pasión Amelia. Brito Rodríguez Mariza. Blas castillo Elizabeth.

PASIVO MINERO AMBIENTAL DEMINERO SANTO TORIBIO PASIVO AMBIENTAL DE SANTO TORIBIO

INTRODUCCIÓN La industria de explotación minera en décadas

pasadas

fue

una

de

las

actividades más problemáticas en todo el mundo. La extracción, procesamiento y deposición de sus residuos constituyen puntos de contaminación tanto del agua, suelo y aire. Los

diferentes

pasivos

ambientales

mineros, generan volúmenes de drenajes ácidos de mina, que son originados por la oxidación de los minerales sulfurosos cuando son expuestos al aire y al agua, produciendo así un pH acido, alta concentración de sulfatos y la dilución de metales pesados como Fe, Mn, Pb, Cu, Al, etc. Que pueden transportarse por las aguas superficiales o cuando se secan, pueden ser arrastrados por el viento a las zonas aledañas que no están contaminadas (Gamonal, 2001). En el Perú se han identificado más de 730 pasivos ambientales por el Ministerio de Energía

y

Minas

(MEM),

a

su

vez

requieren

ser

atendidos

inmediatamente 20 de ellos, encontrándose así en el sexto lugar el pasivo Santo Toribio(SIAMAZONIA, 2003; PROACTIVO, 2003). En las aguas de relave del pasivo ambiental de la planta concentradora Santo

Toribio

la

concentración

de

metales

representa

un

plan

significativo en la degradación del ambiente y del manejo en cuanto su remediación.

Los

altos

costos

y

dificultades

que

involucran

su

remediación para cumplir con los estándares de descarga, constituyen sus principales obstáculos. Este trabajo pretende conocer la situación de la planta concentradora de la compañía minera Santo Toribio, para en el futuro mejorar la calidad de los drenajes ácidos.

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Las Alumnas

I.

OBJETIVOS: I.1. I.2.

Describir el pasivo minero de SANTO TORIBIO. Conocer los procesos de formación del Drenaje Acido

de Mina y su impacto ambiental. I.3. Proponer las posibles alternativas de solución para el tratamiento de los pasivos mineros y DAM. II.

MARCO TEORICO II.1. Pasivos Ambientales mineros: Según el diario el peruano (2004-07-06), los pasivos ambientales los define “a aquellas instalaciones, efluentes, emisiones, restos o depósitos de residuos producidos por operaciones mineras, en la actualidad abandonadas o inactivas

y

que

constituyen

un

riesgo

permanente

y

potencial para la salud de la población, el ecosistema circundante y la propiedad”1. II.2. Consecuencias de una minería      

Daño a la tierra. Liberación de sustancias tóxicas. Drenaje ácido de minas. Salud y seguridad de los trabajadores. Polvo. Desmontes y relaves

II.3. ¿Qué es DAM? Drenaje acido de mina es el agua contaminada de la explotación

minera

,

ya

sea

superficial

o

profunda,

1 Tesis FCAM “Utilización de humus y Lodos de desagüe en la recuperación del agua de Relave del pasivo ambiental de la planta concentradora de Santo Toribio, Independencia – Huaraz”

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típicamente de alta acidez, rica en sulfato y con niveles elevados

de

metales

pesados,

principalmente

hierro,

manganeso y aluminio. Debido a la alta cantidad de hierro oxidado, el drenaje acido de la mina es a menudo rojizo coloreado. Las concentraciones medidas del drenaje de la mina de carbón se extienden a partir del 50 a 300 mgFe/L, 20 a 30 mgMn/L, 20 a 2000 mg SO

2

4

/L, y 3.0 a 5.5 unidades

estándares del PH2. II.4. ¿Cómo se forma el DAM? El drenaje acido de la mina ocurre cuando los minerales de sulfuro se ponen en contacto con el oxigeno y el agua, condiciones favorables para su oxidación química o la oxidación rápida por bacterias tales como Thiobacillus ferrooxidans. Algunos autotrophs de hierros oxidados tales como Leptospirillum ferooxidans, Thiobacillus thiooxidans y Sulfolobolus brierleyii se puedan asociar también a la oxidación mineral biológica. La alta acidez de DAM es causado a menudo por la oxidación de la pirita, la forma cristalina del sulfuro de hierro (FeS 2). Como resultado de esa oxidación, el acido sulfúrico se genera dando condiciones acidas a los efluentes de la mina. La pirita es comúnmente asociada tanto con las situaciones de minas de carbón como la minas de metal, “pero el drenaje acido de minas de metal presenta un problema más severo que la mayoría de drenajes de mina de carbón porque los agentes prioritarios de contaminación tal como AS, Cd, 2http://www.eclac.cl/ilpes/noticias/paginas/1/35691/Eduardo_Chaparro_definicion_PAM_ot ros_paises.pdf

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Pb, Hg, Cu y Zn pueden estar presentes en peligrosas concentraciones” (Wildeman y Laudon, 1989)3.

Foto01 : Forma Natural de la Pirita

II.5. ¿Cómo se oxida la pirita se oxida? La pirita, el mineral más común de sulfuro, se puede oxidar por mecanismos directos. Estos mecanismos han sido explicados por Silver (1989), y son ilustrados por la serie siguiente de ecuaciones: 4FeS2 (s) + 4H2O + 14 O2 = > 4 FeSO4 + 4H2SO4(1) 4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 = > 2Fe2 (SO4)3 + 2H2O (2) 3http://www.eclac.cl/ilpes/noticias/paginas/1/35691/Eduardo_Chaparro_definicion_PAM_otros_pais es.pdf

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_________________________________________ 4FeS2 + 15O2 + 2H2O = > 2Fe2 (SO4)3 + 2H2SO4

(3)

La ecuación (1) muestra la oxidación directa de la pirita con formación de sulfato ferroso, que es entonces oxidado a sulfato férrico, en la ecuación (2) los "microorganismos pueden catalizar significativamente el índice de oxidación de la pirita especialmente cuando median la oxidación de FE (III) a FE (III)" (Wildeman y Laudon, 1989). El ion férrico formado puede entonces oxidar rápidamente el mineral según la ecuación (4): 2FeS2 + 2Fe2 (SO4)3 = > 6FeSO4 + 4S°

(4)

o puede ser hidrolizado produciendo el hidróxido férrico como precipitado: Fe+3 + 3H2O = >Fe(OH)3 (s) + ion ferroso de 3H+

(5)

El ión ferroso (ecuación 4) puede entonces ser oxidado biológicamente al ion férrico, y del sulfuro elemental al ácido sulfúrico4.

II.6. Efectos del DAM sobre el ambiente. Los posibles impactos sobre el medio ambiente pueden ser:  Afectar ecosistemas acuáticos, como resultado de la acidez y metales disueltos en las aguas. Estos 4http://www.collahuasi.cl/pdf/aguas-acidas/Parte%20II/Generacion-DrenajeAcido_CGDue%C3%B1as.pdf

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organismos son más sensibles que los seres humanos a los niveles elevados de la mayoría de metales.  Si los metales se encuentran en el agua, son asimilados por los organismos vivos, se acumulan en los sedimentos y pueden ingresar en la cadena alimenticia.  Inhibir el crecimiento de comunidades vegetales aledañas a los canalesde drenaje, debido a que la acumulación de hierro y de sulfuros en la superficie de los suelos dificulta la penetración de las raíces. También, el ácido sulfúrico afecta la tasa de crecimiento de las plantas.  Afectar la calidad de las aguas superficiales y subterráneas (acuíferos poco profundos), lo cual podría afectar a la comunidad por limitar o impedir utilizarlas aguas para algunos usos como riego o recreación. El agua ácida puede producir también efectos sobre la operación minera:  Deteriorar la calidad del agua de mina, limitando su uso en el proceso; y creando problemas de corrosión en las instalaciones y equipos de faenas mineras.  Dificultar procesos de revegetación y estabilización de los residuos mineros, ya que la generación de ácido obstaculiza el establecimiento de una capa vegetal. II.7. PAM y sus efectos sobre el Ambiente y la salud humana Los PAM presentan o pueden presentar un riesgo de seguridad o de contaminación tanto para la salud humana como para el medioambiente. El riesgo por contaminación se debe a la presencia de substancias toxicas, como por ejemplo el arsénico, el cianuro o los metales pesados en los residuos mineros como son los relaves y los desmontes y a la liberación de ellos al medio ambiente. El riesgo por seguridad se debe sobre todo a la estabilidad física de las instalaciones remanentes.

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II.7.1.

Ambiente  Agua Superficial y Agua Subterránea Uno de los mayores peligros que emanan de los PAM es la contaminación de las aguas superficiales y subterráneas y en escasos casos también el cambio del régimen hidrológico y/o hidrogeológico. La contaminación de las aguas se debe a la liberación de contaminantes tóxicos contenidos en los residuos mineros y desde las obras mineras, los tajos abiertos y las minas subterráneas entre otros. Existen diferentes fuentes y mecanismos de liberación de estos contaminantes. La mayor fuente de tales contaminantes son elementos y/o substancias que ocurren naturalmente en la mena y de menor importancia también las substancias químicas y reactivos que se usan en el procesamiento de los minerales, tales como el cianuro, acido sulfúrico y nitratos entre otros. Dependiendo de la geología y mineralogía local, la mena y por lo tanto también los residuos mineros pueden mostrar concentraciones de aluminio, arsénico, asbesto, cadmio, cromo, cobre, hierro, plomo, mercurio, zinc para nombrar algunos. La manifestación, el potencial de liberación de aquellos elementos y el riesgo asociado dependen de las condiciones específicas del sitio, incluyendo el diseño y la operación de la extracción, del procesamiento, la gestión de los residuos, la calidad de las medidas de mitigación y aspectos ambientales como el clima y la cercanía de posibles receptores. Los principales mecanismos de transporte de los contaminantes a las aguas superficiales y Subterráneas son la descarga directa de las aguas de proceso, las aguas de mina, el escurrimiento superficial y la infiltración. Impactos adversos en

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el agua superficial incluyen también la descarga de sedimentos contaminados, la reducción del ph, la destrucción o degradación de ecosistemas hídricos y la contaminación de agua potable. La presencia de sulfuros en muchos residuos mineros y en las labores abiertas y la consecuente formación de drenajes ácidos de mina (AMD) con altos contenidos de metales pesados y arsénico han sido ampliamente reconocidos como uno de los grandes problemas ambientales en muchas regiones mineras de todo el mundo. La formación de AMD se debe a la oxidación de minerales sulfúricos en presencia de agua y oxígeno. El potencial para la generación de aguas ácidas en una faena minera depende de muchos factores específicos como la característica física del material, las presencias de materiales básicas o ácidas y factores climáticos e hidrológicos. En el caso de la minería de oro existe además un alto riesgo de contaminación de las aguas debido al uso del cianuro como reactivo. En general el cianuro presenta un alto riesgo debido a su aguda toxicidad, pero se puede degradar bajo condiciones naturales en pocos días. Otra fuente de contaminación de las aguas superficiales se debe a la erosión y la descarga de sedimentos y materiales provenientes de los tajos abiertos, las pilas de lixiviación, los tranques de relaves, desmontes, de las áreas de exploración, etc. a los cuerpos acuáticos. Una alta o elevada concentración de sedimentos y/o una concentración elevada de contaminantes en los sedimentos en el agua pueden producir efectos adversos en la vida acuática. Las aguas subterráneas también pueden verse afectadas por los impactos emanantes de los

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pasivos. Existen diferentes vías de influencia de las cuales el más obvio ocurre en las minas debajo del nivel freático donde se abre un conducto directo con las aguas subterráneas. Pero también la infiltración de aguas naturales, aguas de proceso o aguas residuales por materiales depositados al agua subterránea representa una fuente común de contaminación de las aguas subterráneas. Una contaminación también puede ocurrir cuando existe una conexión hidráulica entre las aguas superficiales y subterráneas. Existe también un riesgo reducido de que los pasivos mineros pueda tener una influencia en el régimen hidrológico e hidrogeológico local. Manifestaciones de tales influencias pueden ser un crecimiento de la interacción entre el agua superficial y el agua subterránea por subsidencia, cambio en las vías preferenciales de flujo del agua subterránea por las labores mineras como los socavones y piques y el flujo del agua subterráneo podría verse afectado además por subsidencia y la ruptura de estratos impermeables. 

Suelo Los suelos pueden sufrir tanto un impacto por la contaminación como también por la erosión y degradación. La contaminación de los suelos tiene su origen en el arrastre de material contaminado por el viento y la contaminación por la inadecuada disposición de residuos y químicos en las faenas mineras. La erosión y degradación de los suelos se debe a la exposición de materiales removidos y procesados, la destrucción de la capa vegetal protectora si existente y también por la disposición de residuos mineros en la superficie.



Aire

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Uno de los grandes problemas asociados a los PAM es el arrastre de material particulado por la acción del viento que podría contaminar el suelo y afectar por inhalación, ingestión o contacto dérmico a las personas o animales. La extensión del transporte del material particulado depende de las características de condiciones climáticas, del material particulado y del terreno. El material proviene entre otros de los tranques de relaves sin cubierta adecuada, de los desmontes y también de las pilas y caminos. 

Ecosistemas terrestres y acuáticos La actividad minera, la remoción de los suelos, la extracción de las rocas y minerales, la deposición de los residuos, la construcción de las instalaciones mineras entre otros pueden provocar un fuerte impacto en los ecosistemas, en la vida terrestre y acuática durante la operación minera y también después del abandono de la faena minera. Los ecosistemas impactos por el materiales a los

acuáticos pueden sufrir ingreso de sedimentos y

cauces y cuerpos acuáticos, por la liberación de contaminantes y también por la modificación directa temporal o permanente del balance de agua y de la hidrología e hidrogeología local y/o regional. Las consecuencias de tales impactos pueden llegar a una degradación o pérdida de los ecosistemas, un impacto en la biodiversidad y en la flora o fauna acuática. El impacto que emana de una actividad minera durante su operación a los ecosistemas y vidas terrestres puede permanecer después del abandono de la mina permanentemente o temporalmente. Por ejemplo la expulsión de algunos animales por

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los efectos de la operación minera, la pérdida o degradación de los habitas o la destrucción de los fuentes de alimentación. II.7.2.

Salud humana

La salud humana se puede ver afectada por los riesgos de contaminación y de seguridad que emanan de los PAM. El riesgo por contaminación se debe a la presencia de substancias tóxicas en los diferentes medios ambientales como el agua superficial, el agua subterránea, el suelo y el aíre y el uso de estos medios por el hombre. El uso de las aguas superficiales y subterráneas contaminadas por los PAM como agua potable, agua de riego o también por objetivos recreativos implica un riesgo por la posible ingestión y/o el contacto dérmico. Además existe el riesgo por el ingreso de los contaminantes a la cadena alimenticia. La respiración e inhalación de aire contaminado o de polvo y el contacto dérmico con suelos contaminados implica también un riesgo por la salud humana.5.

III.

DESARROLLO DEL TEMA: III.1. UBICACIÓN:

5http://www.collahuasi.cl/pdf/aguas-acidas/Parte%20II/Generacion-DrenajeAcido_CGDue%C3%B1as.pdf

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Foto

02:

Relave

minero

de

Santo

Toribio El pasivo ambiental de la planta concentradora “Santo Toribio”. Según Villanueva (2003), este pasivo se encuentra ubicado en el barrio de Palmira, distrito de independencia, provincia de Huaraz, departamento de Ancash con una altitud de 3020 a 3050 m.n.s.m. Y están dentro de la ciudad de Huaraz al margen derecho del Rio Santa. Presentan las mismas características geográficas de la ciudad de Huaraz.

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SANT O

Foto 03: Ubicación Relave minero de Santo Toribio

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III.2. CARACTERISTICAS GENERALES DEL LUGAR: Este pasivo son áreas de terrenos abandonados, constituidos con grandes volúmenes de relaves mineros que genero la ex compañía minera Santo Toribio, que operó hasta hace 2 décadas. Esta mina que tuvo su mayor apogeo entre los años 1966 a 1970 al igual que muchas en el departamento siguen siendo un factor importante degradación del suelo, el aire y el agua en nuestro medio. Esto se dio, por que antes no contaban con planes de saneamiento ni prevención de daños en ambiente, es decir carecían de instrumentos de gestión ambiental, su actividad extractiva fue poli metálica principalmente producían plata, plomo y Zinc y con metales de baja ley (Gangas), que fueron depositados a sus canchas de relieve se tenía Hierro, cobre y arsénico. VILLANUEVA. (2003), dice que este pasivo ambiental es un potencial contaminante de las aguas del rio santa debido a su proximidad y todo el drenaje acido fluye directamente a las aguas de este rio.

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Foto 04: DAM de Santo Toribio

III.3. Impactos Ambientales La primera categoría que presenta la ex compañía minera Santo Toribio incluye la presencia de drenaje ácido de mina y su efecto en el ecosistema, entre losorígenes de problemas se puede incluir:  Pasivos mineros  Inundación, o riesgo de inundación, de corrientes por 

relaves u otros desechos sólidos. Contaminación de aguas superficiales y subterráneas

con substancias peligrosas (DAM). En áreas donde existe mineralización sulfurosa no protegida, el principal problema de la calidad de agua por la actividad minera es generalmente debido a los efectos del drenaje ácido nocontrolado. Una vez permitido su desarrollo, el drenaje ácido es tanto difícil como costoso de controlar, sus efectos son a largo plazo, aun a perpetuidad, y afectarán adversamente, tanto al uso de aguassuperficiales, debido a sus propiedades tóxicas

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sobre

la

fauna

acuática

como

a

las

fuentes

de

aguassubterráneas debido a la migración hacia abajo de los lixiviados tóxicos. III.4. Alternativas de Solución  Tratamiento de drenaje de ácidos de minas en humedales construidos:El propósito de los humedales construidos para tratamiento es permitir que ocurra la reacción química y biológicanatural en el sistema de tratamiento. Las plantas y los microorganismosdesempeñan un papel importante.

 Rehabilitar

el

depósito

de

relave

santo

Toribio

se

considera de primera prioridad debido a que se encuentra junto al rio santa y que contamina por erosión hídrica e iólica, para lo cual se hará estabilidad de taludes, cobertura

con

protegerá

el

escorrentías,

material depósito

con

esto

de son se

suelos

y

canales evitara

revegetar, de

la

se

drenaje

y

formación

o

generación de acidez, para lo cual se establecerá un plan de monitoreo para controlar las medidas.  Reducir / eliminar drenajes ácidos de mina para evitar un mayor deterioro de la “calidad” de estos. Se aplicaran medidas

de

taponamiento

previo

estudio

de

la

hidrogeología de la mina a fin de conocer (o tener una idea) de lo efectivo que podrían ser ciertas medidas y como podrían mejorarse. De hecho paras estos casos de drenaje acido no se plantearan tratamiento activos ni pasivos; por lo menos, no se hará en una primera instancia.

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III.4.1. Pilas de desmonte: El diseño básico para los trabajos de rehabilitación del terreno

donde

se

encuentran

los

depósitos

de

desmonte es como sigue.  

Maximizar drenaje y escorrentía. Graduar taludes para un factor estático de seguridad de 1.5, un segundo factor estático de seguridad de 1.1 y proveer una pérdida de erosión del suelo máxima de 4.5 toneladas

 

métricas por hectárea por año. Reducir la infiltración en 95%. Minimizar la erosión mediante trabajos tales como zanjas, taludes adecuados y vegetación.

III.4.2. Depósitos de relave:

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Foto

05:

Relave

minero

de

Santo

Toribio El diseño básico para los trabajos de cierre y abandono de depósitos de relave es como sigue:  Eliminar charcos de agua sobre la superficie de   

los relaves. Eliminar la erosión de relaves en las riberas. Reducir infiltración en aproximadamente 95%. Remover relaves del cauce natural de avenidas



con un periodo de retorno de 25 años. Prevenir contra escorrentías de áreas

agua

arriba.

IV.

RESULTADOS E INTERPRETACIÓN IV.1. Desmonte de la mina Santo Torio Se observó desmontes que contienen minerales de serucita, feldespato potásico y óxidos de fierro. Se hallan acumulados en la bocamina aproximadamente 200.000 m 3

y en el tajo

abierto 70.00 m3. También disponen de canchas relaves cumuladas aproximadamente 200.00 m3 y que también drenan directamente al río Santa, con contenidos de fierro, cobre y sulfatos sobre los LMP.

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IV.2. Presencia de minerales que se encuentran expuestas al ambiente.

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En la imagen se observa la presencia de minerales que se encuentran expuestas al ambiente debido a que la actividad extractiva en la mina, por sí misma, es la iniciadora de los procesos contaminantes con la generación de desmonte, acceso a oxidación de estructuras rocosas, alteración del nivel freático de la mina, fisuración de estructuras y relaves minero entre otros factores.

IV.3. Presencia de drenaje Ácido de Mina.

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En la imagen podemos observar los diferentes pasivos ambientales mineros, generan volúmenes de drenajes ácidos de mina, que son originados por la oxidación de los minerales sulfurosos cuando son expuestos al aire y al agua, produciendo así un pH acido, alta concentración de sulfatos y la dilución de metales pesados como Fe, Mn, Pb, Cu,Al, etc. Debido a la alta cantidad de hierro oxidado, el drenaje acido de la mina es a menudo rojizo coloreado.

IV.4. Erosión y filtración del pasivo ambiental minero de la zona.

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Erosión del suelo por acción de lluvias y viento que son arrastrados hacia las zonas aledañas que no están contaminadas.

IV.5. Abandono del lugar.

Se observa el abandono de sus propiedades de la ex compañía santo Toribio debido a que no se encuentra en funcionamiento.

IV.6. Formación de óxidos en el flujo del agua.

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En la imagen se observa el transporte de óxidos en el flujo del agua, posteriormente se junta con el agua limpia. Luego ésta agua contaminada es usada para el riego de la agricultura y estos productos son consumidos por los pobladores de la ciudad de Huaraz.

V.

CONCLUSIONES:

V.1. Se describió el pasivo minero de SANTO TORIBIO. V.2. Se pudo comprender los procesos de formación del Drenaje Acido de Mina y su impacto ambiental. V.3. Se Propuso las posibles alternativas de solución para el tratamiento de los pasivos mineros y DAM. VI.

RECOMENDACIONES:

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VI.1.1. Se recomienda tomar medidas de remediación en el pasivo ambiental minero de Santo Toribio , ya que es un contaminante muy peligrosos para el Ambiente y la Salud humana VI.1.2. Se realice una evaluación para el Plan de Cierre de mina

VII.

BIBLIOGRAFIA:

 http://www.collahuasi.cl/pdf/aguas-acidas/Parte%20II/GeneracionDrenaje-Acido_CGDue%C3%B1as.pdf  http://www.eclac.cl/ilpes/noticias/paginas/1/35691/Eduardo_Chapar ro_definicion_PAM_otros_paises.pdf  http://eprints.ucm.es/tesis/qui/ucm-t22324.pdf