Tutorial de Determinación de Lagunas Contaminadas por Desechos Mineros con QGIS 3 y SCP 6

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La minería y el tratamiento de los metales son una fuente significativa para el aporte de contaminantes en diversos recursos naturales como los lagos. El impacto de un contaminante en los lagos depende de las condiciones físico – químicas que afecten su toxicidad y el grado de exposición relacionado a la concentración y tiempo. El aporte de los metales se puede incorporar mediante precipitación, filtración de minas, lavado de suelos, lixiviación y percolación.

 Laguna Canchis 

Laguna Canchis 

Para este tutorial se plantea analizar el comportamiento de firmas espectrales de imágenes satelitales de lagunas contaminadas por desechos mineros. El estudio de la huella espectral muestra la variación de la radiación reflejada por los objetos en función de la longitud de onda, de esta forma va permitir definir la reflectancia que es un parámetro físico que está asociado a una propiedad inherente de cada material; es decir la huella digital de una zona de interés.

espectro.jpg

Para analizar una imagen satelital se debe tener en cuenta las condiciones, parámetros o coberturas como:

  • Fuentes de contaminación y vertido.
  • Capacidad de intercambio de metales – suelo, que se relaciona directamente como el contenido de materia orgánica y de arcilla.

En este tutorial se va realizar el análisis del comportamiento de las huellas espectrales en lagunas contaminadas por desechos mineros utilizando QGIS 3 y el complemento de Semi Automatic Classification (SCP).

 

Definición de la zona de estudio

La zona de estudio abarca las laguna Canchis y Pucro, la laguna Canchis es la más afectada, en la siguiente imagen se observa la contaminación de sus aguas por descarga de efluentes minero - metalúrgicos provenientes de plantas concentradores, se observa que cerca hay canchas de relaves mineros al borde de la laguna.

 

Pre - procesamiento de imágenes sátelitales

Los datos de la zona de estudio fueron obtenidos del servidor Sentinel 2, donde se va utilizar las bandas 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 8A, 11 y 12. En la siguiente imagen se observa la banda 8 A descargada con un fondo del servidor Google Satélite. Los datos de las imágenes satelitales se preprocesaron para disponer de una imagen de reflectancia de la zona de interés que abarca dos Lagunas Canchis y Pucro, para asociar los espectros de la huella y asociarlo a firmas espectrales de algunos minerales con la finalidad de analizarlos.

BandasS2.JPG

 

Composición de color de bandas

En la siguiente imagen se observa la composición en falso color (derecha) y color natural (izquierda) del área de estudio. La imagen en color natural involucra las bandas visibles, esta combinación permite observar los detalles de agua, cuya firma espectral se va analizar más adelante. La imagen en falso color / infrarrojo, indican la presencia de vegetación, se puede identificar que hay escasa vegetación, que corresponde a pasturas naturales.

En la zona de estudio se observa una coloración anaranjada en los suelos cercanos a las lagunas de Canchis, característica de la precipitación de metales, la cual podría provenir de una contaminación natural a causa del deshielo de rocas mineralizadas en la parte alta o por un drenaje ácido de roca o quizás por una contaminación antrópica, como el drenaje de mina. Las tonalidades de las lagunas se observan como colores azul a negro.

 

Análisis comparativo de las huellas espectrales

Se realiza el análisis comparativo entre las firmas espectrales de las lagunas, con la finalidad de observar el comportamiento espectral. En la siguiente imagen se observa la huella espectral de las lagunas. La laguna Pucro presenta un comportamiento plano, mientras que la firma espectral de la laguna Canchis presenta una reflectividad en la zona verde, por presencia de materiales en este caso de aporte de metales en la laguna.

Existen reportes que en la Laguna Canchis se encontró pasivos mineros (relaves y bocamina), que son una potencial fuente de contaminación de recursos hídricos y se puede ver reflejada en la coloración verde esmeralda del espejo de agua de laguna.
 

HuellaLagunaContaminada.JPG

También se ha desarrollado una comparación con la firma de la zona con evidencia de relave minero a la laguna Canchis, se observa que la tendencia de la línea de la firma es similar al comportamiento espectral de un suelo desnudo, mostrando alta reflectividad con una curva ascendente a lo largo de la longitud de la onda. Las altas reflectividades, en este caso se asocian a procesos  de enlaces catiónico de metales.

En el año 2012 se realizó la evaluación de parámetros físico - químicos, donde se obtuvo que las aguas de la laguna son relativamente ácidas (pH = 4.7). Los contaminantes de mayor preocupación son aluminio, cadmio y manganeso debido a la presencia de pasivos mineros que estan ubicados en las zonas adyacentes de la mina.
 

Bandas_relave_lagunas.JPG

Entonces podemos concluir la importancia de la teledetección y análisis de huellas espectrales en la contaminación en suelos y agua por relaves mineros.

 

Tutorial

 

Enlaces de interés

Enlace para descargar las imágenes satelitales: https://scihub.copernicus.eu/dhus

 

Datos de Entrada

Puedes descargar los datos de reflectancia de aqui.

Puedes descargar los datos de entrenamiento de aquí.

Puedes descarga el proyecto QGIS de aquí.

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Posted on May 15, 2018 and filed under TutorialQGIS, Tutorial.