tema 06 contaminantes en suelos

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZCACERES VELASQUEZ

UANCVUANCVCARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA

AMBIENTAL Y SANITARIA AMBIENTAL Y SANITARIA VII CICLOVII CICLO

ASIGNATURA:

TECNOLOGIAS DE CONTROL DE LA CONTAMINACION DE SUELOS

DOCENTE: Ing. M. Sc. Sócrates OLIVERA VILCA

CONTAMINACION DE SUELOS POR RESIDUOS CONTAMINACION DE SUELOS POR RESIDUOS SOLIDOSSOLIDOS La contaminación del agua y la atmósfera afectan a los suelos,

por que las lluvias las sustancias contaminantes se disuelven y se filtran en el suelo, convirtiéndose este en el gran receptor de los desechos o residuos sólidos de las zonas urbanas o industriales.

Suelo no es un recurso que una vez contaminado por residuos pueda auto purificarse automáticamente. Y si lo hace este estado permanece un largo tiempo, por que es muy lenta la auto purificación.

Clasificación:Clasificación:

Contaminación del

suelo

Contaminación Urbana

Contaminación Agrícola

El problema de la

Basura (métodos

de eliminación)

Incineración: Causa una contaminación grave del aire

Relleno Sanitario: terminan algunas veces en votaderos a cielo abierto

Vertido en el mar:

En Composteo: consiste en la separación y utilización de la materia orgánica, para la fertilización del suelo en forma estratificada. Terminan en tiraderos a cielo abierto por ser incosteables

Contaminación de los suelosContaminación de los suelos El suelo es el soporte físico sobre el que se desarrolla la vida Su contaminación puede repercutir sobre la cadena alimenticia y

sobre la contaminación de las aguas. El suelo contaminado es aquel cuya calidad ha sido alterada

como consecuencia del vertido directo o indirecto de residuos o productos tóxicos y peligrosos.

El resultado del vertido es la presencia de alguna sustancia que confieren al suelo propiedades nocivas, insalubres, molestas o peligrosas para algún fin.

Los problemas que puede plantear la contaminación de los suelos son tan variados como pueden serlo las sustancias presentes en los vertidos.

En general se pueden presentar los siguientes daños y riesgos:

– El suelo pierde sus capacidades para la agricultura o cualquier otra labor productiva.

– Contaminación de aguas subterráneas, superficiales

y del aire.

– Envenenamiento por contacto directo o a través de la cadena alimentaria.

Una de las principales causas de contaminación de suelos son determinados compuestos utilizados en la agricultura. Tanto los insecticidas y herbicidas como los abonos nitrogenados producen una contaminación del suelo que acaba trasladándose a las aguas subterráneas.

ResiduosResiduos El problema de los residuos se

incrementa de forma exponencial con el crecimiento de la población.

Una buena gestión de estos residuos nos permitirá la reutilización de muchos materiales que serían abandonados.

El tratamiento de los residuos constituye uno de los puntos clave de las soluciones ambientales, ya que su producción ha aumentado en los últimos 20 años de una manera alarmante y los ha convertido en una de las principales causas de contaminación de los suelos.

Entre los distintos tipos de residuos nos encontramos:

urbanos,

industriales,

sanitarios,

agrícolas y ganaderos.

Residuos urbanosResiduos urbanos Son los generados en las zonas urbanas

como consecuencia de la actividad cotidiana de sus habitantes (comercios, oficinas, servicios, domicilios, etc.).

Comúnmente conocidos como basuras Dada la gran cantidad de residuos que se

generan diariamente, es imprescindible una buena gestión, es decir una recogida, transporte y tratamiento perfectamente organizados y apoyados por la colaboración ciudadana (recogida selectiva).

Residuos sólidosResiduos sólidos

Residuos industrialesResiduos industrialesSon los desechos producidos por las instalaciones

industriales. Pueden ser de dos tipos:

Inertes o asimilables a urbanos

Son aquellos que requieren un tratamiento parejo a los urbanos al poseer unas características similares, o bien que no tienen poder de reacción para formar otros compuestos peligrosos (escombros, por ejemplo).

Tóxicos y peligrosos

Son aquellos cuyas propiedades incluyen alguna o algunas de las siguientes características: inflamable, irritante, nocivo, tóxico, cancerígeno, corrosivo, etc.

La gestión de estos residuos compete a un gestor autorizado, que los recogerá en depósitos de seguridad habilitados al efecto.

Residuos sanitariosResiduos sanitariosSon los generados en los centros

hospitalarios.

Su importancia reside en:

la cantidad de residuos que se generan

diariamente (3,5 kg por cama y día), por el riesgo de infección que presentan

(residuos biosanitarios), y de contaminación (residuos químicos

y radioactivos). Dada la variedad y peligrosidad de los

residuos sanitarios, todo centro hospitalario deberá contar con un plan de gestión de residuos que permita clasificar y dar la salida adecuada a cada tipo de material generado.

Envase para residuos biosanitarios

Envase para residuos químicos

Residuos agrícolas y ganaderosResiduos agrícolas y ganaderosSon los residuos generados como consecuencia de las

actividades agrícolas y ganaderas.

Se trata de residuos potencialmente contaminantes, ya que contienen productos que pueden ser peligrosos o incidir de variadas formas sobre el entorno.

La normativa que se aplica actualmente a estos residuos es la misma que a los residuos sólidos urbanos. Sin embargo, su tratamiento es muy diferente y gran parte de ellos pueden ser reciclados en las propias industrias agropecuarias o fuera de ellas (como, por ejemplo, el abono orgánico

Actualmente, existen explotaciones experimentales que utilizan los residuos generados por el ganado para la obtención de electricidad.

Para hacer las trochas se deforesta, se provoca erosión de suelos, sedimentación de ríos, pérdida de biodiversidad, se ahuyentan los animales y mueren los peces con las detonaciones. Se destruyen plantas medicinales

Para construir los helipuertos se deforesta la selva

Los desechos tóxicos de la perforación se depositan en piscinas sin recubrimiento a lado de los pozos

Desde las piscinas, los tóxicos y el crudo salen a través de tubos hacia los ríos, esteros y lagunas

Contaminación de suelos

• Los suelos amazónico igual que las aguas son afectados también por la contaminación accidental y rutinaria

Suelos erosionados

Contaminación de aire por quema de

piscinas con desechos de

crudo

La quema de gas en la estación de AGIP provoca la lluvia negra que se deposita en los

techos de las casas

Pérdida de biodiversidad

• En todas las fases de la explotación petrolera se afecta a la biodiversidad tanto de animales como vegetales.

Los insectos suelen quemarse en los mecheros

Las mariposas quedan atrapadas en las piscinas

CONTAMINACIÓN DE SUELOSCONTAMINACIÓN DE SUELOS

Gilberto Cabalceta Aguilar

Centro de Investigaciones Agronómicas

Universidad de Costa Rica

CONTAMINACIÓN DE SUELOS

CONTAMINACIÓN DE SUELOS Inutilización del terreno

Aguas subterráneas contaminadas

Factores que afectan el reciclajeFactores que afectan el reciclaje

Características de las partículas Condiciones prevalecientes para descomposición Cantidad de desechos Características de los desechos

Tipos de desechosTipos de desechos

1. Agroquímicos: fertilizantes y plaguicidasa. Plaguicidas

Foliar (fungicidas, insecticidas, acaricidas) Suelo (nematicidas, fungicidas, insecticidas, herbicidas)

InorgánicosOrgánicos

mercurialesarsenicales

sulfuralescianurales

cúpricos

Tipos de desechosTipos de desechos

Organosintéticosorganoclorados

organofosforados carbamatospiretroides

Naturales

piretrosnicotina

b. Insecticidas: DDT, clordano, heptacloro, toxafeno, hidratos clorinados

c. Herbicidas: 500 a 100 mg/L afecta microorganismos 1 aplicación 1 kg/ha 3 mg/L 2,5 cm suelo

Paraquat es muy persistente

d. Fungicidas: arsénico, mercurio y cobreC.R. + de 200 mg/L de Cu100 kg de Cu/ha/año en 20

aplicacionesArsénico 10,6 a 49 mg/L

Tipos de desechos

Tipos de desechos

2. Sólidos:

a. Basura y desechos urbanos

b. Desechos agropecuarios

Broza de café Bagazo de cañaCascarilla de arroz Olote de maíz

Desechos del banano Residuos de criaderosProcesamiento animal

c. Desechos industriales

29

Sustancia Tiempo para la desaparición del 75 al 100% en el suelo

Insecticidas clorados:  

DDT 4 años

Aldrín 3 años

Clordano 5 años

Heptacloro 2 años

Lindano 3 años

Insecticidas organofosforados:  

Diazinón 12 semanas

Malatión 1 semana

Paratión 1 semana

Herbicidas:  

2,4-D(ácido 2,4-diclorofenoxiacético) 4 semanas

2,4,5T(ácido2,4,5,triclorofenoxiacético) 20 semanas

Dalapín 8 semanas

Atrazina 40 semanas

Simazina 48 semanas

Propazina 1.5 años

30

En suelos tratados con agroquímicos:

Según el tipo de suelo, la adsorción cambia de acuerdo a:

1. Aumento del % de materia orgánica aumento de la adsorción

2. Aumento del % de arcilla aumento de la adsorción

3. Aumento del % de arena disminución de la adsorciónHay efectos por el pH, temperatura y humedad del suelo

3. Líquidos

Aguas negras en bosque

Aguas contaminadas para riego

4. Otros

Plomo del escape de autos

Sustancias radioactivas

Residuos de minería

Lluvia ácida

Tipos de desechos

Tipos de desechos

Definición de calidad de sueloDefinición de calidad de suelo

Anteriormente calidad del suelo se refería a productividad y fertilidad.

1990 se amplia el concepto a salud ambiental, aire, salud humana.

1995 se empieza a utilizar el término SALUD DEL SUELO.

Definición de la salud del sueloDefinición de la salud del suelo

La continua capacidad del suelo de funcionar como un sistema vital, para mantener la productividad biológica, promover la calidad del agua y del aire, y mantener la salud de plantas, animales y seres humanos.

Doran et al, 1997

Un suelo de calidad tiene que ser capaz de mantener una alta productividad pero causando una mínima distorsión del medio ambiente (Doran y Parkin, 1994).

Si el interés se centra en la protección medioambiental, un suelo de calidad es aquel que está en equilibrio con los factores del medio ambiente y, por lo tanto, se trata de un suelo climax (Leirós et al., 1999).

A partir de lo anterior, muchos autores consideran que la calidad de los suelos debe tener como referencia los suelos climax de la zona.

El problema surge a la hora de establecer las características edáficas que tienen que utilizarse para realizar el diagnóstico de la calidad ya que, en principio, todas las propiedades físicas, químicas y bioquímicas están implicadas en el buen funcionamiento del suelo.

(Doran et al., 1994; Gil, 1997; Leirós et al., 1999)

Muchos autores han sugerido que el mejor modo de medir el funcionamiento de un suelo es a través de las propiedades bioquímicas, ya que de ellas depende esencialmente la función degradativa de los suelos y, por lo tanto, la dinámica de la materia orgánica y de los nutrientes esenciales.

(Nannipieri et al., 1990; Alef y Nannipieri, 1995; García y Hernández, 2000; Leirós et al., 2000).

Presiones sobre la salud del suelo: clima, eventos naturales, urbanización, actividad forestal, agricultura,

manejo de desechos, etc

Salud del suelo

Ambientebalanceado

Salud humana

Salud EcosistemasueloLixiviados y

escorrentía Salud de la Población microbiana

Salud animal

Salud vegetal

38

Control de la contaminación de suelos

Se puede definir el tratamiento y recuperación de suelos contaminados como un conjunto de operaciones que se deben realizar con el objetivo de controlar, disminuir o eliminar los contaminantes y sus efectos. Una de las posibles divisiones de los sistemas de tratamiento se establece en función de tres categorías de actuación :

39

MEDIDAS DE ACTUACIÓN:

1. No recuperación: Cuando se opta por la medida de no recuperación del espacio, se debe tener en cuenta que se parte de un espacio contaminado, aunque el estudio de viabilidad determine esa opción. Así pues, se tiene que registrar la localización real del espacio. Esta sencilla solución evita una gama de problemas importantes generados a posterior, por un uso del suelo para el que ya no es adecuado (agricultura, residencial, espacios de ocio,…).

40

2. Contención o aislamiento de la contaminación: Consiste en establecer medidas correctas de seguridad que puedan controlar la situación presente, impidiendo la progresión de la contaminación en el medio y mitigando riesgos relacionados con esta dispersión de contaminantes:

* Aislamiento** Reducción de las volatilizaciones*** Control de lixiviados

41

3. Recuperación:La elaboración de un plan de saneamiento precisa una cierta delimitación del resultado mínimo a alcanzar. Se dividen en dos tipos de tratamiento y/o recuperación de suelos en dos grandes grupos:

A) Tratamiento IN SITU, que implican la eliminación de los contaminantes sobre el propio terreno, sin remoción del mismo.B) Tratamiento EX SITU, en los que se produce la movilización y traslado del suelo a instalaciones de tratamiento o confinación.

42

OTRAS MEDIDAS:

- Prevención:

* Control integrado de plagas

* Uso mínimo de sustancias tóxicas

* Aplicación adecuada de sustancias químicas

* Alternancia de plaguicidas

- Manejo cultural

- Legislación

43

Distintas vías de transformación de los plaguicidas en el suelo se esquematizan en la siguiente figura.

44

Algunas Técnicas de Bioremediación:

a. Landfarming

b. Bioventing

c. Biosparging

d. Bioslurping

e. Biofiltración

f. Biopiles

g. Bioreactor

h. Soil Flushing

i. Atenuación natural

•Físicos y químicos

•Biomasa microbiana, materia orgánica

•Mineralización de la materia orgánica: CO2, O2, N-NH4

+, N-NO3-

•Actividad enzimática: hidrolasas, oxidoreductasas, …

•ATP

Monitoreo de parámetros:

45

Microorganismos que degradan plaguicidas:

Estos compuestos químicos constituyen una adecuada fuente de carbono y donadores de electrones para ciertos microorganismos del suelo.

Las Pseudomonas son las bacterias más eficientes en la degradación de compuestos tóxicos. La capacidad de estas bacterias para degradar estos compuestos depende del tiempo de contacto con el compuesto, las condiciones ambientales en las que se desarrollen y su versatilidad fisiológica.

Aspergillus fumigatus, A. Níger, A. terreus, Absidia corymberifera y Rhizopus microsporus var microsporis, Botrytis cinerea.

Bacteria Rhodococuss sp. para degradar las triazinas a nitrato.

Cladophialophora sp., Phormidium y Oscillatoria degadan hidrocarburos.

Las algas también juegan un papel importante en los procesos de biodegradación. Chlorella vulgaris en la biotransformación de estrógenos.

46

Existen dos formas por la que la cual la microflora puede degradar el plaguicida.

I) La sustancia favorece el crecimiento microbiano y es empleada como fuente de carbono, energía y raras veces como fuente de nitrógeno, azufre, etc..El número de microorganismos aumenta y el aislamiento se realiza utilizando el plaguicida como única fuente de nutrientes. Luego de que el compuesto fue degradado las poblaciones decrecen.

II) Por cometabolismo, el compuesto no actúa directamente como fuente de nutrientes sino que se debe emplear otras como la glucosa, que al disminuir en el medio inducen las enzimas necesarias para la degradación del plaguicida.Las reacciones catabólicas ocurren principalmente cuando las dosis de pesticidas son altas y la estructura química permite su degradación.

47

Metales pesados

El mecanismo bioquímico microbiano no es la degradación del átomo contaminante, sino que se produce un cambio en el estado de oxidación del metal para su detoxificación.

Este cambio en el estado de oxidación permite seguir varias Estrategias de Biorremediación:

a) El metal se vuelve menos soluble y precipita lo que hace que sea menos utilizado por los organismos del ambiente.

b) Hace que se vuelva por el contrario más soluble por lo que puede ser removido por permeabilidad.

c) Permite que pueda haber una volatilización del átomod) Hacerlo en si menos tóxico para los organismos del medio.

48

• Los organismos deben tener una actividad metabólica necesaria para degradar al contaminante a tasa estándar regulada.

• El contaminante debe estar biodisponible.• El sitio debe tener condiciones que permitan el

crecimiento y actividad enzimática de microorganismos.

• Su costo debe ser más bajo que otras tecnologías.

CRITERIOS PARA BIORRECUPERACION

49

• Cualquier indicador debe incluir los 3 componentes básicos de calidad:

• 1. Productividad biológica y vegetal• 2. Calidad ambiental• 3. Salud humana y animal

Parámetros bioquímicos y biológicos.

Bioindicadores

50

Toma de decisiones

Muchas son las estrategias frente a problemas de contaminación de suelos. Se deberá considerar en informes de Evaluación del terreno, los aspectos:

•Viabilidad técnica propuesta, económica/financiera

•Condicionantes legales

•Salud y salubridad

•Impacto ambiental

•Condiciones sociales, políticos y científicos

•Código de prácticas actuales y futuras.

EROSION DEL SUELOEROSION DEL SUELO

METEORIZACION TRANSPORTE SEDIMENTACION

EROSIVA

(AGENTES)

• AGUA

• VIENTO

• GRAVEDAD

• HIELO

• MAR

• ACT. HUMANA

DEGRADAN EL SISTEMA EDAFICO A DIFERENTES TASAS

NO EROSIVA

(PROCESOS)

• FISICA

• QUIMICA

• BIOLOGICA

RIESGOS NATURALES COMO CAUSA DE LA DEGREDACION DE LA TIERRA

• AREAS CON PENDIENTES PRONUNCIADAS

• SUELOS FRAGILES

• TIERRAS BAJAS; AFECTADAS POR GLACIALES, ALUVIONES

• AREAS AFECTADAS POR ACTIVIDAD VOLCANICAS

• LLUVIAS INTENSAS, SEQUIA

• FLUJOS DE MASAS

RIESGOS NATURALES COMO CAUSA DE LA DEGREDACION DE LA TIERRA

• AREAS CON PENDIENTES PRONUNCIADAS

• SUELOS FRAGILES

• TIERRAS BAJAS; AFECTADAS POR GLACIALES, ALUVIONES

• AREAS AFECTADAS POR ACTIVIDAD VOLCANICAS

• LLUVIAS INTENSAS, SEQUIA

• FLUJOS DE MASAS

CAUSAS:

• CAMBIOS DEMOGRAFICAS

• MARGINALIZACION Y POBREZA

• TENENCIA DE LA TIERRA

• INESTABILIDAD POLITICA Y MALA ADMINISTRACION

• ASPECTOS SOCIO-ECONOMICOS

• PROBLEMAS SANITARIOS

• AGRICULTURA INAPROPIADA

RIESGOS NATURALES COMO CAUSA DE LA DEGREDACION DE LA TIERRA

• AREAS CON PENDIENTES PRONUNCIADAS

• SUELOS FRAGILES

• TIERRAS BAJAS; AFECTADAS POR GLACIALES, ALUVIONES

• AREAS AFECTADAS POR ACTIVIDAD VOLCANICAS

• LLUVIAS INTENSAS, SEQUIA

• FLUJOS DE MASAS

CAUSAS:

• CAMBIOS DEMOGRAFICAS

• MARGINALIZACION Y POBREZA

• TENENCIA DE LA TIERRA

• INESTABILIDAD POLITICA Y MALA ADMINISTRACION

• ASPECTOS SOCIO-ECONOMICOS

• PROBLEMAS SANITARIOS

• AGRICULTURA INAPROPIADA

FACTORES ANTROPICOS DE LA EROSION

• Cultivo reiterado de suelos no arables

• Prácticas inadecuadas de labranza

• Sobreutilización de praderass y vegetación arbustiva

• Deforestación

• Tala de bosques y matorrales para leña y carbón

• Incendios y quemas forestales

• Quemas de rastrojos agrícolas

• Agricultura de subsistencia sin medidas conservacionistas

AGUA

CONTAMINACION DE CONTAMINACION DE SUELOSSUELOS

FUENTES DE CONTAMINACION

• INDUSTRIAS

• AGRICULTURA

• MINERIA

• URBANA

AIRE

RESTAURACION DE SUELOSRESTAURACION DE SUELOS

DEGRADACION REHABILITACION

APROVECHAMIENTO

(TRATAMIENTO)

RESTAURACION

(DAR ALGUN USO)

(VOLVER AL USO INICIAL)

FITORREMEDIACIÓN Y

BACTERIAS MINERASEN LOS

LABORATORIOS ESCOLARES

FITORREMEDIACIÓNREALIZACION DE ENSAYOS EN LABORATORIOS ESCOLARES

Fácilmente cultivables en un laboratorio escolar a cargo de los alumnos

Trabajo autónomo

Método Científico

Materiales accesibles

Las plantas acuaticas de canales próximos a los cursos de los ríos.

Estudio de flora Autóctona

Las plantas acuaticas captan contaminantes y colorantes

Experiencias sencillas

Problema deContaminación real que afecta a la comunidad

Contexto

Proceso de enseñanza-aprendizaje por construcción y descubrimiento

Recolección y caracterización de especies vegetales acuáticas de cuencas hídricas que surcan el gran Buenos Aires.

FITORREMEDIACIÓN DE AGUAS CONTAMINADAS

Estudio comparativo de la capacidad de captación de contaminantes

Estudio comparativo de los niveles de contaminantes tolerables

Estudio del mecanismo de captación de contaminantes

•Estudio de ecotoxicidad

FITORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS

DESARROLLO DE UN PROTOCOLO DE TRABAJO

Método Científico

ESPECIES DE CULTIVO

SOJA

GIRASOL

ESPECIES AUTOCTONAS

JUNQUILLO

BACTERIAS MINERASREALIZACION DE ENSAYOS EN LABORATORIOS ESCOLARES

H2SO

4 H2SO

4 H2SO

4 H2SO

4

H2SO

4 H2SO

4 H2SO

4 H2SO

4 H2SO

4

Materiales Accesibles

PeceraTermostatoBurbujeador

Thiobacillus thiooxidans

Medios de cultivosencillos

Microorganismos fácilmente cultivables en un laboratorio escolar a cargo de los alumnos

Trabajo autónomo

Experiencias sencillas

Método Científico

Proceso de enseñanza-aprendizaje por construcción y descubrimiento

Remediar un problema de contaminación real

Proceso de enseñanza-aprendizaje por construcción y descubrimiento

Desarrollar una metodología alternativa de enseñanza

Estudio de un problema concreto y sus posibles soluciones

Desarrollo temas de diferentes

disciplinas de manera interrelacionada e

interdisciplinaria

Proyecto extracurricular

Ruptura de la dinámica de aula

Fuerte Incentivo para los alumnos

Alumnos Participantes de los proyectos

Formación propedéutica

Acceso al nivel terciaario-universitario