Contaminacion De Suelos 3
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CONTAMINACION DE SUELOS Parte 3 María Graciela Pozzo Ardizzi IRAM COMAHUE
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CONTAMINACION DE SUELOS
Parte 3
María Graciela Pozzo Ardizzi
IRAM COMAHUE
Investigación de Suelos Contaminados.
Investigación Preliminar.
Investigación Detallada.
Adaptación del modelo conceptual.
Diseño y toma de muestras de Suelos.
Metodologías analíticas para determinar contaminantes químicos por especiación.
Interpretación y comunicación de resultados.
El desarrollo industrial y tecnológico ha generado sustanciasque, sin un afán de hacer daño, acumuladas en los sueloshan llevado a la contaminación de estos. Además, el grantamaño de las poblaciones y por consiguiente la grancantidad de material de desecho que se produce hacenecesario tener sistemas bien desarrollados de evacuaciónde basura.
Las principales sustancias y fenómenos que han provocadouna contaminación en los suelos, son:
Pesticidas: D.D.T., Paratión y Malatión.
Rellenos sanitarios: Donde se acumulan los desechos de lasgrandes poblaciones.
Sustancias químicas peligrosas: Como perclorados yfosfatados, que son muy difíciles de degradar.
Fenómenos de contaminación global: Lluvia ácida
Investigación de Suelos Contaminados.
Investigación Preliminar.
Investigación Detallada.
Anexo C (Normativo)
Diagrama de flujo
FASE EXPLORATORIA
I D
E N
T I
F I
C A
C I
Ó N
Etapa 3
Punto de Decisión N° 5
Punto de Decisión N° 4
Etapa 1
Punto de Decisión N° 1
Punto de Decisión N° 2
Etapa 2
Punto de Decisión N° 3
Objetivos Generales
Objetivos Particulares
Sitios con sospecha
de presencia de
contaminantes
I N
V E
S T
I G
A C
I Ó
N
FASE DETALLADA
SI NO
NO
NO
NO
SI
NO
SI
SI
SI
SI
Revisión Preliminar de Información
¿Indicios de
contaminación?
potencialmente contaminado probablemente no contaminado
Evaluación de la Información
(Formulación de las Hipótesis)
¿Se requiere una
investigación del sitio?
Investigación de Campo
Verificación de la
contaminación
sospechada
Indicación de no
contaminaciónHallazgo de
contaminación
diferente
¿Se requiere una
investigación más amplia?
¿La información es
adecuada, conforme a los
objetivos de la
investigación?
Investigación Detallada
Informe
¿La calidad de
la información
es la deseada?
Parte 5: Directivas para la investigación exploratoria de sitios urbanos e industriales
con respecto a la contaminación de suelos
IRAM 29481-5Investigación Exploratoria
IRAM 29482Directivas para la investigación
detallada de sitios urbanos e industriales con respecto a la
contaminación del suelo
Investigación Detallada
Anexo A (Informativo)
Diagrama de flujo de la investigación detallada
INV
ES
TIG
AC
IÓN
DE
SIT
IOS
CO
N R
ES
PE
CT
O A
LA
CO
NT
AM
INA
CIÓ
N D
EL
SU
EL
O
Investigación exploratoria
Se requiere una
investigación más amplia
FASE DETALLADA
¿La información es adecuada y suficiente para cumplir los
objetivos de la investigación?
Diseño de la investigación de campo
Estrategia de muestreo
- Posiciones de muestreo
- Esquema de muestreo
- Profundidad del muestreo
- Tamaño y tipo de muestras
- Cantidad de muestras
Objetivos de la investigación detallada (principales y subsidiarios)
Adaptación del modelo conceptual y
presentación de hipótesis
Evaluación de la información existente (resultados de la investigación exploratoria)
Informe
Plan de muestreo y análisis
- Muestreo
- Análisis químicos
- Aseguramiento y control de la calidad
Estrategia de análisis
- Selección de parámetros a ensayar
- Identificación de métodos analíticos a utilizar
Investigación de campo
FASE EXPLORATORIA
Sí
No
Parte 5: Directivas para la investigación exploratoria de sitios urbanos e industriales
con respecto a la contaminación de suelos
IRAM 29481-5Investigación Exploratoria
IRAM 29482Directivas para la investigación
detallada de sitios urbanos e industriales con respecto a la
contaminación del suelo
Investigación Detallada
Existen tres enfoques básicos para el muestreo:
Selectivo: consiste en escoger sitios para el muestreo en base a diferenciasobvias o típicas. Tales diferencias se determinan según la experiencia delmuestreador y generalmente incluyen factores tales como la visibilidad delárea de un derrame de químicos, los cambios en el color del suelo, las áreas deperturbación física anterior o las áreas sin vegetación o con vegetación muerta.
Sistemático: es un método mediante el cual los puntos de muestreoseleccionados se ubican a distancias uniformes entre sí. En los sitios conderrames de químicos líquidos o con deposición aérea de contaminantes, estemétodo es útil para documentar probables gradientes de concentración.
Al azar: el muestreo al azar se basa en la teoría de probabilidades y lanecesidad de un riguroso análisis estadístico. El muestreo al azar permite todacombinación posible de unidades de muestras a seleccionarse y el número decombinaciones posibles está sólo limitado por el tamaño de la muestra.
Una combinación de muestreo selectivo, sistemático y al azar es a menudo elenfoque más factible.
Diseño y toma de muestras de Suelos
TOMA DE MUESTRAS
Cualquier estudio de contaminación del medio, ya sea del aire, del agua o del suelo, comienza con la obtención de los datos sobre el estado inicial del mismo, ya que son imprescindibles a la hora de adoptar medidas de tratamiento y control de la contaminación.
Las principales consideraciones a tener en cuenta para diseñar un plan de muestreo sobre suelos contaminados son:
1) Al tomar una muestra de suelo y para evitar contaminarle, debe extraerse del muestrador con una herramienta que no modifique su composición, utilizando también guantes de protección desechables después de cada uso.
2) Para las muestras en las que se analizan compuestos volátiles, se deben utilizar tubos de acero inoxidable. Estos tubos deben ir perfectamente cerrados para evitar fugas o cualquier transformación de la muestra durante su transporte al laboratorio.
3) Hay que tener especial cuidado con la contaminación cruzada entre las capas del suelo, pues al recoger la muestra si ésta se presenta en estado liquido o pastoso, pueda caer en la perforación que se está haciendo y contaminar capas más profundas.
Al diseñar una campaña de muestreo hay que tener en cuenta:
• Si se van a tomar directamente en el foco emisor (se buscará la cantidad y tipo de contaminante), o
• Si el estudio se enfoca al efecto producido en el medio (se intentará cuantificar la dispersión y el grado de contaminación).
La finalidad de la toma de muestras es conseguir que una fracción extraída del medio a estudiar sea representativa del mismo, así como de fácil manipulación, determinación y conservación.
Es esencial que la manipulación de la muestra no afecte a la composición de la misma desde que se toma hasta el momento en que se realiza el análisis.
Metodologías analíticas para determinar contaminantes químicos por especiación
Especiación química y disponibilidad
La descripción de las formas químicas que un elemento toma en soluciónse denomina especiación.
Cada elemento tiene una particular especiación química en solución, lacual afecta profundamente su biodisponibilidad.
Las soluciones acuosas de los suelos, aguas superficiales y subterráneasofrecen diversas posibilidades de interacción de los metales con materiaorgánica (ácidos fúlvicos, húmicos), HCO3-, CO32-, OH- y otros anionescapaces de formar complejos solubles con cationes metálicos.
En particular, los ligandos orgánicos incrementan la capacidad detransporte de soluciones para metales fuertemente complejantes como elCu, incrementando su solubilidad.
Los ligandos complejantes solubles aumentan la movilidad de losmetales. Por ejemplo, la adsorción de iones como Cu y Cd por las raícesde las plantas se correlaciona con la concentración del metal iónico libreen la solución del suelo. Si hay materia orgánica presente hay una mayortoma de Cu por las raíces a cualquier concentración de Cu libre (nocomplejado). Esto se debe a que la concentración de complejos orgánicosde Cu es mucho mayor que la de Cu libre.
La concentración de HCO3-, CO32-, OH- y materia orgánica aumenta su concentración con el incremento del pH. La adsorción de cationes metálicos en superficies minerales y orgánicas se favorece cuando se incrementa el pH. En consecuencia, la solubilidad total de los metales en solución disminuye a pH 6 o 7 y vuelve a aumentar a pH más elevados.
• Orgánicos
• -VOC´s no halogenados
• -VOC´s halogenados
• -SVOC´s no halogenados incluyen PAH y algunos pesticidas
• -SVOC´s halogenados incluyen PCB, Clorofluocarbonos, muchos pesticidas
• -Combustibles
• Inorgánicos
• -NaCl y otras sales
• -Metales en especial As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Se, Zn y Ag
• -Asbestos
• -Fluoruros
• -Cianuros
• -Fertilizantes
• Radionuclidos
Un mismo elemento químico puede tener diferentecomportamiento desde el punto de vista toxicológico, según sea laforma química en que se encuentra. Es decir por:
• su estado de oxidación, o si
• está unido a un determinado radical orgánico.
Por este motivo, es más importante conocer en qué forma químicay en qué cantidad de la misma se encuentra, que su concentracióntotal.
Esta clase de análisis requiere de métodos de separaciónespeciales y de métodos detección de alta sensibilidad, exactos yprecisos, dadas las bajas concentraciones que deben determinarsede las distintas especies. Como ejemplo de la importancia delanálisis por especiación se pueden mencionar las diferentestoxicidades de las especies inorgánicas de arsénico y deantimonio.
Las especies de arsénico y de antimonio con estado de oxidación+3, son más tóxicas que las que tienen estado de oxidación +5.Además los compuestos organoarsenicales son menos tóxicos quelos de arsénico inorgánico; por ejemplo: la arsenobetaína esinocua para el ser humano.
De allí la importancia de no sólo determinar la cantidad total dearsénico que contiene un agua, efluente, planta o animal, sinotambién de saber qué cantidades de cada especie de arsénicoestán presentes. En función de ello se sabrá el grado de toxicidado el riesgo de contaminación existente.
Otro ejemplo característico es del cromo (VI) que es cancerígeno ymutagénico, mientras que el cromo en estado de oxidación +3,cromo (III) es un elemento esencial para el ser humano.
En aguas ya está internacionalmente legislada la concentración decada especie; y en algunos países de Europa y Estados Unidostambién está legislada su concentración en efluentes.
Otro caso es el de la toxicidad del estaño.
Su máxima concentración en aguas está estipulada por lasreglamentaciones de casi todos los países del mundo, con límitesde 100 ó 150 ppm, dependiendo del país.
Sin embargo, desde hace pocos años, se observó que uncompuesto orgánico de estaño, el tributilestaño, -usado comobiocida y muy empleado para pintar los cascos de los barcos parapreservarlos de microorganismos que causarían corrosión-, esaltamente tóxico, integrando un grupo de sustancias que aún seestán investigando y que se conocen como disruptoreshormonales.
Por este motivo en países de la Comunidad Europea, se estánestudiando metodologías analíticas que permitan sudeterminación en el orden de las ppt, para luego reglamentar sunivel máximo permitido en aguas.
Actualmente, se desarrollarán metodologías analíticas, empleando instrumental de alta resolución; para determinar: en primer instancia cromo (III) y cromo(VI) en aguas y efluentes líquidos, en segunda instancia arsénico (III) y arsénico (V), y antimonio(III) y antimonio(V) en aguas.
La mayoría de las especies de elementos traza estudiadas pueden clasificarse en tres grupos.
• El primer grupo, las especies redox, ya que frecuentemente, un elemento puede ser tóxico en un determinado estado de oxidación mientras que en otro es inocuo o incluso esencial.
• El segundo grupo incluye organoelementos simples, unidos a grupos alquilo y arilo.
• El tercer grupo lo constituyen las metalomoléculas de elevado peso molecular que tienen un interés especial en los sistemas biológicos.
Los factores que determinan la especie química de un elemento determinadoen el medio ambiente son la fuerza iónica, el pH y pE (potencial redox).
El potencial redox determina el estado de oxidación de los elementos.
En medios naturales bien oxigenados, los elementos suelen encontrarse en elestado de oxidación más alto, ya que el potencial redox del O2/H2O es másalto que el de cualquier otro par redox.
En condiciones de anoxia como por ejemplo en el agua intersticial ensedimentos, aguas profundas, etc. la situación es diferente. En esta situación,puede tener lugar, mediante la acción de los microorganismos, la conversiónde sulfato en sulfuros como por ejemplo HgS y CdS que precipitan y se reducede este manera la biodisponiblidad y por tanto
la toxicidad.
En realidad, los únicos elementos que se unen a ligandos inorgánicos y sonsolubles son Ni y Co.
De la misma forma que el potencial redox, el pH y la fuerza iónica del
medio influyen en la existencia de unas especies u otras.
FACTORES QUE AFECTAN A LA ESPECIACIÓN DE METALES
*Las porfirinas son pigmentos que se encuentran tanto en lavida animal como en la vegetal y están involucradas en laformación de muchas sustancias importantes en el cuerpo,incluyendo la hemoglobina, la cual trasporta oxígeno en la
sangre.
SISTEMAS REDOX ESPECIES ALQUILADAS COMPUESTOS DE ELEVADOPESO MLECULAR
Se (IV)/Se(VI) Metil-Hg, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Se
Metaloporfirinas*
As(III)/As(V) Etil-Pb, As, Sb, Se Metaloproteínas
Sb(III)/Sb(V) Butil-Sn Metalodrogas
Cr(III)/Cr(VI) Ciclohexil-Sn Metaloenzimas
Fe(II)/Fe(III) Fe(II)/Fe(III)Octil-Sn
Especies de interés en los análisis de especiación
La toxicidad del aluminio ha sido muy estudiada yactualmente es uno de los elementos que más interesandesde el punto de vista de la especiación.
En las muestras biológicas el aluminio se encuentraúnicamente con valencia +3.
Las formas de este elemento unido a ligandos orgánicos sonmucho menos tóxicas que cuando se encuentra unido aligandos inorgánicos.
Las especies de interés medioambiental del aluminio son:Al3+, Al(OH)2 +, Al(OH)4 - y Al(OH)2
ESPECIACIÓN DE ALUMINIO
Espectrofotometría, cromatografía iónica y cromatografía encolumna de intercambio iónico (Chelex-100)., ultrafiltración,diálisis, filtración con geles, HPLC.
ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO
El arsénico se encuentra ampliamente distribuido en el medioambiente en forma orgánica e inorgánica.
Los compuestos de arsénico en las aguas aireadas y suelos songeneralmente inorgánicos (principalmente arsenito, As3+) mientrasque en la biomasa son orgánicos. Las formas metiladas comodimetilarsénico (DMA) y monometilarsénico (MMA) son las especiesde arsénico más comunes de entre las orgánicas.
La química medioambiental del arsénico es compleja, pudiendooriginar numerosas especies organometálicas citadas anteriormente,que son transformadas por los organismos vivos que lo incorporan adiversas rutas metabólicas. Así, el arsénico inorgánico es reducido ybiometilado por hongos, bacterias, algas y mamíferos, incluido elhombre, originándose compuestos de mono-, dimetil- ytrimetilarsénico.
Técnicas acopladas basadas en la cromatografía de gases o delíquidos y técnicas espectroscópicas sensibles (ETAAS, ICP-AES,ICP-MS, AFS)
ESPECIACIÓN DE MERCURIO
•En términos generales, las especies organomercuriales son mástóxicas que el mercurio inorgánico. La toxicidad creciente de loscompuestos alquilados comparados con las formas inorgánicas yla elemental del mercurio, se debe a la naturaleza lipofílica demuchos de estos compuestos, que permite su paso a través de lasbarreras cerebrales y su unión a grupos sulfhidrilos.
La mayoría de los análisis de mercurio se llevan ahora a caboempleando técnicas espectroscópicas debido a su elevadasensibilidad.
El ICP-MS proporciona una técnica de detección muy sensible yselectiva para la especiación de mercurio.
Los métodos de especiación de mercurio hasta ahora contemplanel uso de la cromatografía de gases con detector de captura deelectrones (GC-ECD), de fluorescencia atómica (GC-AFS), de masas(GC-MS), ICP-MS,
ANALISIS DE CASOS
Distribución del contaminante en el perfil del suelo
INTERPRETACIÓN Y
COMUNICACIÓN DE RESULTADOS
El informe de la investigación sitio tiene que describir el fundamento de lainvestigación, con el alcance del RPI (Revisión Preliminar de la Información) ylas hipótesis formuladas como resultado del relevamiento preliminar.
El fundamento de la investigación debe estar asociado a los objetivos, quedeben incluir las validaciones de las hipótesis.
Es necesario describir la metodología de la investigación, principalmente lastécnicas de muestreo, junto con los registros de todas las observacionesrealizadas en el sitio.
Se debe describir el proceso de selección de las muestras para su posterioranálisis e incorporar los resultados analíticos.
Debe incluir una discusión de los resultados obtenidos con su interpretacióny la discusión de la interpretación de los resultados y las hipótesisplanteadas.
Deben exponerse las conclusiones acerca de la validez de las hipótesisplanteadas al igual que toda otra conclusión relevante relativa a lacontaminación del sitio y a los aspectos que puedan requerir unainvestigación complementaria.
Informe de la investigación y de las hipótesis
El Informe puede comprender las siguientes secciones:
Introducción;
Objetivos;
Relevamiento preliminar de información;
Descripción del sitio, hipótesis formuladas y desarrollo del modelo conceptual;
Metodologías;
Tareas de campo;
Observaciones in-situ;
Toma de muestras;
Selección de muestras para análisis e información analítica;
Discusión de los resultados y comparación con los valores de referencia (umbral/fondo);
Comparación de los resultados con las hipótesis;
Conclusiones y validez de las hipótesis;
Recomendaciones para implementar acciones adicionales.Fuentes: IRAM, 29481-5 Calidad ambiental – Calidad del suelo . Parte 5: Directivas para la investigación exploratoria de sitios urbanos e industriales con respecto a la contaminación de suelos
IRAM 29482 Calidad ambiental – Calidad del suelo . Directivas para la investigación detallada de sitios urbanos e industriales con respecto a la contaminación del suelo
El Organismo Ambiental Nacional, ha generado un PROGRAMA DE GESTION AMBIENTAL DE SUELOS CONTAMINADOS, capaz de potenciar y articular las diversas acciones que desde los sectores público y privado se lleven a cabo, buscando una ampliación del conocimiento en este campo y una más eficiente utilización de los recursos disponibles. Este Programa está estructurado sobre tres ejes:
Un componente diagnóstico el que debe dar cuenta de la existencia de procesos potencialmente contaminantes de suelos, y del estado y calidad actual de los suelos en áreas de alta probabilidad de contaminación y del reconocimiento de los suelos no alterados por contaminación;
Un componente tecnológico, el que avanzará en la investigación de metodologías para el diagnóstico y el análisis y evaluación de suelos, como en la definición de técnicas para el saneamiento y recuperación de suelos, y el desarrollo de tecnologías productivas que supongan el menor riesgo de contaminación;
Un componente institucional, orientado a la revisión de normativa para la protección del suelo, la elaboración de normativa específica para suelos contaminados, así como al análisis del tejido institucional que otorgue el soporte operativo y de control a las normas legales. Desde este mismo componente se deberá encarar la capacitación de recursos humanos y la generación de conciencia ambiental en el tema.
PROSICO
Sitio Web .
http://www.ambiente.gov.ar/prosico
Gracias
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