El suelo

Definición:

Un suelo es un cuerpo natural compuesto de materia mineral y orgánica subdividido en horizontes que recubre la corteza terrestre.

El suelo es función de la topografía, el clima, los organismos, la roca madre y el tiempo (edad).

Se distingue del material subyacente por sus propiedades morfológicas, físicas, químicas y biológicas.

El suelo constituye un recurso natural que desempeña diversas funciones entre las que destacan las siguientes:

Medio filtrante durante la recarga de acuíferos y de protección de los mismos.

Integrante del escenario donde ocurren los ciclos biogeoquímicos, hidrológicos y de la cadena alimentaria.

Espacio donde se realizan actividades productivas.

Fuente de materias primas.

Base física de construcciones.

Alberga una importante herencia cultural.

Formación del suelo:

La formación del suelo comprende una serie de procesos que transforman el material original (las rocas).

En una primera etapa predomina la meteorización, que consiste en la transformación total o parcial de las rocas y sus minerales por la acción de los agentes atmosféricos.

A medida que el proceso avanza comienza la edafogénesis, que abarca los procesos que afectan directamente al suelo.

MeteorizaciónComprende procesos físicos, químicos y biológicos, que actúan simultáneamente.

Los agentes climáticos (principalmente la precipitación y la temperatura) determinan el predominio de uno u otro proceso.

Por tanto, el proceso se divide en: Meteorización física Meteorización química Meteorización biológica

Meteorización física:

Consiste en la fragmentación de la roca, sin producirse cambios en los minerales que la constituyen.

Los procesos más destacables son: Cambios de temperatura. Dilatan y contraen los materiales (ejemplo:

cambios bruscos de Tª entre el día y la noche).

Congelación. El agua al congelarse en las cavidades de la roca, la fragmenta.

Cambios de humedad. Por la alternancia entre la humedad y la sequedad, que provoca contracción y dilatación.

Trituración. Partículas de roca y suelo arrastradas por el viento y el agua, que friccionan unas con otras.

Acción de organismos vivos. Los hongos, los líquenes, las raíces de las plantas y algunos animales favorecen la desintegración de las rocas.

Meteorización química:

Tiene gran importancia en la fertilidad del suelo, al liberarse elementos nutritivos.

Comprende una serie de reacciones químicas: Hidrólisis. Disolución. Carbonatación. Oxidación-reducción. Hidratación.

Meteorización biológica.

Es provocada por organismos vivos (microorganismos, hongos, líquenes, plantas,animales, etc.), que favorecen la meteorización química y física.

Es de gran importancia la liberación de CO2 (dióxido de carbono), por la acción de microorganismos y raíces de las plantas, que producirán las reacciones de carbonatación.

El Perfil del suelo:Es un corte vertical en el terreno, que va desde la superficie del suelo hasta la roca madre, a partir de la que se ha formado. En todo perfil, salvo casos excepcionales, se pueden distinguir una serie de capas horizontales, llamadoshorizontes; se distinguen entre sí por sus características (textura, estructura, contenido en carbonatos, compacidad, color, etc.).

En algunos suelos se diferencian claramente los horizontes principales; en otros, en cambio, no existe una diferenciación clara en unos horizontes y otros.

Tipos de Horizontes

Horizonte O:No constituye propiamente el suelo. Es una fina capa formada por materia orgánica sin descomponer o en descomposición. Se trata de organismos vivos, hojarasca, mantillo, etc.

Horizonte A:Se encuentra debajo de horizonte 0. Se caracteriza por ser rico en humus y tener la máxima densidad de raíces, microorganismos y de fauna edáfica; también es propio un color oscuro. Es el horizonte más expuesto a las acciones del clima y los seres vivos.

Horizonte B:Se encuentra por debajo del horizonte A y su color es más claro. Tiene mayor contenido mineral y menor contenido en M.O. que el horizonte A. En él se sitúan las raíces de árboles, arbustos y las más largas de las herbáceas.

Horizonte C:Se sitúa por debajo del horizonte B. Está compuesto por roca madre parcialmente alterada; los procesos de formación del suelo han actuado con poca intensidad sobre esta capa.

Horizonte R:Se sitúa bajo de horizonte C. Está formado por roca madre sin alterar.

Estudio del perfil del suelo

Composición del suelo:

El suelo está formado por 4 componentes: minerales, materia orgánica, aire y agua.Estos se encuentran subdivididos y entremezclados de tal manera que el aire y el agua ocupan los poros que existen dentro de la fracción sólida.

50 % Fracción sólida: 45% Componentes minerales 5% Componentes orgánicos

50 % Fracción no sólida:

25% Aire 25% Agua

Componente mineral:Está constituido por partículas de diferentes composición química y de tamaño; este componente deriva de la roca madre a través de procesos físicos, químicos yBiológicos y se considera la fuente principal de nutrientes para las plantas,aportándoles P, K, Ca, Mg, etc.

Componente orgánico:Está constituido por restos vegetales y animales parcial o totalmente descompuestos, así como los residuos de los animales; su contenido es inestable por la acción de los microorganismos que transforman la materia orgánica. Su contenido depende del tipo de cultivo, tipo de mecanización y de la profundidad del suelo.Proporciona a la planta N, P, S; siendo la única abastecedora de N.

Propiedades físicas y químicas del suelo:

Porosidad: Condiciona la movilidad de los compuestos solubles y de los volátiles.

Temperatura: De ella dependen los procesos de alteración de los materiales originarios o la difusión de los contaminantes.

Procesos Ácido-Base: Influyen en el grado de descomposición de la materia orgánica y de los minerales, en la solubilidad de algunos contaminantes y en conjunto, los procesos controlados por el pH del suelo.

Textura. La textura de un suelo es la proporción de los tamaños de los grupos de partículas que lo constituyen y está relacionada con el tamaño de las partículas de los minerales que lo forman y se refiere a la proporción relativa de los tamaños de varios grupos de partículas de un suelo. Esta propiedad ayuda a determinar la facilidad de abastecimiento de los nutrientes, agua y aire que son fundamentales para la vida de la planta.

pH. El pH del suelo es importante porque los vegetales sólo pueden absorber a los minerales disueltos, y la variación del pH modifica el grado de solubilidad de los minerales. Por ejemplo, el aluminio y el manganeso son más solubles en el agua edáfica a un pH bajo y al ser absorbidos por las raíces son tóxicos a ciertas concentraciones. Determinadas sales minerales que son esenciales para el crecimiento vegetal, como el fosfato de calcio, son menos solubles a un pH alto, lo que hace que esté menos disponible para las plantas.

Reacciones REDOX: Originados en el metabolismo de los microorganismos delsuelo, afectan a elementos naturales y contaminantes.

Propiedades Coloidales: Explican los procesos de agregación e inmovilización de partículas.

Interacciones Superficiales: Como por ejemplo la adsorción entre componentes del suelo y otros compuestos ya sean naturales o contaminantes.

Capacidad de Intercambio Iónico: Corresponde a la cantidad de iones metálicos que una determinada cantidad de suelo es capaz de intercambiar. Estos intercambios son vitales para que los iones metálicos puedan acceder a la planta.

Clasificación general de suelos de acuerdo a las condiciones climáticas

Es principal factor, porque el clima proporciona al suelo un carácter típico determinado con independencia del tipo de roca madre del que procede.

PODZOL: Suelo de climas húmedos y fríos Tiene abundante materia vegetal Horizonte A: Arenoso y de carácter ácido. Horizonte B: Recibe materiales coloidales que son arrastrados hasta las

zonas más profundas formando en ellos una zona endurecida.

CHERNOZEN:

Suelo de regiones con clima húmedo y veranos cálidos. Horizonte A: rico en humus y en óxidos de hierro lo que le da un color

pardo amarillento. Horizonte B: rico en carbonato cálcico lo que le da un color gris-pardo.

LATERITAS: Suelo de regiones tropicales de clima cálido y húmedo Horizonte A: prácticamente inexistente. Horizonte B: rico en óxidos de hierro y aluminio lo que le da un color

rojizo.

SUELOS DESÉRTICOS: Suelo de regiones de clima desértico. Horizonte A: Color gris claro. Horizonte B: En él se forman nódulos de carbonato cálcico por las aguas

de infiltración.

Factores formadores del suelo:Los factores que intervienen en la formación del suelo son:

El material originarioLa roca o material originario de un suelo determina la características del que tipo de suelo.

Por ejemplo: El granito tiende a formar suelos arenosos y poco fértiles. Los basaltos y los esquistos originan suelos arcillosos La caliza dura suele originar suelos pedregosos La caliza blanda forma suelos arcillosos y fértiles

El climaEl clima influye en la formación del suelo por medio de la temperatura y la precipitación.

Las temperaturas altas y las precipitaciones abundantes aceleran el proceso de formación del suelo.

Interviene en tres procesos: Alteración del sustrato mineral Evolución de la materia orgánica Migraciones de componentes en el perfil del suelo

La topografía

La topografía o relieve del terreno influye en los procesos de erosión.

A mayor pendiente, mayor movimiento de agua y mayor erosión, lo que da lugar suelos poco profundos y pobres.

A menor pendiente, la erosión es menos intensa y menor movimiento de agua, dando lugar a suelos más fértiles y profundos.

INFLUENCIA DE LA TOPOGRAFÍA EN LA FORMACIÓN DEL SUELO:

IZQUIERDA. Suelo fértil y profundo, con escasa pendiente.DERECHA. Suelo en formación, pobre y poco profundo, con elevada pendiente.

Los organismos vivosLos organismos vivos del suelo: la vegetación, la fauna y los microorganismos, intervienen de manera decisiva en la formación del suelo.

Son los responsables de la formación del humus, a partir de los restos que se van incorporando al suelo.

El HUMUS es la materia orgánica en descomposición (homogénea, amorfa, de color oscuro e inodora) que se encuentra en el suelo, y procede de restos vegetales y animales muertos. Depende de la acción de organismos vivos del suelo, como bacterias, protozoos, hongos y ciertos tipos de escarabajos

El tiempo

El tiempo necesario para la formación del suelo varía según el material originario. El proceso puede durar desde 100 años hasta varios miles de años.

Según el desarrollo del perfil, los suelos pueden ser:

Jóvenes. Sin diferenciación clara de horizontes. Maduros. Con horizontes claramente diferenciados. Viejos. Suelos sin aireación debido a la acumulación de arcilla en el

horizonte B.

Contaminación del suelo

La contaminación es uno de los problemas más importantes del suelo y se asocia con la entrada de sustancias que, a partir de una cierta concentración deben considerarse como no deseables.

Por tanto, la contaminación del suelo consiste en la introducción de elementos extraños al sistema suelo o la existencia de un nivel inusual de uno propio que, por sí mismo o por su efecto sobre los restantes componentes, genera un efecto nocivo para los organismos del suelo, sus consumidores, o es susceptible de transmitirse a otros sistemas.

El suelo puede contener una gran variedad de elementos químicos, por lo que puede resultar difícil establecer a partir de qué momento, un mismo elemento deja de ser beneficioso o indiferente.

Los efectos desfavorables de los contaminantes en el suelo como sistema son:

Destrucción del poder de autodepuración por procesos de regeneración biológica normales, al haberse superado la capacidad de aceptación del suelo. Se ve afectado el ciclo biogeoquímico y la función de biofiltro.

Disminución cualitativa y cuantitativa del crecimiento de los microorganismos del suelo, o bien alteración de su diversidad, lo que hace aumentar la fragilidad del sistema.

Disminución del rendimiento de los cultivos con posibles cambios en la composición de los productos, con riesgo para la salud de los consumidores, al entrar determinados elementos en la cadena trófica.

Contaminación de las aguas superficiales y freáticas por procesos de transferencia. Se alcanzan concentraciones superiores a las consideradas aceptables.

Disminución de las funciones de soporte de actividades de ocio. Los espacios contaminados presentan problemas de salubridad para los usuarios.

Tipos de contaminación: contaminación local y contaminación difusa:

A menudo se distingue entre la contaminación edáfica proveniente de fuentes claramente delimitadas (contaminación local o puntual) y la causada por fuentes difusas.

Contaminación local y difusa del suelo

Contaminación Local

La contaminación local o puntual (lugares o emplazamientos contaminados) aparece en las zonas que rodean a la fuente contaminante, en las que existe una relación directa con el origen de la contaminación. Va unida generalmente a la minería, las instalaciones industriales, los vertederos y otras instalaciones, tanto en funcionamiento como tras su cierre. Dichas prácticas pueden suponer un riesgo tanto para el suelo como para el agua.

La contaminación local es un problema de reciente aparición. Aunque las zonas más extensas y afectadas se concentran alrededor de regiones muy industrializadas en el noroeste de Europa, existen terrenos contaminados por todo el continente y suele afectar a zonas de alta densidad urbana y con larga tradición de industrias pesadas, o bien a los alrededores de antiguas instalaciones militares. También son importantes las fugas de antiguos vertederos, en la mayoría de los países analizados por término medio, el 65% de los residuos urbanos generados en la UE (190 millones de toneladas en 1995) acaba en vertederos.

En Europa occidental, central y oriental, la contaminación del suelo afecta a grandes zonas y se debe a la urbanización y a la industrialización.

Las causas principales de contaminación local en una selección de países europeos están representadas en el siguiente gráfico.

Causas principales de contaminación local en una selección de países europeos

En la figura posterior aparece la ubicación de las zonas que tienen muchas probabilidades de presentar suelos contaminados (datos de la ubicación de las zonas de industria pesada) y las zonas en las que se ha observado contaminación real del suelo. No hay un seguimiento armonizado a nivel Europeo de la contaminación local y muchos países todavía no tienen inventarios nacionales.

Probables zonas con problemas de contaminación local en Europa

Las zonas en las que la probabilidad de contaminación local es elevada se encuentran en Europa noroccidental, desde Nord-Pas de Calais en Francia a la región del Rin-Ruhr en Alemania, atravesando Bélgica y Países Bajos. Otras zonas incluyen la región Saar de Alemania; Italia septentrional, al norte del río Po, de Milán a Padua; la región que se encuentra en la confluencia de Polonia, la República Checa y Eslovaquia, con Cracovia y Katowice en el centro (el llamado Triángulo Negro); y las zonas que rodean a las principales aglomeraciones urbanas de Europa.

Se estima que en la UE el número de terrenos contaminados oscila entre 300.000 y 1.500.000 de Has. La gran diferencia entre ambas cifras se debe a la falta de acuerdo para alcanzar una definición común de terreno contaminado así como a la diferencia de criterios a la hora de establecer los niveles aceptables de riesgo, los objetivos de protección y los parámetros de exposición.

Contaminación Difusa.

La contaminación difusa está causada generalmente por el transporte de sustancias contaminantes, tanto solubles como particuladas, a lo largo de amplias zonas con frecuencia alejadas de la fuente de origen. Pueden ser metales pesados, sustancias acidificantes, sobrecarga de nutrientes (eutrofización), etc. Si se exceptúa la acidificación, no existe una contaminación difusa que afecte de manera extendida a todos los suelos europeos, ésta se da asociada a algunos usos del suelo. Así, en determinadas zonas restringidas, la contaminación puede ser elevada (en las zonas urbanas y en los complejos industriales), originada tanto por fuentes difusas (transporte por carretera) como por otras localizadas (vertederos). En zonas agrícolas, el principal problema puede ser la contaminación difusa.

En los Estados miembros de la UE, los datos relativos al uso de productos químicos en la agricultura o los informes nacionales del estado del medio ambiente, han servido de aproximación para valorar la contaminación difusa de las zonas agrarias, por lo que es probable que no se hayan localizado todas las áreas de mayor riesgo. La figura 2.4 muestra las zonas con alta probabilidad de contaminación difusa del suelo y zonas en las que la contaminación es un hecho probado.

Probables zonas con problemas de contaminación difusa en Europa

La intensidad de uso de productos agroquímicos es más acusada en las tierras bajas de Europa occidental: Dinamarca, Países Bajos, Bélgica, Luxemburgo y el norte de Francia. En Europa oriental, los problemas de contaminación difusa de los suelos son mayores en Azerbaiyán, Bielorrusia, Moldavia, Rusia y Ucrania. En Escandinavia, es importante la contaminación atmosférica acidificante procedente de procesos industriales, y de otra índole, de Europa occidental, central y oriental, los vientos dominantes que transportan los contaminantes hacia el norte y se depositan allí.

Los costes de la contaminación difusa del suelo no se manifiestan tanto en lo relacionado directamente con el suelo como en las consecuencias de la menor capacidad de amortiguación del suelo. Aunque todavía no se ha estimado el coste exacto, se sabe que la eliminación de compuestos orgánicos, plaguicidas, nutrientes y metales pesados presentes en el agua resulta muy costosa.

Contaminación por metales pesados:

Se considera metal pesado aquel elemento que tiene una densidad igual o

superior a 5 g/cm3 cuando está en forma elemental, o cuyo número atómico es superior a 20 (excluyendo los metales alcalinos y alcalino-térreos). Su presencia en la corteza terrestre es inferior al 0.1% y casi siempre menor del 0.01%. Junto a estos metales pesados hay otros elementos químicos que aunque son metales ligeros o no metales se suelen englobar con ellos por presentar orígenes y comportamientos asociados.

Dentro de los metales pesados hay dos grupos:

Oligoelementos o micronutrientes , que son los requeridos en pequeñas cantidades, o cantidades traza por plantas y animales, y son necesarios para que los organismos completen su ciclo vital. Pasado cierto umbral se vuelven tóxicos. Dentro de este grupo están: As, B, Co, Cr, Cu, Mo, Mn, Ni, Fe, Se y Zn.

Metales pesados sin función biológica conocida , cuya presencia en determinadas cantidades en seres vivos lleva apareja disfunciones en el funcionamiento de sus organismos. Resultan altamente tóxicos y presentan la propiedad de acumularse en los organismos vivos. Son, entre otros: Cd, Hg, Pb, Sb, Bi, Sn, Tl, etc.

El contenido de metales pesados en suelos, debería ser únicamente función de la composición del material original y de los procesos edafogenéticos que dan lugar al suelo. Pero la actividad humana ha incrementado el contenido de estos metales en el suelo en cantidades considerables (García, I. y Dorronsoro, C., 2005), de hecho la entrada de metales pesados en el suelo ha ido aumentando desde que comenzó la industrialización.

Metales tóxicos de interés (según diversos autores)

Fuentes de contaminación por metales pesados:

Los suelos son minerales meteorizados enriquecidos por otros componentes como la materia orgánica mineralizada y en estado de descomposición. En los suelos, los metales son una parte de los minerales del suelo o existen principalmente como complejos particulados de diferentes formas.

Los metales pesados pueden acumularse en el suelo tanto a partir de procesos naturales como a partir del desarrollo de un amplio grupo de actividades antrópicas. Las fuentes naturales son la roca madre y los minerales metálicos; las fuentes antrópicas se extienden desde la agricultura (fertilizantes, abonos animales, plaguicidas, etc.), la metalurgia (minería, fundición, manufactura metálica, etc.), la producción de energía (gasolinas con plomo, manufactura de pilas, plantas de energía, etc.), y la microelectrónica hasta los depósitos de residuos.

Minería y fundición metalífera

Aunque las técnicas actuales de la minería y fundición son generalmente bastante eficientes y, por tanto, los fragmentos de roca finamente molidos y partículas residuales de minerales no eliminados por los procesos de separación producidos, contienen concentraciones de metal relativamente pequeñas, históricamente, a lo largo del siglos XIX y mediados del XX, dichos fragmentos y partículas residuales poseían contenidos de metal muy altos debido a que los procesos de separación del mineral eran menos eficientes. Por tanto estas partículas residuales, que pueden ser transportadas por el viento y/o el agua, constituyen una significativa fuente de contaminación por metales de suelos circundantes a zonas de minería y fundición y en suelos aluviales aguas abajo.

Una vez en el suelo, los fragmentos de mineral sufren reacciones de oxidación y meteorización que dan como resultado la incorporación y posterior distribución de iones metálicos en el mismo.

Materiales agrícolas y hortícolas

Las prácticas agrícolas constituyen una importantísima fuente de metales en el suelo en muchas partes del mundo, especialmente en zonas de intensa actividad. Las principales fuentes son:

Impurezas en los fertilizantes: Cd, Cr, Mo, Pb, U, V, Zn.

Aguas y fangos residuales; especialmente Cd, Ni, Cu, Pb, Zn (y otros muchos elementos).

Estiércoles, principalmente de aves y cerdos, de la intensa producción animal: Cu, As, Zn.

Plaguicidas: Cu, As, Hg, Pb, Mn, Zn.

Residuos derivados de los fertilizantes orgánicos: Cd, Cu, Ni, Pb, Zn.

Conservantes de la madera: As, Cu, Cr.

Corrosión de objetos metálicos: Zn, Cd.

Deposición atmosférica

En países industriales, la deposición atmosférica puede ser una importante fuente de metales para los suelos. De hecho en muchas regiones constituye la principal fuente de entrada de metales en suelos agrícolas y plantas (Haygarth y Jones, 1992) por la deposición superficial sobre las hojas o la cantidad y translocación de los metales transportados por el aire, que entran en los ecosistemas en forma particulada.

Metaloides volátiles como Se, As, Hg y Sb pueden ser transportados en forma gaseosa o enriquecidos en partículas, mientras otros metales como Cu, Pb y Zn sólo son transportados en fase partícula.

Combustión de fuel fósil

En general, la combustión de fuel fósil da como resultado la dispersión de un amplio número de metales pesados, como son Pb, Cd, Cr, Zn, As, Sb, Se, Ba, Cu, Mn, U y V, sobre un gran área, aunque no todos esos elementos están presentes en concentraciones significativas en todos los tipos de carbón y petróleo. La combustión de gasolinas con plomo ha sido la mayor fuente de este metal en el medio ambiente y ha afectado a una gran proporción de suelos de la superficie terrestre.

Industrias metalúrgicas

Las industrias metalúrgicas pueden contribuir a la contaminación del suelo de varios modos:

Por emisión de aerosoles y polvo que son transportados por el aire y eventualmente depositados sobre los suelos y vegetación;

Por efluentes líquidos que pueden contaminar los suelos en periodos de inundación.

Por la creación de vertederos de residuos en los que los metales pueden ser corroídos y lixiviados al suelo.

Muchos metales pesados se utilizan en aleaciones y aceros, por ello tanto la manufactura de esos materiales, como su fabricación o reciclaje pueden derivar en contaminación medioambiental.

Industria microelectrónica

Debido a que un amplio número de metales pesados, entre los que se incluyen: Cu, Zn, Ag, Au, Pb, Sn, Y, W, Cr, Se, Sm, Ir, In, Ga, Ge, Re, Tb, Co, Mo, Hg, Sb, As y Gd (MAFF, 1986), se utilizan en la manufactura de semiconductores, cables, contactos y otros componentes electrónicos puede existir contaminación medioambiental procedente de la citada manufactura así como del contacto accidental con el suelo y sus residuos.

Industrias químicas

Otras fuentes significativas de contaminación de los suelos por metales pesados son las manufacturas y/o usos y eliminación de, entre otros, pilas, pinturas y pigmentos, catalizadores, polímeros estabilizantes, plásticos, productos médicos, aditivos en aceites y lubricantes, etc.

Eliminación de residuos

La acumulación y eliminación de residuos domésticos, municipales e industriales puede llevar a la contaminación del suelo por metales pesados de varias maneras.

El depósito de residuos sólidos municipales sobre el suelo puede ocasionar la dispersión de metales pesados, como Cd, Cu, Pb, Sn y Zn en el suelo, aguas subterráneas y superficiales si el citado depósito no se efectúa de la forma correcta en un lugar preparado y destinado para tal fin. Por otra parte la incineración de residuos puede conducir a la emisión de aerosoles de metales (Cd, Pb) si no se dispone del equipo de control de contaminación adecuado.

La acumulación temporal de residuos industriales, como los procedentes de las actividades derivadas de la minería, fundición e hidrometalurgia pueden causar una contaminación del suelo de importante magnitud que, a menudo no se pone de manifiesto hasta que no se efectúa un estudio detallado de la zona cuando dicho lugar ya no se utiliza para tal fin.

Actividades deportivas, guerras y entrenamientos militares

Actividades deportivas como la caza puede ocasionar la entrada de determinados metales pesados como Pb, Sb y a veces Ni en determinados tipos de suelos.

También se encuentran significativamente contaminadas en el mundo las áreas y escenarios donde se han efectuado batallas y escaramuzas ya que en la mayoría

de suelos los metales pesados persisten durante siglos. En adición a los campos de batalla, los suelos en los que se efectúan entrenamientos militares, los campos y bases aéreas y navales también se encuentran significativamente contaminados con metales pesados.

Suelos contaminados

Se denomina suelo contaminado a una porción de terreno, superficial o subterránea, cuya calidad ha sido alterada como consecuencia del vertido, directo o indirecto, de residuos o productos peligrosos.

La deposición de residuos sobre un terreno sin un control adecuado, las fugas de depósitos y tuberías enterradas y la práctica de algunas operaciones industrialessobre suelos mal protegidos (almacenamiento de productos, manipulación de materias primas, etc.), constituyen el origen de un elevado porcentaje de los suelos contaminados.

Efectos de los contaminantes en el suelo:

Contaminación de las aguas subterráneas a través de lixiviados. Contaminación de las aguas superficiales a través de la escorrentía. Contaminación del aire por combustión, evaporación, sublimación o

arrastre por el viento. Envenenamiento por contacto directo. Envenenamiento a través de la cadena alimentaria. Fuego y explosión.

La contaminación de los suelos se suele dividir en dos tipos:

Contaminación endógena: si se producen desequilibrios en los constituyentes del suelo, provocando variaciones de alguna/s especie/s a concentracionesnocivas para los seres vivos:

Movilización de metales a causa de procesos de acidificación. Disminución de Mn2+por presencia de especies metálicas que catalizan su

oxidación. Aumento del porcentaje de Na en el suelo, produciendo una salinización

del mismo que influye en los cultivos.

Contaminación exógena: si es provocada por distintos tipos de vertidos oproductos agrícolas en exceso (metales, hidrocarburos, pesticidas, fertilizantes,etc.), con componentes ajenos a la composición inicial del suelo.

Principales contaminantes del suelo

Contaminantes metálicos Contaminantes orgánicos Fertilizantes Pesticidas Acidificación Salinización

Contaminantes metálicosSe refiere en especial al grupo de los metales pesados, que se encuentran enconcentraciones entre 0,1 y 0,001 mg/litro en la disolución del suelo y secomportan como micronutrientes.

Origen: vertidos industriales, actividades mineras, residuos, pesticidas, tráfico, etc.Mayor cantidad son: Mn, Zn, Cu, Cr, Pb, Ni, V, Mo.

Minoritarios: Cd, Hg y Sb (semimetal), que son altamente tóxicos.

La concentración de los metales en los suelos se verá influenciada por los procesos de adsorción, intercambio iónico, pH y por las distintas reacciones en las que puedan intervenir.

Procesos de adsorción en la superficie de partículas coloidales minerales u orgánicas.

Formación de complejos con las sustancias húmicas del suelo

Reacción de precipitación en forma de sales insolubles.

Se puede producir también contaminación por metales en los acuíferos por el fenómeno de percolación.

Contaminantes orgánicos

La contaminación del suelo por contaminantes orgánicos tiene como principalcaracterística su gran complejidad, debido a la gran diversidad de compuestosorgánicos existentes y a su gran reactividad. (Fundamentalmente a la producida por derivados del petróleo)

La movilidad de este grupo de contaminantes depende del tipo de suelo (contenido en materia orgánica, capacidad de intercambio iónico, etc.) y de la composición química y propiedades de los compuestos (solubilidad en medio acuoso, presión de vapor, etc.).

Otros procesos a tener en cuenta son la degradación química y biológica quepueden sufrir estos compuestos, así como sus posibilidades de volatilización.Tienen también gran importancia en los fenómenos de adsorción-complejación de metales.

Fertilizantes

Los principales problemas de contaminación de los fertilizantes se centran en elnitrógeno y su acumulación en forma de nitratos (NO3

-).

Los nitratos son, en general, muy poco retenidos en los suelos y lixivian hacialugares más bajos, produciendo la contaminación de los acuíferos, o contaminanpor escorrentía las aguas superficiales.

El exceso de nitratos causa problemas de eutrofización y de toxicidad.

El fósforo es otro de los elementos que forma parte de los fertilizantes.Suele ser retenido en forma de compuestos insolubles de Fe3+ y Al3+ en suelosácidos y de Ca2+ en suelos alcalinos.

El exceso de abonos orgánicos (estiércol) utilizados como fertilizantes en lossuelos, puede agravar su contaminación, y en el caso del uso excesivo de residuos líquidos, conducir a problemas de salinización.

Pesticidas

Los plaguicidas orgánicos sintéticos son peligrosos para los suelos en funciónde su persistencia y toxicidad, así como su posible bioacumulación.

Son compuestos que pueden sufrir transformaciones químicas, degradacionesbiológicas, retención en las partículas edáficas o lixiviación a los acuíferos enfunción de su naturaleza química, la constitución del suelo y la concentración demicroorganismos en el mismo.

Los procesos de adsorción y, en menor medida, de intercambio iónico, se producen esencialmente sobre la materia orgánica del suelo (fracción húmica).La adsorción de un pesticida tiene diversos efectos sobre su acción plaguicida,degradación, toxicidad, etc.

Acidificación

Puede ser causada por vertidos industriales, acumulación de residuos vegetales,lluvia ácida o fertilizantes amoniacales, entre otros.

Los problemas más importantes a tener en cuenta son la disolución de materialesinsolubles del suelo y la liberación de metales tóxicos por procesos de intercambio iónico.

También se producen cambios del potencial de oxidación-reducción, con losconsiguientes cambios en los procesos de degradación (condiciones aerobias, anaerobias).

Salinización

La salinización consiste en la acumulación de sales solubles o fáciles de solubilizar en el suelo, tales como NaCl, Na2SO4, CaCO3, MgCO3, entre otras.

Es un fenómeno muy común en regiones áridas, en las que las aguas subterráneascontienen altas concentraciones de estos tipos de sustancias y la tasa deevapotranspiración es alta. Cuando el nivel freático es alto, se establece unmovimiento ascendente del agua salina, que al llegar a la superficie se evapora,dejando las sales en los horizontes superficiales del suelo.

Otras causas de la salinización son: Meteorización química Existencia de sales fósiles Presencia de aguas superficiales en un terreno mal drenado Actividades antropogénicas puntuales (vertidos de residuos industriales) uso de fertilizantes, uso de aguas de riego con alto contenido en sales,

vertidos. Procedentes de minas de sal, etc.) Precipitación atmosférica.

La salinización produce diversos problemas químicos y físicos en un suelo.

Entre los primeros, hay que destacar la reducción en la disponibilidad de hierro,fósforo, potasio y de la mayoría de los micronutrientes, porque forman fasessólidas insolubles.

Entre los problemas físicos se encuentra la formación de costras que bloquean losporos y, por tanto, disminuyen la permeabilidad del suelo.

Este fenómeno se produce, además de por causas naturales, por vertidosindustriales y mineros, por aguas de riego con exceso de sales o por el uso abusivo de fertilizantes.

Por último, debemos señalar también la mayor dificultad de absorción delagua del suelo para las plantas.

Mitigación de suelos contaminados:

Atenuación natural

La atenuación natural aprovecha procesos naturales para contener la contaminación causada por derrames de productos químicos y reducir la concentración y la cantidad de contaminantes en los lugares afectados.

Es un método de tratamiento in situ

Con frecuencia se utiliza como parte de la limpieza de un sitio donde también se utilizan otras técnicas.

Los procesos de atenuación natural a menudo se clasifican en destructivos y no destructivos.

Los procesos destructivos destruyen el contaminante (biodegradación y transformaciones químicas).

Los procesos no destructivos no destruyen el contaminante, sino que reducen su concentración. (dilución, dispersión, adsorción).

En ciertas situaciones, la atenuación natural es una opción eficaz y económica para realizar una limpieza y la forma más apropiada de corregir algunos problemas de contaminación.

A veces se dice erróneamente que la atenuación natural es el método de la “inacción.” Sin embargo, la atenuación natural es realmente un método activo centrado en la confirmación y la vigilancia de procesos de corrección natural, en vez de depender totalmente de técnicas “dirigidas.”

La atenuación natural es un método no invasivo

La superficie del suelo puede seguir usándose mientras se produce la atenuación natural en el subsuelo.

Técnica menos costosa y no requiere una fuente de energía ni equipo especial.

¿Dará resultado esta técnica en cualquier lugar?La atenuación natural podría ser una opción aceptable para lugares donde se hayareducido la concentración de contaminantes como resultado de la aplicación dealgunas medidas correctivas. Pero no es una opción apropiada para cualquier lugar.

Se necesita una vigilancia a largo plazo para comprobar que la concentración decontaminantes disminuya continuamente y lo suficiente para que no

se convierta en una amenaza para la salud. De no ser así, se debería considerar laposibilidad de aplicar medidas correctivas más enérgicas.

Como la eficacia de la atenuación natural como método de limpieza depende dediversas condiciones, es necesario caracterizar bien el sitio a fin de determinar sise está produciendo o se producirá atenuación natural.

Los suelos con gran cantidad de materia orgánica, con frecuencia son aptos parala atenuación natural.

Incineración

Consiste en una combustión controlada del suelo en condiciones de exceso de oxígeno y a temperaturas en torno a 870-1.200°C, para producir la combustión de los contaminantes y su transformación en productos volátiles de carácter inocuo.

Se aplica a contaminantes orgánicos (aceites, petróleos, disolventes, hidrocarburos aromáticos policíclicos, etc.) y a algunos inorgánicos.

Presenta una gran eficiencia (eliminaciones superiores al 99,99%).

Las altas temperaturas destruyen también la materia orgánica natural del suelo, por lo que éste queda biológicamente inerte.

Se suele realizar en hornos rotatorios.

Desorción térmica

Es similar a la incineración, salvo que las temperaturas no son tan elevadas (150-600°C), evitando la combustión del contaminante (los contaminantes se desorben del suelo mediante un flujo de aire caliente).

Se aplica para la eliminación de contaminantes orgánicos volátiles y semi-volátiles (disolventes clorados o no), pero no es apropiada para contaminantes inorgánicos.

La desorción térmica es eficaz para separar compuestos orgánicos. Puede separar solventes, plaguicidas, bifenilos policlorados, dioxinas y fuel-oil de suelos contaminados.

Como trabaja a temperaturas más bajas, consume menos combustible que el equipo utilizado para otros tratamientos.

La desorción térmica no se puede aplicar a la mayoría de los metales, aunque con esta técnica se puede extraer mercurio. Los demás metales permanecen en el suelo tratado

Es necesario determinar la presencia de metales y su destino antes de tratar el suelo.

La desorción térmica no es igualmente eficiente en el tratamiento de todos los tipos de suelos.

El contenido en humedad influye en el consumo energético

Los suelos con alto contenido de limo y arcilla también son más difíciles de tratar con la desorción térmica. Cuando el limo y la arcilla se calientan, emiten polvo, que puede afectar al equipo que trata las emisiones (contaminantes vaporizados).

Si el suelo es muy compacto, el calor a menudo no llega a entrar en contacto con todos los contaminantes, de modo que es difícil que se vaporicen.

Por último, la desorción térmica no sería una buena opción para tratar contaminantes tales como metales pesados, que no se separan fácilmente de la tierra, y ácidos fuertes, que pueden corroer el equipo utilizado para el tratamiento.

Tratamiento térmico con rayos infrarrojos

Es similar al horno rotatorio de la incineración, salvo que el calentamiento seproduce en una unidad calentada por radiación infrarroja.

Lavado del suelo

El lavado del suelo es una técnica que consiste en el uso de líquidos (generalmente agua, combinada a veces con aditivos químicos) y un procedimiento mecánico para depurar el suelo. Con este procedimiento se retiran contaminantes peligrosos y se los concentra, reduciendo su volumen.

Los contaminantes peligrosos tienden a unirse en forma química o física al limo y la arcilla, materiales que, a su vez, se unen a la arena y a partículas de grava. En el procedimiento de lavado del suelo se separa la tierra fina contaminada (limo y arcilla), de la tierra gruesa (arena y grava).

Una vez concluido el procedimiento, la tierra de volumen más reducido, que contiene la mayoría de las partículas finas de limo y arcilla, puede ser sometida a un tratamiento ulterior con otros métodos (como incineración o medidas biocorrectivas) o se puede depositar en un vertedero. La tierra más limpia, de mayor volumen, no es tóxica y se puede usar como relleno.

El lavado del suelo se puede usar por sí solo, pero a menudo se usa combinado con otras técnicas de tratamiento.

El uso principal del lavado del suelo tal vez sea como técnica para reducir el volumen, concentrando los contaminantes en una masa relativamente pequeña de material.

Cuanto mayor sea el porcentaje de arena gruesa y grava en el material que deba tratarse (que se puede limpiar y quizá llevar de vuelta al sitio), más eficaz será el lavado del suelo en función del costo.

Idealmente, el proceso de lavado del suelo reduciría el volumen en un 90% (lo cual significa que sólo el 10% del volumen original necesitaría tratamiento ulterior).

Si los desechos tienen un alto porcentaje de limo fino y arcilla, una parte mayor del material deberá ser sometida a otro tratamiento subsiguiente más costoso.

Estos suelos tal vez no sean buenos candidatos para un lavado. El lavado del suelo se usa para tratar una amplia gama de contaminantes, como metales, gasolina, fuel-oil y plaguicidas.

El uso de esta técnica presenta varias ventajas: Crea un sistema cerrado que no es afectado por condiciones externas. Este

sistema permite controlar las condiciones (como el pH y la temperatura) en las cuales se tratan las partículas del suelo.

Permite excavar los desechos peligrosos y tratarlos en el mismo emplazamiento.

Ofrece la posibilidad de retirar una gran variedad de contaminantes del suelo.

Es eficaz en función del costo porque puede usarse como tratamiento preliminar, reduciendo considerablemente la cantidad de material que necesitaría tratamiento ulterior con otro método.

Además, produce un material más uniforme al cual se aplicarán otras técnicas de tratamiento.

Lavado del suelo in situ

El lavado del suelo in situ es una técnica de tratamiento innovadora que consiste en inundar suelos contaminados con una solución que lleva los contaminantes hasta un lugar donde pueden extraerse. “In situ” (que significa “en el lugar”) se refiere al tratamiento de tierra contaminada sin excavarla ni sacarla de su lugar.

El tipo de solución que se necesita para el tratamiento depende de los contaminantes que se hallen en el suelo en un lugar determinado.

La solución de enjuague usa solamente agua o agua con aditivos tales como ácidos, bases o agentes tensioactivos (como detergentes).

El agua se usa para tratar contaminantes que se disuelven fácilmente en el agua.

Las soluciones acidas se usan para extraer metales y contaminantes orgánicos.

Las soluciones básicas se usan para tratar fenoles y algunos metales.

Un agente tensioactivo puede ser un detergente o un emulsor. Los emulsores facilitan la mezcla de sustancias que normalmente no se mezclan, como aceite y agua. Por esta razón, las soluciones tensioactivas son eficaces para retirar contaminantes oleosos.

También se está investigando el uso de agua con solventes orgánicos como solución de lavado. Los solventes orgánicos, como el etanol, se usan para disolver ciertos contaminantes que el agua sola no puede disolver.

Con el lavado del suelo in situ se obtienen resultados óptimos en lugares donde hay espacios en el suelo que permiten el paso de la solución de lavado. Si el suelo tiene un alto porcentaje de limo o arcilla, por ejemplo, la solución de enjuague no puede desplazarse fácilmente en su interior, de modo que no puede entrar en contacto fácilmente con los contaminantes.

Además, algunos líquidos de enjuague contienen aditivos que podrían contaminar el agua subterránea si no se retiran por completo.

En la selección de esta técnica influyen también los siguientes factores, entre otros:

Se debe comprender bien el flujo del agua subterránea a fin de proyectar el sistema de pozos para un lugar determinado.

Es necesario comprender bien la composición y disposición de las capas subterráneas para prever el trayecto que seguirán el líquido de enjuague y los contaminantes y cerciorarse de que los contaminantes no se extiendan fuera del lugar donde se pueden recoger.

Como el enjuague del suelo in situ se adapta al tratamiento de determinados contaminantes, no es muy eficaz para los suelos contaminados con una mezcla de sustancias peligrosas, como metales y aceites. Sería difícil preparar una solución de enjuague capaz de retirar eficazmente varios tipos diferentes de contaminantes al mismo tiempo.

Extracción con solventes

La extracción con solventes es una técnica de tratamiento que consiste en usar unsolvente para separar o retirar contaminantes orgánicos peligrosos de suelos,sedimentos y residuos sólidos.

La extracción con solventes no destruye los contaminantes, sino que los concentra para que sea más fácil reciclarlos o destruirlos con otra técnica.

El proceso de extracción con solventes abarca cinco pasos: Preparación (clasificación del material contaminado) Extracción Separación de contaminantes concentrados del solvente Remoción del solvente residual Recuperación de los contaminantes, reciclaje o tratamiento ulterior.

Procedimiento:

Se excava el suelo contaminado. Se pasa por una criba para separar desechos de gran tamaño y piedras.

El proceso puede realizarse por lotes o de forma continua (debe hacerse más fluida para que sea bombeable, añadiendo agua u otros solventes.

El suelo se introduce en el equipo de extracción. Se añade el solvente se mezcla completamente.

Los contaminantes orgánicos se disuelven. La velocidad de disolución depende de la temperatura, el contenido de humedad y el grado de contaminación.

Es necesario realizar estudios de tratabilidad en un laboratorio para determinar la cantidad de solvente que se necesita y el tiempo de tratamiento.

Aplicaciones:

Para separar contaminantes peligrosos de materiales no peligrosos

Se ha demostrado que es eficaz para tratar sedimentos, fangos residuales y suelo que contenga contaminantes orgánicos, como bifenilos policlorados, compuestos orgánicos volátiles, solventes halogenados y desechos del petróleo.

Extracción de vapores del suelo

Consiste en la extracción de contaminantes del suelo en forma de vapor. Por lo tanto, los sistemas de extracción de vapores del suelo sirven para

retirar contaminantes que tienden a volatilizarse o a evaporarse con facilidad.

Con esta técnica se extraen compuestos orgánicos volátiles y algunos compuestos orgánicos semivolátiles de la zona no saturada del subsuelo, que está encima de la capa freática.

Por medio de un sistema de pozos subterráneos se crea un vacío y los contaminantes ascienden a la superficie en forma de vapor o gas. A menudo, además de los pozos de extracción se instalan pozos de inyección de aire para aumentar la corriente de aire y mejorar la tasa de remoción del contaminante.

Otra ventaja de la introducción de aire en el suelo es que puede estimular la bioremediación de algunos contaminantes.

La extracción de vapores del suelo no puede retirar contaminantes de la

zona saturada del subsuelo (por debajo de la capa freática) aspersión de aire + extracción de vapores del suelo.

La aspersión de aire consiste en introducir aire por bombeo en la zona saturada para que los contaminantes asciendan en burbujas hasta la zona no saturada, donde pueden extraerse por medio de los pozos del sistema de extracción de vapores del suelo.

Funcionará mejor cuando el suelo sea poroso y el aire inyectado pueda escapar fácilmente y ascender hasta la zona no saturada (suelo de grano grueso, como arena y grava).

Otra ventaja es que de la aspersión de aire es que proporciona una fuente de oxígeno que estimula la bioremediación.

La aspersión de aire también puede ser un tratamiento rápido y eficaz para los compuestos orgánicos volátiles del agua subterránea.

Tratamiento electrocinético

Es una técnica utilizada para eliminar metales pesados del suelo, mediantefenómenos electrocinéticos. Puede ser un método tanto in situ como off-site que se basa en aplicar un campo eléctrico al suelo.

Referencias bibliográficas

http://www.educarm.es/templates/portal/ficheros/ websDinamicas/20/suelos_tema_1.pdf

http://www.urs.uson.mx/Diplomado%20Responsables %20Ambientales/VIII.%20Contaminacion%20del%20suelo/1.%20Introduccion.pdf

http://www.urs.uson.mx/Diplomado%20Responsables %20Ambientales/VIII.%20Contaminacion%20del%20suelo/1.%20Introduccion.pdf

http://app.ute.edu.ec/content/3248-302-20-21/3.Fuentes%20de %20contaminacion.pdf

http://www.eueti.uvigo.es/files/material_docente/1862/ tema8contaminaciondelsuelo.pdf