CONTAMINACIN DE SUELOS, TECNICAS DE DESCONTAMINACIN,
FITORREMEDIACION, BIORREMEDIACIN Y COMPOSTAJE
DOCENTE: M.Sc. Flor de Liz Huayllani Miranda
HUANCAYO PER 2015
TEMA
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FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL
CURSO: Qumica Ambiental
Todo aquel cuyas caractersticas fsicas,qumicas o biolgicas han sido alteradasnegativamente por la presencia decomponentes de carcter peligroso de origenhumano, genera un riesgo para la saludhumana o el medio ambiente, de acuerdocon los estndares de calidad de suelos.
Ser necesario conocer cuales sern losestndares de contaminacin del suelo paradeclarar, legalmente, un suelo comocontaminado.
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Vulnerabilidad: Representa el grado de sensibilidad (o debilidad) del suelo frente a la agresin de los agentes contaminantes.
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Este concepto est relacionado con la capacidad de amortiguacin. A mayor capacidad de
amortiguacin, menor vulnerabilidad.
El grado de Vulnerabilidad de un suelo frente a la contaminacin depende de la intensidad de
afectacin, del tiempo que debe transcurrir para que los efectos indeseables se manifiesten en las
propiedades fsicas y qumicas de un suelo y de la velocidad con que se producen los cambios
secuenciales en las propiedades de los suelos en respuesta al impacto de los contaminantes.
Un suelo contaminado es aquel que ha superado su
capacidad de amortiguaciny como consecuencia, pasa de actuar como un sistema
protector a ser causa de problemas para el agua, la atmsfera, y los organismos.
Al mismo tiempo se modifican sus equilibrios
biogeoqumicos y originan modificaciones importantes en las propiedades fsicas, qumicas y biolgicas del
suelo
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METAL EFECTOS
ALUMINIOInhibicin de la divisin celular, alteracin de la
membrana celular y de las funciones a nivel citoplsmico.
ARSNICOReduccin del crecimiento y alteracin de la concentracin de Ca, K, P y Mn en la planta.
CADMIOInhibicin de la fotosntesis y la transpiracin.
Inhibicin de la sntesis de clorofila. Modificacin de las concentraciones de Mn, Ca y K.
COBRE
Desbalance inico, alteracin de la permeabilidad de la membrana celular,
reduccin del crecimiento e inhibicin de la
fotosntesis.
CROMODegradacin de la estructura del cloroplasto, inhibicin de la fotosntesis. Alteracin de las
concentraciones de Fe, K, Ca y Mg.
MERCURIOAlteracin de la fotosntesis, inhibicin del
crecimiento, alteracin en la captacin de K.
PLOMOInhibicin del crecimiento, de la fotosntesis y de
la accin enzimtica.
ZINCAlteracin en la permeabilidad de la membrana celular, inhibicin de la fotosntesis, alteracin en
las concentraciones de Cu, Fe y Mg.
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La presencia de metales como contaminantes pueden producir a las plantas
diferentes alteraciones, tales como:
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COMPOSICIN DEL SUELO
Hoy en da la cantidad y variedad de productospotencialmente contaminantes de un suelo esprcticamente inabarcable, por lo que a continuacinse indicaran los grupos ms caractersticos y peligrososde contaminantes qumicos.
LOS METALES
Los metales se encuentran de forma natural comoconstituyentes del terreno en muy pequeas cantidades(cantidades traza), como consecuencia de la propiageoqumica de los materiales de los que proceden.
Se consideran contaminantes cuando superan lascantidades naturales en el suelo.
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Los contaminantes inorgnicos presentes
en los suelos de forma natural se
encuentran en concentraciones regulados
por los ciclos biolgicos del propio suelo.
La sobresaturacin de algunos de ellos
hace que se alcancen concentraciones
consideradas como contaminantes.
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Los contaminantes orgnicos constituyen ungrupo formado por un elevadsimo nmero desustancias, en su mayora producidas por elhombre, muchas de ellas altamente txicas.Ejemplo:
PLAGUICIDAS:
Son sustancias o compuestos qumicos quesirven para combatir los parsitos de loscultivos, del ganado, de los animalesdomsticos, del hombre y su ambiente.
De acuerdo con su naturaleza qumicapodemos clasificarlos en seis grupos:
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Tcnicas
Descontaminacin de
suelos
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FITORREMEDIACION
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FITOREMEDIACION
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Uso de la capacidad de algunas
plantas para acumular los
txicos que contaminan el suelo
y las aguas
El trmino fitorremediacin
es asociado con el uso
potencial de especies
hiperacumuladoras
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Nombrecientfico
Nombre
comn
Porte ZonaBiogeogrfica
hbitat metales Asociacin
Brassicajuncea
Mostaza
parda,mostazaindia
Herbcea hmedos ysoleados sinheladas
Suelo(hidropona),substratoacuoso
Cd, Ag,Pb, Cr, Ni,Zn, Cu, Fe
no
Medicagosativa
Alfalfa Herbcea Variosambientes, notolerasaturacin
Substratoacuoso
Ag Si(bacteria)
Cannabissativa
Caamo,marihuana
Herbcea Ubicua, sinheladas
Suelo Cd, Ni, Cr No
Zea mays Maiz Arbustiva Ampliadistribucin,no saturacin
Suelo(hidropona),suelo
Pb Stress,EDTA,EDDS
Glycinemax
Soya Herbcea Tropicales, Suelo Pb No/si
Heliantusannus
Girasol Herbcea Ubicuo, sinheladas
Suelo Zn, Cd, Cr,Ni, Pb; Fe
No/Si(EDTA)
Nicotianatabacum
Tabaco Herbcea Tropical Suelo Cd, Pb,Cu, Zn
No/Si(EDTA)
Arundodonax
Caa brava Arbustiva Tropical-Templado
Suelos
anegados
Hg, Cd, Cu No
PLANTAS HIPERACUMULADORAS
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Tipo Proceso Involucrado Contaminacin Tratada
FitoextraccinLas plantas se usan para concentrar metales en las
partes cosechables (principalmente, la parte area)
Cadmio, cobalto, cromo, niquel, mercurio, plomo,
plomo selenio, zinc
Rizofiltracin
Las races de las plantas se usan para absorber,
precipitar y concentrar metales pesados a partir de
efluentes lquidos contaminados y degradar
compuestos orgnicos
Cadmio, cobalto, cromo, niquel, mercurio, plomo,
plomo selenio, zinc istopos radioactivos,
compuestos fenlicos
Fitoestabilizacin
Las plantas tolerantes a metales se usan para reducir la
movilidad de los mismos y evitar el pasaje a napas
subterrneas o al aire.
Lagunas de deshecho de yacimientos mineros.
Propuesto para fenlicos y compuestos clorados.
Fitoestimulacin
Se usan los exudados radiculares para promover el
desarrollo de microorganismos degradativos
(bacterias y hongos)
Hidrocarburos derivados del petrleo y
poliaromticos, benceno, tolueno, atrazina, etc
Fitovolatilizacin
Las plantas captan y modifican metales pesados o
compuestos orgnicos y los liberan a la atmsfera con
la transpiracin.
Mercurio, selenio y solventes clorados
(tetraclorometano y triclorometano)
Fitodegradacin
Las plantas acuticas y terrestres captan, almacenan y
degradan compuestos orgnicos para dar
subproductos menos txicos o no txicos.
Municiones (TNT, DNT, RDX, nitrobenceno,
nitrotolueno), atrazina, solventes clorados, DDT,
pesticidas fosfatados, fenoles y nitrilos, etc.
TIPOS DE FITORREMEDIACION
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Arabidopsis thaliana, una pequea hierba
que es capaz de hiperacumular cobre y
zinc.
El girasol
(Heliantus
anuus) es
capaz de
absorber
en grandes
cantidades
el uranio
depositado
en el suelo
Amaranthus
retroflexus ha
mostrado ser 40
veces ms
efectiva que sus
competidoras
en absorber el
amenazador
cesio-137
radiactivo.
Pteris vittata , un helecho que ha
demostrado recientemente ser capaz
de absorber el peligroso arsnico,
siendo capaz de concentrarlo hasta
200 veces respecto al suelo de donde
lo toma.
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Microorganismos
degradadores
de toxinas
Toxina
TIPOS DE FITORREMEDIACIN, en donde se indica la zona
de la planta en donde ocurre el proceso.
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Tipos de
fitorremediacin
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PLANTAS CON CAPACIDAD PARA TOLERAR
HIDROCARBUROS DE PETROLEO
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PLANTAS CON POTENCIAL PARA REDUCIR LA CONCENTRACION DE HIDROCARBUROS EN LOS SUELOS
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D R . S C . A B R A H A M P A L A C I O S V E L A S Q U E Z
SUELOSAGUAS
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FITOESTABILIZACION
FITOINMOBILIZACION
FITOEXTRACCION
FITOVOLATILIZACION
FITODEGRADACION
RIZOFILTRACION
BARRERAS
HIDRAULICAS
CUBIERTAS
VEGETATIVAS
HUMEDALES
ARTIFICIALES
APLICACIONES DE LA FITOREMEDIACION
Procesos de Fitorremediacin de suelos y aguas
PRODUCTOS QUE PUEDEN
SER TRATADOS CON
FITOREMEDIACIN
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Productos
inorganicos
Metales txicos
radionucleidos
Productos
orgnicos
Solventes
clorados
Explosivos
Hidrocarburos de
petrleo
pesticidas
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Definicin: La destruccin o transformacin de un contaminantepor los microorganismos a formas del contaminante menos
dainas para remediar un sitio o efluente contaminado
Como es que los Microorganismos Remedian CompuestosInorgnicos?
A) Biotransformacin .-Reductiva a Productos Finales Benignos:
Bioconversin de contaminantes inorgnicos a compuestos no
dainos y benignos al medio ambiente
Desnitrificacin:
NO3- + etanol N2 + CO2Respiracin Perclorato:
ClO4- + etanol Cl- + CO2
B) Biomineralizacin: Biotransformacin que resulta en la
formacin de un ligando que precipita los contaminantes
inorgnicos dentro de un mineral insoluble
Reduccin de Sulfato para Precipitar el Cobre:
Cu2+[aq] + SO42- + etanol CuS[s + CO2
BIOREMEDIACION
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Como es que los Microorganismos Remedian Compuestos
Inorgnicos
C) Precipitacin Reductiva: Reduccin de la valencia mas alta
soluble Reduccin de uranio hexavalente a uranito
tetravalente:
UO22+ [aq] + etanol UO2[s] + CO2Reduccin de cromato hexavalente a cromo trivalente:
CrO42-[aq] + etanol Cr2O3H2O[s] + CO2
D) Precipitacin por oxidacin: Oxidacin del metal/metaloide
soluble de valencia mas baja a un producto insoluble (o menos
mvil) de valencia mas alta
Oxidacin de hierro ferroso a hierro frrico trivalente
(ferrihidrita):
Fe2+ [aq] + O2 + H2O Fe3+
2O30.5(H2O) [s]Oxidacin de sulfuro a azufre elemental:
S2-[aq] + O2 S0
[s]
BIORREMEDIACION
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Como es que los Microorganismos Remedian Compuestos Inorgnicos
E) Biosorcin: Sorcin de metales pesados y/o radionclidos a labiomasa
independiente del metabolismo.
Adsorcin de plomo
O cadmio
Algas marinas Fungi (Rhizopus) por
Pb,
Cd, Cu, Zn etc.
BIOREMEDIACION
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Como es que los Microorganismos Remedian Compuestos
Inorgnicos?
F) Bioacumulacin: Consumo de metales (u otros inorgnicos)
dependiente de energa. Una vez adentro de la clula, los metales
pueden ser secuestrados o separados por grupos cysteynes o son
compartamentalizados en vacuolas de hongos
BIOREMEDIACION
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Como es que los Microorganismos Remedian
Compuestos Inorgnicos?
G) Volatilizacin: Remocin de metales del suelo,
sedimento o agua mediante la produccin de especies
voltiles
BIOREMEDIACION
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COMPOSTAJE
Definicin: descomposicin de materiales biodegradables, normalmente
mezclas de compuestos orgnicos, para la estabilizacin de residuos
orgnicos en el suelo. Esta degradacin se debe a una intensa actividad
microbiana.
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Proceso de compostaje
Oxidacion biologica de residuos organicos en condiciones
controladas de humedad,temperatura y aireacion,realizado
por microorganismos.
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El producto final de este proceso se conoce como compost y puede ser
utilizado como enmienda orgnica en el suelo, con el objeto de mejorar sus
propiedades fsicas, qumicas y biolgicas tales como aireacin, retencin de
humedad, estructura entre otras, suprimir patgenos y de este modo mejorar
el crecimiento de las plantas
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Aspectos del proceso de compostaje
ASPECTOS FISICOS Y QUIMICOS :
Temperatura: parmetros de control de la actividad
microbiana. En funcin de la temperatura existen las
siguientes fases: Fase mesofila. Fase termofila. Fase de enfriamiento. Fase de maduracion.
En la fase final la temperatura disminuye hasta que se agota el sustrato
obtenindose:
Reduccin de la biomasa(95%)Disminucin del CH4Aumento de N2O.
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Composicin qumica Rangos
Humedad 40-45 %
Nitrgeno, como N2 1.5-2 %
Fosforo como P2O5 2 -2.5 %
Potasio como K2O 1-1.5 %
Relacin C/N 10-11
cidos Numdicos 2.5-3 %
pH 6.8-7.2
Carbono orgnico 14-30 %
Calcio 2-8 %
Magnesio 1-.2.5 %
Sodio 0.02 %
Cobre 0.05 %
Hierro 0.02 %
Manganeso 0.06 %51
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1 9 / 0 6 / 2 0 1 5
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NORMA CHILENA
NCh2880
Derechos entregados al Servicio AgrcolaGanadero (SAG) por el Instituto Nacional deNormalizacin (INN), exclusivamente parapublicacin en sitio web del SAG.
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