ingenieria ambiental tema 6

INGENIERIA AMBIENTALINGENIERIA AMBIENTAL

TEMA 6:TEMA 6:CONTAMINACIÓN Y DEGRADACIÓN CONTAMINACIÓN Y DEGRADACIÓN

DEL SUELODEL SUELO

Prof. Silvia AcuñaProf. Silvia Acuña

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• Introducción

• Composición y propiedades físicas del suelo

• Principales fuentes de contaminación

• Efectos sobre la salud y el ambiente

• Procesos de remediación y saneamiento de suelos

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LOS SUELOS

¿Por qué estudiamos el suelo?¿Por qué estudiamos el suelo?

Los suelos son parteintegrante de los ecosistemas


Es la fuente principal de producción de alimentos


El suelo es el fundamento de la vida en ecosistemas terrestres, afecta a :

�las reservas de energía

�intercambio acuoso

�ciclo de nutrientes

�productividad de los ecosistemas

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• El suelo es la capa superficial que resulta de laalteración de las rocas como resultado de la acción dela atmósfera y de los seres vivos.

• El suelo presenta dos tipos de componentes:

• Minerales (provenientes de la alteración ydescomposición de la roca que origina el suelo:Roca Madre) y,

• Biológicos (provenientes de los seres vivos quehabitan este lugar y cuyos restos sondescompuestos y mineralizados por la acción dediversos microorganismos).

EL SUELOEL SUELO

� Los factores que intervienen en la formación de un suelo son:

� El clima

� La topografía

� La naturaleza de la roca madre

� El tiempo…,

de todos estos factores el más decisivo es el clima.

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EL SUELOEL SUELO

� Climatología. Actúa a través de sus dos características fundamentales: Temperatura y pluviosidad.

� La distribución de temperaturas a lo largo del año y los valores que alcancen dichas temperaturas determinan la intensidad y el régimen de los vientos dominantes.

� Las precipitaciones anuales y su distribución a lo largo del año determinan el comportamiento de las aguas superficiales.

� La capacidad erosiva del agente geológico predominante (lluvia, viento...) se mide mediante los denominados índices de Erosividad.

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EL SUELOEL SUELO

ROCA MADRE RESTOS ORGÁNICOS

SUELO

ATMÓSFERA SERES VIVOS

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PROCESO DE FORMACIÓN DE SUELOPROCESO DE FORMACIÓN DE SUELO

COMPOSICIÓN DEL COMPOSICIÓN DEL SUELOSUELO

COMPOSICIÓN DEL SUELOCOMPOSICIÓN DEL SUELO

Atmósfera del suelo 25%

Materia orgánica 5%

Materia mineral 45%

Agua del suelo 25%

Un suelo presenta diversas capas llamados Horizontes:

Horizonte A. El más superficial y el que presenta más restos orgánicos. Su capa más externa es de color oscuro y presenta una mayor concentración de restos orgánicos, muchos de ellos poco descompuestos, esta zona se llama Humus.

Horizonte B. El intermedio de color claro y con diversas sales provenientes de las zonas más superiores. Presenta también restos muy alterados de la roca madre.

Horizonte C. El más profundo. Presenta restos poco alterados de la roca madre.

Roca Madre: La que origina con su alteración el suelo.

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EL SUELOEL SUELO

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HORIZONTESHORIZONTESDEL SUELODEL SUELO

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EL SUELOEL SUELO

HORIZONTESHORIZONTES

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EL SUELOEL SUELO

PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELOPROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO

TEXTURATEXTURA

Proporción en la que se encuentran la arena, limo y arcilla del suelo

� TEXTURA DE LOS SUELOS

Arena (2,0 – 0,020 mm );

Limo (0,020 – 0,0020 mm);

Arcilla (< 0,0020 mm)

TRIANGULO TEXTURALTRIANGULO TEXTURAL

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TIPOS DE SUELOSTIPOS DE SUELOSTIPOS DE SUELOS

Suelos

Suelo Granulareso livianos

Suelos finoso pesados

Arenas Gravas Arcilla limos

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SUELOS PESADOS (ARCILLOSOS Y LIMO ARCILLOSOS SUELOS PESADOS (ARCILLOSOS Y LIMO ARCILLOSOS SUELOS PESADOS (ARCILLOSOS Y LIMO ARCILLOSOS

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SUELOS LIVIANOS (ARENOSOS)SUELOS LIVIANOS (ARENOSOS)SUELOS LIVIANOS (ARENOSOS)

TEXTURATEXTURA

PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELOPROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO

ÁREA SUPERFICIALÁREA SUPERFICIAL

partículas pequeñaspartículas pequeñas

mayor área menor tamaño de poromayor área menor tamaño de poro

mayor retención de aguamayor retención de agua

“suelos pesados”“suelos pesados”

ÁREA SUPERFICIALÁREA SUPERFICIAL

La estructura del suelo se definepor una forma, un tamaño y ungrado de manifestación de losagregados.

MORFOLOGÍAMORFOLOGÍAMORFOLOGÍA

ESTRUCTURAESTRUCTURA

Ordenación de las partículas en agregadosOrdenación de las partículas en agregados

cementante: m.o., uniones catiónicas, raíces cementante: m.o., uniones catiónicas, raíces (peds)(peds)

Algunos tipos de estructuras del suelo.

(a) Prismática (b) Columnar (c) En bloquesangulares

(d) En bloquessubangulares

(e) Laminar (f) Granular

AIREACIÓNAIREACIÓN

Espacio de poros:Espacio de poros:

ESTRUCTURAESTRUCTURA

Propiedades afectadas:Propiedades afectadas:

��penetración radicularpenetración radicular

��infiltracióninfiltración

��aireaciónaireación

Densidad aparenteEl suelo como todo cuerpo poroso tiene dos densidades.

La densidad real (densidad media de sus partículas

sólidas) y la densidad aparente (teniendo en cuenta el

volumen de poros).

La densidad aparente refleja el contenido total de

porosidad en un suelo y es importante para el manejo de

los suelos (refleja la compactación y facilidad de

circulación de agua y aire).

DENSIDAD APARENTEDENSIDAD APARENTE

Densidad del suelo, considerando los Densidad del suelo, considerando los espacios vacíos:espacios vacíos:

0.90.9--1,8 g/cm1,8 g/cm33

DENSIDAD REALDENSIDAD REAL

Densidad del suelo, considerando Densidad del suelo, considerando sólo las partículas sólidas:sólo las partículas sólidas:

2.65 g/cm2.65 g/cm33

POROSIDADPOROSIDAD


AireaciónAireación

Retención de aguaRetención de agua



Tamaño de poro: Tamaño de poro: LosLos porosporos deldel suelosuelo sese suponensuponen tubostubos cilíndricoscilíndricos dede unun radioradioequivalenteequivalente rr..

PorosidadPorosidad totaltotal::EsEs lala relaciónrelación entreentre elel volumenvolumen dede porosporos yy elel volumenvolumen totaltotal dedesuelosuelo



Los poros estrechos retienen agua y Los poros estrechos retienen agua y no aireno aire

Los poros grandes retienen aire y no Los poros grandes retienen aire y no aguaagua

PermeabilidadRepresentaRepresenta la la facilidadfacilidad de de circulacióncirculación del del aguaagua en el en el suelosuelo. Es un

parámetro muy importante que influirá en la velocidad de edafización y en la actividad biológica que puede soportar un suelo.EstáEstá condicionadacondicionada

fundamentalmentefundamentalmente porpor la la texturatextura y la y la estructuraestructura..

COLORCOLOR

negro

blanco

saturacióncla

rid

ad

YY

YRYR

RR

GYGYGGBGBG

BB

PBPB

PP RPRP10R10R

5YR5YR

10YR10YR

COLORCOLOR

Rojos-amarillos: compuestos férricos

Rojo: hematita

Amarillo goethita

COLORCOLOR

Rojos-amarillos: compuestos férricos

Blancos, claros: lixiviación, carbonatos K

COLORCOLOR

Negro: materia orgánicaNegro: materia orgánica

óxidos de Mnóxidos de Mn

COLORCOLOR

arcillaarcilla

limolimo

arenaarena

Degradación del suelo

� La degradación es un proceso que disminuye lacapacidad actual y potencial del mismo para producircuantitativa y/o cualitativamente bienes o servicios.

� La degradación de un suelo es un fenómeno muycomplejo, en el que intervienen muchos procesos pero,en general siempre hay uno que domina, y según seaéste se distinguen los siguientes tipos de degradación:

� Degradación química

� Degradación física

� Degradación biológica

� Erosión

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� Degradación química. A su vez puede ser:

� Pérdida de fertilidad por lavado de nutrientes o por

agotamiento debido a una sobreexplotación.

� Contaminación (acidificación, toxicidad…)

� Salinización.

� Alcalinización

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• Degradación física.

• Fundamentalmente es la pérdida de la estructura del

suelo por compactación debido al pisoteo del ganado o

al empleo de maquinaria pesada.

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� Degradación biológica.

� Se produce por la pérdida de humus debido a laeliminación de los organismos humidificadores

Erosión del suelo

� La erosión es un proceso natural que puedeincrementarse por la actuación humana. Los agentes conmayor capacidad erosiva son el viento y, sobre todo, elagua en todas sus formas (lluvia, aguas salvajes,arroyos, ríos, mares y glaciares), por eso se habla deerosión hídrica y eólica.

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� LOS EFECTOS DE LA EROSIÓN son:

� Pérdida del suelo fértil; por tanto, contribuye a la desertización.

� Deterioro de ecosistemas marinos por acumulación de sedimentos.

� Deterioro de ecosistemas fluviales y de ribera por acumulación desedimentos; se forman arenales y graveras en las vegas de los ríos.

� Agravamiento de los efectos de las inundaciones, ya que losmateriales arrastrados aumentan la fuerza agresiva del agua.

� Colmatación de los embalses por los sedimentos.

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� Entre los factores naturales podemos citar:

� Climatología.

� Topografía: Toda pendiente superior al 15% presenta riesgo de erosión

� Cubierta vegetal: Amortigua el impacto de las gotas de lluvia y frena el deslizamiento del agua por las laderas

• Naturaleza del terreno.

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� Los factores que influyen en la erosión del suelo son de dos clases: naturales y antrópicos.

La vulnerabilidad de un suelo a la degradacióndepende, entre otros factores, de la topografía, de lacondición del suelo (textura, estructura e índice defertilidad) y de la vegetación ya sea natural oinducida.

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� Entre los factores antrópicos se pueden citar:

� Deforestación

� Sobrepastoreo.

� Prácticas agrícolas intensivas.

� Minería a cielo abierto y obras públicas.

� Expansión de las áreas urbanas.

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Sobrecarga(Ej. Pastoreo, mecanización)Sectores pierden

vegetación y cobertura

Exposición a los agentes erosivos

Aumentan los claros Suelo superficial

es removido

Degradación de la vegetación

Reemplazo de especies por otras más rústicas

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CÍRCULO DE LA EROSIÓN

Desertización y desertificación

� Desertización. Es el proceso natural de formación de undesierto.

� Desertificación. Se refiere a los procesos dedegradación de los suelos provocados directa oindirectamente por el ser humano..

� La desertización (o desertificación) es uno de los problemas ambientalesglobales que afecta ya a la tercera parte del planeta: 2000 millones dehectáreas y 100 países afectados (de los que 81 son países en vías dedesarrollo). Cada año unos 12 millones de hectáreas se convierten endesierto.

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• Un suelo se puede degradar al acumularse en élsustancias a unos niveles tales que repercutennegativamente en el comportamiento de los mismos.

• Las sustancias, a esos niveles de concentración, sevuelven tóxicas para los organismos del suelo.

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Contaminación de suelos

� Entre los múltiples elementos y compuestos que conformanun suelo natural, se encuentran sustancias que por suscaracterísticas pudieran considerarse contaminantes pero quesalvo excepciones se encuentran en el suelo, en niveles traza.

� Se entiende por suelo contaminado una porción delimitada deterreno (superficial o subterráneo) cuyas cualidades originaleshan sido modificadas por la acción humana al incorporarsealgún factor que según la clasificación de agentescontaminantes podría ser: física, biológica o química

� El criterio para establecer el umbral máximo de concentraciónpara posibles agentes contaminantes de los suelos debe sersu capacidad para degradar la calidad del mismo al perdercaracterísticas originales generándose por tanto un riesgo odaño al medio ambiente

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Contaminación de suelos

� Contaminación física: Con variaciones en parámetroscomo temperatura y radiactividad.

� Contaminación biológica: Al incluir putrefacción deespecies o cepos patógenos.

� Contaminación química: Por la adición de elementos ocompuestos en concentraciones que alteran lacomposición originaria del suelo.

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Tipos de Contaminación de suelos

� La variedad y cantidad de productos contaminantes de un suelo esprácticamente inabarcable por lo que solo recogemos aquí losgrupos más característicos y peligrosos de contaminantes químicos:

1. METALES PESADOS: La presencia natural de metales en el sueloes en cantidad de traza. El riesgo se produce cuando se acumulanen grandes cantidades en el suelo.

2. CONTAMINANTES INORGÁNICOS: Los contaminantesinorgánicos están presentes en el suelo de forma natural pero enconcentraciones reguladas por los ciclos biológicos asociadas acada suelo. La sobresaturación de alguno de ellos hace que sealcancen concentraciones considerables como contaminantesalterando así los ciclos de regulación.

3. CONTAMINANTES ORGÁNICOS: Constituyen un grupo formadopor un elevadísimo número de sustancias que en su gran mayoríaestán producidas por el hombre. Estas sustancias tienen diferentesefectos en el medio siendo muchas de ellas altamente tóxicas.

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Contaminantes de suelos

Los metales pesados en pequeñas dosis puedenser beneficiosos para los organismos vivos y dehecho son utilizados como micronutrientes, peropasado un umbral se convierten en elementosnocivos para la salud.

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Las emisiones ácidas atmosféricas procedengeneralmente de la industria, del tráfico, abonosnitrogenados que sufren el proceso de desnitrificación.Como consecuencia se disminuye el pH del suelo con loque se puede superar la capacidad tampón y liberarelementos de las estructuras cristalinas que puedensolubilizarse y son altamente tóxicos para animales yplantas.

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Utilización de agua de riego salina. El mal uso del agua deriego provoca la salinización y la sodificación del suelo.

En el primer caso se produce una acumulación de sales mássolubles que el yeso que interfieren en el crecimiento de lamayoría de los cultivos y plantas no especializadas

En el segundo caso se produce una acumulación de sodiointercambiable que tiene una acción dispersante sobre lasarcillas y de solubilización de la materia orgánica, que afectamuy negativamente a las propiedades físicas del suelo(agregados menos estables, sellado del suelo, encostramientoy disminución de la conductividad hidráulica), por lo que elmedio será menos apto para el crecimiento de los cultivos.

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Fitosanitarios. Dentro de ellos agrupamos los plaguicidas y los fertilizantes. Son, generalmente, productos químicos de síntesis y sus efectos dependen tanto de las características de las moléculas orgánicas (mayoría de los plaguicidas) como de las características del suelo.

Los fertilizantes además de contener metales pesados,producen contaminación por fosfatos (eutrofización en lagos)y nitratos.

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CLASIFICACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN DE LOS SUELOS:

� Las formas de contaminación de un suelo con origen antropogénicocomún, se pueden clasificar de diferentes modos (no excluyentesentre sí):

� SUPERFICIAL: Deriva de una acumulación de residuos vertidosaccidental o voluntariamente en el terreno.

� SUBTERRÁNEA: Se corresponde con el caso de enterramiento deresiduos. Su localización es realmente compleja, teniendo comoúnico indicio aparente el cambio en la textura superficial del terreno.

� VERTIDO ALEVOSO: Es a menudo coincidente con lossubterráneos, derivados de la ilegalidad de dicho vertido. Es una delas formas de contaminación más peligrosas dada la presencia desustancias tóxicas y peligrosas y del desconocimiento del fococontaminante.

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� VERTIDO NO ALEVOSO: Son aquellos en los que el origen de lacontaminación es fortuita o por negligencias en la gestión de loscontaminantes. Son los casos de fugas de depósitos, accidentes enlos que se produce la liberación al medio de sustancias tóxicas,…

� CONTAMINACIÓN DIFUSA: Es en la que no existe un foco concretode contaminación del suelo sino que se manifiesta de formaextensiva. Normalmente son contaminaciones de escasaconcentración pero de grandes volúmenes absolutos.

� CONTAMINACIÓN PUNTUAL: Es una contaminación localizadacon un núcleo emisor desde el que pueden movilizarse loscontaminantes a otros elementos del medio ( atmósfera, aguassuperficiales y subterráneas)

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CLASIFICACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN DE LOS SUELOS:

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EROSIÓN DE LOS SUELOS POR COMPACTACIÓN

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CONTAMINACIÓN DE LOS SUELOS POR DERRAMEN DE HIDROCARBURO

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EROSIÓN Y CONTAMINACIÓN DE LOS SUELOS

EROSIÓN Y CONTAMINACIÓN DE LOS SUELOS

Dos equipos con Dos equipos con BPC BPC

desincorporados. desincorporados. Las partes internas Las partes internas de cobre fueron de cobre fueron robadas y el aceite robadas y el aceite se derramó en un se derramó en un área aproximada de área aproximada de

64 m64 m22

ESTADO BOLÍVARESTADO BOLÍVAR

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CONTAMINACIÓN DE LOS SUELOS

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CONTAMINACIÓN DE LOS SUELOS POR ACUMULACIÓN INADECUADA DE DESECHOS

CAUSAS: Procesos IneficientesCAUSAS: Procesos IneficientesCAUSAS: Procesos IneficientesCAUSAS: Procesos Ineficientes

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CAUSAS: AccidentesCAUSAS: AccidentesCAUSAS: AccidentesCAUSAS: Accidentes

71

CAUSAS: DesconocimientoCAUSAS: DesconocimientoCAUSAS: DesconocimientoCAUSAS: Desconocimiento

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CAUSAS: DesidiaCAUSAS: DesidiaCAUSAS: DesidiaCAUSAS: Desidia

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¿Cuáles son los efectos sobre el ambiente ?

•Efectos sobre la salud del hombre y su entorno social.

• Contaminación aguda o progresiva del agua, suelo y/o

aire.

• Efectos agudos o crónicos sobre la fauna y flora.

•Degradación del paisaje.

•Efectos sobre la salud del hombre y su entorno social.

• Contaminación aguda o progresiva del agua, suelo y/o

aire.

• Efectos agudos o crónicos sobre la fauna y flora.

•Degradación del paisaje.

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Impactos sobre el suelo� Salinización

� Aumento de la concentración de sales por� Disponibilidad de agua� Diseño de los equipos de riego� Manejo de los equipos� Selección inadecuada del método

� Deterioro de las propiedades físicas del suelo� Sodio (Na+)� Sellamiento físico

� Erosión del suelo� Riego con pendientes inadecuadas

� Drenaje� Pérdida de nutrientes

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• Transmite los contaminantes al organismo a travésde la bioacumulación por la cadena alimenticia en lasplantas.

• Atrae especies vectores que transmitenenfermedades.

• Causa deficiencias a nivel inmunológico

• Generación de particulado genera deficienciasasmáticas.

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Impactos sobre la salud

� La importancia de la protección del suelo ha sido reconocidapor diversos organismos internacionales como el Consejo deEuropa, la FAO,…así el Consejo de Europa, a través de laCarta de Suelos, y reconociendo el valor de los suelos en laproducción de alimentos establece que:

� El suelo es uno de los bienes más preciados de la humanidadya que permite la vida de los vegetales y animales y del serhumano sobre La Tierra.

� El suelo es un recurso limitado que se destruye fácilmente.

� El suelo debe ser protegido de la erosión y de lacontaminación.

� Es necesario un mayor esfuerzo de investigación científica yla máxima colaboración interdisciplinaria para asegurar lautilización racional y la conservación del suelo.

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IMPORTANCIA DE LA PROTECCIÓN DEL SUELOIMPORTANCIA DE LA PROTECCIÓN DEL SUELO

¿PORQUE DEBEMOS CONSERVAR LOS SUELOS?

� El suelo ha tardado miles de años para formarse y lograr su capacidad de producir. Es por eso que si lo perdemos, tardamos muchos años en recuperarlo.

� De ahí, la importancia de cuidar los suelos para mantener y mejorar su productividad en beneficio de las presentes y futuras generaciones

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Prevención y recuperación de suelos

erosionados

Va a depender del uso al que se haya dedicado el sueloerosionado y de las actuaciones realizadas en él. Comonorma general, el mejor método para prevenir la erosión esmantener el suelo cubierto de vegetación; ahora bien, segúnel uso dado al suelo, se pueden establecer tres grupos demedidas preventivas:

� En tierras de cultivo

� En condiciones normales

� En caso de terrenos en pendiente

� En terrenos no cultivados

� En terrenos sometidos a grandes obras

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� Elegir el cultivo más apropiado a las características de latierra.

� Prácticas agrícolas no agresivas.

� Mejora del drenaje en tierras con tendencia alencharcamiento.

� Protección frente a la erosión eólica, mediante laconstrucción de barreras vegetales o artificiales y elaumento del recubrimiento del suelo.

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Prevención y recuperación de suelos erosionados: en

tierras de cultivo

� Arado y sembrado siguiendo las curvas de nivel.

� Cultivo en pasillos (alternar, siguiendo las curvas de nivel, franjas de cultivo con franjas de vegetación arbustiva o arbórea).

� Dedicar los terrenos con excesiva pendiente a pastizales o reforestación.

� Evitar la formación y progresión de barrancos y cárcavas mediante diques.

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tierras de cultivo con pendientes

� Repoblar los terrenos deforestados, a ser posible, con especies autóctonas. Puede ocurrir que, por el estado de degradación del suelo, en ocasiones convenga repoblar con especies poco exigentes y de crecimiento rápido.

� Mejora del matorral, en aquellos lugares que no permitan el crecimiento de especies arbóreas.

� Mantenimiento de los bosques: poda, eliminación de ejemplares dañados, entresaca y aclarado, eliminación del exceso de sotobosque, construcción de cortafuegos, lucha contra las plagas…

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terrenos no cultivados

� Realización previa de una planificación del territorio y de los usos del suelo.

� Construcción de aliviaderos y drenajes.

� Adaptación de las obras a la geomorfología del terreno.

� Construcción de muros de contención y diques en lugares con peligro de deslizamiento.

� Repoblación de los taludes.84


terrenos sometidos a grandes obras

PRACTICAS DE CONSERVACION DE SUELOS

� Las prácticas de conservación de suelos son actividades que se realizan con la finalidad de evitar que los suelos pierdan su capa fértil y productiva.

� Existen diferentes formas de conservar los suelos

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BARRERAS VIVAS

� Son hileras de plantas nativas o introducidas, que son sembradas contra la pendiente del terreno, a una distancia determinada.

� Se hace con el propósito de reducir la velocidad del agua que escurre de las lluvias o del riego, infiltrar el agua y detener el suelo que es acarreado.

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Continuación� Además, al retener

la tierra deslavada por la lluvia, las barreras de vetiver ayudan a que el escurrimiento del agua sea más lento y por lo tanto, a que el filtramiento del líquido hacia el subsuelo y la humedad de la tierra crezca.

88

continuación� Estas utilidades han

demostrado ser magníficas en campos de cultivo, bancos de ríos, puentes y caminos, bordos y presas, etc.

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Básicamente se utilizan cinco métodos para la recuperación de los suelos contaminados:

Extracción

Tratamiento químico

Tratamiento electroquímico

Tratamiento térmico

Tratamiento microbiológico

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ingenieria ambiental tema 6

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