modulo contaminacion suelos

Prof. Antonio Martnez Graa Contaminacin de suelos 1

MODULOMODULOMODULOMODULO

CONTAMINACION DE SUELOSCONTAMINACION DE SUELOSCONTAMINACION DE SUELOSCONTAMINACION DE SUELOS


1. INTRODUCCIN: EL PLAN NACIONAL DE RECUPERACIN DE SUELOS CONTAMINADOS.

Con ocasin de la elaboracin en 1989 del primer Plan Nacional de Residuos Industriales, se puso de manifiesto la grave acumulacin en el suelo de residuos peligrosos que suponen un elevado riesgo para la salud humana, los recursos hdricos, la calidad de la produccin vegetal, etc..., y, por lo tanto, con importantes repercusiones no slo a nivel ambiental sino, sobre todo, a nivel social y econmico. Esto motiv la necesidad de una actuacin urgente en esta materia de la cual surge el Plan Nacional de Recuperacin de Suelos Contaminados, como un documento de base que regula todas las actuaciones posteriores.

Su objetivo es orientar la actuacin de la administracin del Estado en materia de Recuperacin de Suelos Contaminados a medio y largo plazo, incorporando los Planes Autonmicos ya existentes.

Los instrumentos bsicos del mismo son la canalizacin de financiacin a bajo tipo de inters, la aportacin de recursos presupuestarios para inversiones pblicas o privadas, la potenciacin de la actividad de las Comunidades Autnomas y de otros Departamentos de la Administracin Central, la trasposicin de la normativa comunitaria correspondiente y las modificaciones fiscales pertinentes para favorecer la reduccin del uso de sustancias txicas y su tratamiento as como el desarrollo de mercados de materiales obtenidos de la recuperacin y reciclaje de residuos peligrosos.

En el mismo se hace un diagnstico de la situacin actual en Espaa, considerando que un espacio se halla contaminado cuando su calidad natural ha sido alterada por la presencia de componentes de carcter txico y peligroso de origen antrpico con el consiguiente desequilibrio en las funciones propias del suelo.

* Se tienen identificadas e inventariadas un total de 18.142 actividades industriales como focos potenciales de generar espacios contaminados. De las mismas, 4.532 emplazamientos se consideran potencialmente contaminados y, de ellos, 250 se han caracterizado en campo y posteriormente se han evaluado en funcin del dao y riesgo que presentaban para la salud pblica, recursos naturales y el medio ambiente. Los datos recabados de los mismos indican que:

3 La prctica totalidad de emplazamientos no cumplen las exigencias legales, siendo el acceso libre en el 59% de los mismos.

3 El 27% se sita en suelo urbano, el 26% en suelo no urbanizable, el 21% en suelo no urbanizable protegido, el 14.5% en suelo sin planeamiento y el 11.6% en suelo urbanizable programado, estando la mayora (27%) muy prximos a cascos urbanos (a menos de 100 metros) e incluso dentro de ellos y, tan slo, el 17% a ms de 2 Km.

3 El riesgo de contaminacin de las aguas subterrneas es alto en el 60% de los emplazamientos, ya que se sitan en terrenos de permeabilidad media o alta. El grado de afeccin de las aguas superficiales puede estimarse igualmente alto ya que casi el 50% de los mismos se encuentran a menos de 50 metros del cauce.

3 Los contaminantes mayoritariamente analizados en suelos son metales pesados, aceites minerales, hidrocarburos, particularmente los aromticos (BTEX - Benceno, Tolueno, Etilbenceno y Xileno) y fenoles, y algunos muy txicos como el HCH, DDT, PCBs, arsnico y mercurio.

* De estos emplazamientos del inventario nacional y de los datos adicionales aportados por las Comunidades Autnomas aparecen un total de 274 emplazamientos en los que se proponen actuaciones a corto plazo en 61 casos, actuaciones a medio plazo en 85 y a largo plazo en 128 de ellos.

Los objetivos prioritarios de actuacin del Plan son a) la prevencin de la contaminacin del suelo y b) el saneamiento y recuperacin de suelos contaminados. Para la prevencin las principales lneas de actuacin y objetivos son:


* Todas las incluidas en el programa de Prevencin del Plan Nacional de Residuos Peligrosos. * Nuevos anlisis que permitan prever la potencialidad de contaminacin de suelos por actividades o uso de

determinadas sustancias. * Aprobacin de la normativa especfica adecuada. Esto incluye la transposicin de normas europeas a las

normas espaolas y rellenar el vaco normativo existente sobre estndares de calidad de acuerdo al uso posterior que se vaya ha hacer del suelo.

* Apoyo a la I+D dirigida a la caracterizacin de suelos, que implica la armonizacin de instrucciones tcnicas en los procedimientos de investigacin, toma de muestras y anlisis bsicamente.

Para el saneamiento y recuperacin las principales lneas de actuacin y objetivos son: * Avance sistemtico en la identificacin y caracterizacin de suelos contaminados. * Definicin y desarrollo de las actuaciones de recuperacin y saneamiento. * Control y vigilancia de los emplazamientos identificados hasta su saneamiento. * Iniciativas en el marco de la legislacin vigente contra los responsables de la contaminacin del suelo. La Sociedad Estatal EMGRISA actuar facilitando asesoramiento y, en su caso, realizacin de proyectos

concretos, as como la publicacin de guas metodolgicas para el anlisis de la contaminacin del suelo y de su incidencia ambiental.

La recuperacin de suelos implicar un paulatino aumento de las necesidades de infraestructuras aptas (en lo que se refiere a depsitos de seguridad) que deber irse incorporando a las previsiones ya contenidas en el Plan Nacional de Residuos Peligrosos.

La financiacin para el periodo 1995-2005 asciende a 132.000 millones de pesetas. La Secretara de Estado de Medio Ambiente y Vivienda aportar (con cargo a sus presupuestos o canalizando Fondos de Cohesin a proyectos de las CC.AA) el 50% de dicho importe, cofinanciando el coste de los estudios y obras necesarias para la recuperacin de los suelos. El resto correr a cargo de la Comunidad Autnoma correspondiente.

2. ORIGEN DE LA CONTAMINACIN Cuando hablamos de contaminacin nos referimos a la existencia de un agente qumico que est presente en el

ambiente, a una concentracin tal que genera un efecto fisiolgico desfavorable en los organismos y, por tanto, puede causar un cambio ecolgico. Si bien, a efectos legales, ya se ha sealado que para hablar de contaminacin es necesario que la concentracin anmala este propiciada por actividades antrpicas.

2.1. "Contaminacin" natural En este sentido, bajo ciertas condiciones algunos elementos, como ocurre en el caso de los metales pesados, se

encuentran ya con valores "contaminantes" de forma natural por contenidos elevados de los mismos en la roca madre que soporta el suelo. Los elementos traza (que incluyen los metales pesados y otros elementos como Al, As y Se) pueden encontrarse en el suelo en concentraciones elevadas, aunque normalmente se presentan en forma insoluble, contrariamente a lo que sucede cuando stos se encuentran en el agua. Es el caso de zonas donde se han formado yacimientos minerales con algn elemento txico y que, normalmente, tienen un carcter muy local. La existencia de anomalas en el suelo, vegetacin o agua superficial suele ir acompaada de un determinado tipo de plantas que son utilizadas como prospectores geoqumicos.

Algunos ejemplos son los siguientes: Se encuentran concentraciones de alrededor del 10% de Ni en Alyssum Bertocanii y A. Murale en Rusia; concentraciones en Ni mayores del 15% se dan en la Sebentina Aluminata, en Nueva Caledonia; acumulaciones de origen natural de Se en suelos de zonas semiridas dan lugar a la presencia de Astragalus como vegetacin caracterstica.


2.2. Contaminacin antrpica Este tipo es el ms problemtico por sus caractersticas y por la extensin que puede llegar a afectar de forma

directa. Las vas por las que distintas sustancias pueden llegar a contaminar los suelos son muy diversas, siendo las ms comunes:

* Infiltracin de sustancias depositadas en superficie, o infiltracin de la lluvia a travs de ellas. * Filtracin de sustancias almacenadas bajo tierra o disolucin de ellas por el agua subterrnea. * Derrames o rezumes accidentales de depsitos o conducciones, superficiales o enterrados. * Filtracin desde un ro perdedor que eventualmente pueda estar contaminado. * Desde la superficie por vertido incontrolado o accidental * Por utilizacin incorrecta de productos fundamentalmente agrcolas.

El transporte de los contaminantes en el suelo es muy lento comparado con su desplazamiento en el aire o agua y el mismo va a depender del conjunto de factores y propiedades como textura, estructura, composicin, etc... En algunos casos, a travs del suelo los contaminantes alcanzan la superficie fretica y posteriormente se difunden en los acuferos, siendo transportados por el flujo subterrneo, o bien pasan a cauces superficiales por efecto de su lavado y posterior escorrenta.

Las vas de contacto del suelo contaminado con el medio ambiente y la poblacin son directas e indirectas (erosin, infiltracin, evaporacin, escorrenta, etc...). Los motivos por los que puede estar causada la contaminacin son diversos y, resumidamente, pueden agruparse en los siguientes:

Prcticas agrcolas y ganaderas. De los residuos de los animales proceden compuestos nitrogenados, fosfatos, bacterias, cloruros y, en algunos casos, metales pesados. Normalmente no ocasionan problemas importantes, salvo en el caso de grandes instalaciones. Resultan especialmente graves las granjas porcinas.

En el caso de actividades agrcolas, la contaminacin es consecuencia del uso intrnseco de fertilizantes y pesticidas y del uso de aguas residuales y abonos orgnicos. Tambin cuando se habla de contaminacin agraria se puede estar hablando de acumulaciones excesivas de sales, de erosin, etc... Las actividades agrcolas son muy difciles de controlar al tratarse de contaminacin difusa sobre grandes extensiones. Se puede decir que la contaminacin agraria difusa est ntimamente relacionada con la agricultura de regado y con la de zonas hmedas. La contaminacin por algunos de los compuestos utilizados es especialmente preocupante debido a su persistencia en la naturaleza, que segn diferentes estudios oscila entre una semana y cinco aos. En ocasiones, las sustancias resultantes de la degradacin del producto son ms peligrosas (ms persistentes o ms txicas) que el producto original. En otras ocasiones son las impurezas que acompaan a los productos comerciales, y que escapan a los anlisis de control por no figurar en la composicin del producto, las verdaderamente txicas.

Explotacin minera y procesado. El origen de la contaminacin por este tipo de actividad tiene varios focos efluentes potencialmente contaminantes. En la corta de la explotacin se generan grandes cantidades de polvo que se depositan en los suelos circundantes. Las escombreras son tambin focos potenciales de polvo, alteracin y por lavado de las aguas naturales pueden movilizar y dispersar contaminantes bien a los cauces superficiales o a las aguas subterrneas. Las balsas de lodos pueden dar lugar a infiltraciones o a desbordamientos, sin mencionar los posibles accidentes naturales o negligencias. El tratamento de los minerales tambin puede provocar emisin al aire de determinadas sustancias o la gnesis de vertidos o residuos peligrosos si se utilizan elementos txicos en este procesado o manufacturacin. Uno de los casos ms conocidos de impacto en suelos de este tipo de actividades se produjo en 1998 en Espaa con ocasin de la rotura de la balsa de residuos de la mina de Aznlcollar.


Procesos industriales y urbanos. En estos casos, el origen de la contaminacin se debe a residuos urbanos e industriales (partculas de aerosoles emitidas por la incineracin de materiales o emitidas por las chimeneas de las calefacciones) cuyas emisiones pueden depositarse en los suelos y vegetacin. Tambin se pueden incluir aqu los problemas derivados del almacenamiento y/o destruccin de los residuos slidos, o de otro tipo, generados en los procesos productivos. Las industrias pueden realizar vertidos superficiales, provocar infiltracin desde balsas de lquidos o escombreras o dar lugar a accidentes de todo tipo. Mencin especial merecen los derivados del petrleo, cuyos efectos pueden ser importantes a nivel local en instalaciones como gasolineras, factorias de productos asflticos, refinerias, etc... En Estados Unidos se estima que entre un 10 y un 20% de los depsitos enterrados tienen prdidas, asignndole gran importancia a los de hidrocarburos, y se estima que aproximadamente un 60% de los vertidos de estos compuestos se debe a negligencias humanas perfectamente evitables.

Residuos slidos urbanos y aguas residuales. Normalmente depositados en superficie alcanzan la superficie fretica, pasando por el suelo, los lquidos procedentes de los propios residuos o el agua de lluvia infiltrada a travs de ellos que arrastra todo tipo de contaminantes orgnicos e inorgnicos. Los vertederos, tanto de basuras urbanas como de residuos industriales, son una de las fuentes ms notables de contaminacin. Son especialmente importantes los vertederos antiguos que se ubicaron en la periferia de las reas urbanas y que con el crecimiento de las mismas han quedado en su interior. Las aguas residuales de los ncleos urbanos se vierten a cauces superficiales o en fosas spticas. En ocasiones, tras una ligera depuracin se esparcen en superficie para aprovechar el poder filtrante del suelo (filtros verdes). Los lodos resultantes de la depuracin pueden representar despues una segunda fase del mismo problema. Las sustancias ms comunes son detergentes, nitratos, bacterias y virus, materia orgnica disuelta, etc...

Contaminacin por automocin. Existen muchos estudios que documentan la distribucin de metales en suelos y vegetacin en secciones perpendiculares a las carreteras con volmenes importantes de trfico debido a las emisiones de los tubos de escape de los vehculos. Dos de los metales ms comunes que se encuentran implicados en este tipo de contaminacin son el Plomo y el Zinc, cuyas concentraciones anmalas por este motivo pueden detectarse a ms de cien metros de la fuente contaminante, aunque sus concentraciones disminuyen rpidamente desde los mximos, al borde de las carreteras, a mnimos en 5-10 metros de distancia. Estos mismos estudios ponen de manifiesto que la movilidad en la vertical de estos metales esta condicionada por muchas variables, aunque un valor estimativo se han detectado concentraciones anmalas de los mismos hasta una profundidad de entre 10 y 15 cm. desde la superficie.

Actividades nucleares. Los aportes atmosfricos de los radionucleidos artificiales debido a pruebas o ensayos nucleares as como los que se deben a accidentes son tambin un peligro potencial de contaminacin. Tambin lo es el almacenamiento temporal o definitivo de los residuos nucleares en emplazamientos subterrneos. La radiacin natural del suelo se encuentra aproximadamente entre 1 y 30 Bq/m2. Debido a diferentes fuentes como aportes de fertilizantes fosfatados, deposicin de partculas provenientes de centrales trmicas y ensayos nucleares, existe un incremento del orden de 10 Bq/m2 anual en la radioactividad del suelo. Especialmente preocupantes son los aportes de Cs-137 debido a su vida media relativamente larga (33 aos) y a la buena disponibilidad de este radionucleido por parte de las plantas.


3. COMPORTAMIENTO DEL SUELO ANTE LOS PROCESOS DE CONTAMINACIN: CONSTITUYENTES, PROPIEDADES Y PROCESOS DEL SUELO QUE REGULAN LA CONTAMINACIN El suelo es un sistema abierto y complejo que se comporta como un filtro a travs del cual se producen y

regulan los flujos de energa y materia. Como tal filtro es susceptible de contaminarse por los aportes humanos, pudiendo as deteriorarse y no cumplir algunas de sus funciones. Adems de las definiciones que se han sealado hasta el momento del termino "contaminacin", desde otro punto de vista, tambin se puede considerar sta como un proceso o conjunto de procesos que disminuyen la capacidad actual y potencial de un suelo para producir bienes. En este sentido, un suelo contaminado puede considerarse que funciona mal como componente ambiental.

Cuando un contaminante entra en el suelo puede ser neutralizado, degradado, adsorbido, complejado o precipitado. Su salida del suelo puede realizarse por volatilizacin, extraccin en las cosechas, drenaje o erosin. De este modo, el suelo acta como sumidero o fuente del contaminante. Obviamente, la via por la que circula este contaminante depende de la naturaleza de los constituyentes activos, distribucin y tipo de poros, composicin de las fases fluidas, etc..., junto a parmetros tales como el pH, Eh, temperatura, etc...

Para evaluar y predecir cual es el comportamiento del suelo frente a diversos tipos de contaminacin es preciso reconocer las interacciones de los contaminantes (metales pesados, pesticidas, fertilizantes, etc...) con los componentes edficos, pudiendo intervenir reacciones afectadas por un buen nmero de procesos como: cido-base, precipitacin disolucin, oxidacin-reduccin, adsorcin, cambio inico, etc...

El suelo est formado por tres partes fundamentales: slida, lquida y gaseosa, que estn en continua interaccin. La parte slida del suelo est constituida por la componente orgnica y la inorgnica. La primera incluye todos los seres vivos como animales y plantas as como la materia en descomposicin. La inorgnica esta formada por la fase mineral, que es la ms abundante y que presenta unas propiedades fundamentales como son la textura y estructura, que condicionan las propiedades fsicas del suelo. La Textura hace referencia al tamao de las partculas que lo componen. Pueden ser arcillosos, arenosos, limosos, o de caractersticas intermedias (areno-arcilloso). Tiene gran influencia en su capacidad de retencin y transmisin de elementos o agua. La Estructura es la manera en que las partculas del suelo se agrupan en fragmentos mayores mantenidos unidos por coloides. Puede ser prismtica, granular, etc... Tambin, dentro de este constituyente inorgnico se incluyen los coloides, que juegan un importante papel en la dinmica interna del suelo.. Los coloides son partculas de tamao inferior a 0.002 mm (fraccin arcilla). Son como delgadas escamas, con una superficie muy grande respecto a su peso y con carga elctrica. Son muy importantes en la retencin de iones o agua.

La parte lquida corresponde a una solucin compleja de componentes qumicos y agua. El agua se encuentra ocupando total o parcialmente los poros, donde puede ser retenida. Presenta un comportamiento dinmico con variaciones a escala diaria y no se trata de agua libre sino que por su interaccin con la fase slida est sujeta a fuerzas de retencin.

La parte gaseosa esta constituida por gases procedentes de la atmsfera y liberados por la actividad qumica y biolgica. En general, el aire del suelo presenta un exceso de anhdrido carbnico desprendido por las plantas y es deficitario en Oxgeno y Nitrgeno.

Las propiedades qumicas ms importantes que afectan al comportamiento y disponibilidad de los contaminantes en el suelo (referido fundamentalmente a los metales pesados) son las relacionadas con la adsorcin de metales de la fase lquida por la fase slida. Estos procesos controlan las concentraciones de metales inicos y complejos en la solucin del suelo, ejerciendo gran influencia sobre su absorcin por las races de las plantas. Las caractersticas fundamentales de los componentes del suelo as como las propiedades y procesos ms importantes que tienen relacin con el comportamiento de los contaminantes en el suelo son las que se citan a continuacin.


3.1. La materia orgnica

Uno de los rasgos que distingue un suelo de su material originario es la presencia de humus (materia orgnica), aunque la cantidad y calidad de la misma en los diferentes tipos de suelos es muy variable. En el tema que nos ocupa se referir a todas las sustancias que contienen carbono orgnico en sus estructuras y, muy especialmente, a aquellas que representan un dimetro equivalente menor de dos micras y, por tanto, con una elevada superficie especfica. La materia orgnica coloidal tiene una gran influencia en las propiedades fsicas y qumicas de los suelos (estructura, capacidad de retencin de agua, capacidad de intercambio catinico, regulacin del pH, etc...) y su fuente fundamental son los restos vegetales y animales. Estos constituyentes son sometidos inicialmente a procesos de descomposicin y posteriormente a otros de sntesis y polimerizacin que dan lugar al humus. Los componentes del humus son muy diversos y una de las caractersticas fundamentales de las sustancias hmicas es su habilidad de interactuar con la arcilla, iones metlicos, xidos e hidrxidos para formar asociaciones solubles o insolubles.

Dependiendo de la solubilidad en agua a varios valores de pH, las sustancias hmicas se dividen en dos fracciones: 1) cidos Hmicos, correspondientes a la porcin soluble en solucin alcalina diluida que precipita a pH 2. Estn formados por cadenas moleculares largas, de gran tamao y peso molecular que suelen estar en el suelo en estado slido. Pueden retener (adsorbidos) metales pesados en forma cambiable o no cambiable; 2) cidos Flvicos, correspondientes a la fraccin soluble a cualquier valor de pH, incluidos valores por debajo de 2. Estn constituidos por cadenas ms sencillas y de menor peso molecular que les confiere una mayor movilidad. Pueden retener metales pesados en forma soluble y formar quelatos.

Una de las caractersticas ms importantes de las sustancias hmicas es su capacidad de interaccin con metales y minerales para formar complejos solubles o insolubles en agua. Algunas de estas reacciones son: 1) Disolucin de minerales; 2) Formacin de complejos metlicos solubles en agua; 3) Procesos de adsorcin-desorcin de iones metlicos; 4) Procesos de adsorcin sobre superficies externas de minerales; 5) Procesos de adsorcin a superficies interlaminares de minerales.

Como caractersticas generales ms importantes a tener en cuenta de las sustancias hmicas se encuentran fundamentalmente dos: todas ellas tienen carcter cido y, adems, siempre se encuentran cargadas negativamente, aumentando esta negatividad a medida que aumenta el pH.

3.2. Minerales de la arcilla y xidos e hidrxidos metlicos

De las tres fases del suelo, probablemente la slida es la ms importante. Entre sus componentes inorgnicos destacan la arcilla y los xidos especialmente de Fe y Al. En particular la arcilla, que es la parte ms activa, tiene marcados efectos sobre las propiedades fsicas y qumicas de los suelos. Su contribucin se debe, fundamentalmente, a su rea superficial y densidad de carga.

Aluminio. Las variedades ms comunes que pueden aparecer son la gibsita, Bayerita, Bohemita y Dispora. Lo ms importante es su superficie especfica cargada. La superficie reactiva es Al-OH que retiene protones o grupos hidroxilo. Puede retener aniones como el fosfato y sulfato as como una gran cantidad de cationes polivalentes que son adsorbidos especficamente dependiendo del pH.

Hierro. Son los ms abundantes dentro de los xidos metlicos y presentan gran poder de pigmentacin. Las variedades ms comunes son goethita, Hematita, Magnetita, Magemita, etc...Su poder de adsorcin es variable dependiendo de la concentracin del catin en solucin, pH, presencia de carbonatos, sulfuros, silicatos, etc...

Manganeso. Su presencia en los suelos interesa por ser imprescindible para la nutricin de animales y plantas y por la alta capacidad de adsorcin para los iones metlicos que se asimilan desde las plantas. Algunas de sus variedades son la Pirolusita, Manganita, Coronadita, etc... Forma aniones con cidos dbiles tales como molibdatos, fosfatos, selenitos, y se une con cationes hidrolizados como el Cu, Co, Ni, etc..., siendo adsorbidos en su superficie.


Se puede decir que las arcillas reaccionan con el medio y, adems, son selectivas en estas reacciones. De esta forma, son adsorbidos en mayor medida los cationes de mayor carga, en general, y dentro de stos los de menor radio hidratado.

3.3. El agua y su dinmica en el suelo

El agua en el interior del suelo puede encontrarse en los tres estados, slido, lquido y vapor, pero aqu nos vamos a referir al agua en estado liquido por el papel que juega en los procesos superficiales y en el transporte de contaminantes. El agua en el interior del suelo se encuentra sometida bsicamente a dos grandes grupos de fuerzas: a) Fuerzas de gravedad. Tienden a hacer que el agua se mueva con relacin a las partculas de suelo y se consideran fijas. b) Fuerzas de adhesin, smosis y capilaridad. Se oponen al movimiento del agua anteriormente sealado y corresponden a fuerzas de retencin.

La competencia entre ambos tipos determina la masa de agua considerada capaz de realizar un trabajo mecnico, por ejemplo transporte de contaminantes, a lo que se denomina "potencial de agua" del suelo. La fuerza de gravedad es la causa principal del movimiento del agua excepto en aquellos casos donde un elevado contenido en sales pueda dar lugar a que sean las fuerzas de smosis las que controlen en mayor medida el movimiento de agua por diferencias en las concentraciones. Este potencial no debe confundirse con el "grado de humedad" del suelo, ya que el primero hace referencia al grado de movilidad del agua mientras que el segundo hace referencia a la cantidad absoluta de agua. As, dos suelos con un mismo contenido en agua puede tener valores muy distintos de potencial dependiendo de su textura, estructura, contenido en humus, etc...

El agua que circula por el interior del suelo lo hace originando soluciones ms o menos concentradas de sustancias minerales y orgnicas. El factor ms importante que controla la dinmica de esas soluciones es el tamao de los poros y su distribucin en el espacio, de ah la importancia de la textura y la estructura. A medida que el tamao de poro se reduce se produce una progresiva disminucin de la libertad de movimiento de las soluciones pasando de unas condiciones de movilidad en conveccin o flujo a otras de difusin. Para dimetros de poro mayores de 2 micras domina la conveccin, a dimetros menores de una micra domina la difusin.

3.4. El pH

Al disolver en agua un cido o una base se forman iones hidronio (H3O+) o iones hidroxilo (OH-) que dan lugar al carcter cido o bsico de la disolucin. No obstante, debido a la autoionizacin del agua, existen siempre en ella estos dos iones. Una disolucin es cida si predominan los iones H3O+ sobre los OH-, es alcalina en el caso contrario y es neutra cuando su concentracin es la misma. La concentracin de estos iones en las disoluciones acuosas tiene una gran importancia ya que su valor es significativo en muchos procesos qumicos y biolgicos regulados por ellos. Para expresar la concentracin de iones H3O+ (generalmente muy pequea) en forma ms sencilla que mediante una potencia de 10 con exponente negativo y para que su variacin quede dentro de una escala ms reducida es estableci que el pH es el logaritmo con signo cambiado de la concentracin de iones hidronio o, lo que es lo mismo, el logaritmo inverso de la concentracin de estos iones.

La acidez del suelo es un factor fundamental ya que controla muchos procesos que tienen lugar en el medio edfico, como por ejemplo el comportamiento de los metales pesados. Se puede decir que los suelos tienen tendencia a no modificar su pH, es decir, poseen un determinado poder amortiguador que depende, fundamentalmente, de su carcter coloidal. Los componentes del suelo que se consideran con mayor capacidad amortiguadora frente a la acidificacin son: carbonatos, materia orgnica, minerales de la arcilla y xidos de hierro y aluminio. Sin embargo, esta capacidad tiene cierto lmite, de modo que puede producirse un cambio apreciable en el pH y, por tanto, un cambio en el ambiente que rodea al suelo.


3.5. Adsorcin y cambio inico

La adsorcin se refiere a la acumulacin de materia en la interfase entre una fase slida y otra acuosa, distinguindose de la precipitacin en que no incluye el desarrollo de una estructura tridimensional. Osea, es la acumulacin de un sorbato de la solucin por un adsorbente. Se produce a travs de mecanismos especficos y fuerzas, entre las que se incluyen enlaces inicos y covalentes, dipolo-dipolo y fuerzas de Van der Waals.

Los procesos de adsorcin desempean un papel fundamental al regular los niveles y magnitudes de diversos procesos que gobiernan el destino y transporte de ciertos contaminantes. Provoca un retardo en el transporte de solutos en la fase lquida y vapor, influenciando el tiempo de residencia en el medio edfico. De este modo puede influir en la biodisponibilidad de ciertos compuestos, controlando directa o indirectamente la biodegradacin o absorcin por las plantas. En definitiva, los procesos de adsorcin representan, probablemente, el modo ms importante de interaccin de contaminantes con la materia orgnica, arcilla y xidos.

La adsorcin de cationes por parte de las superficies de los minerales de la arcilla se intenta explicar por medio de la teora de la doble capa, de tal manera que si la concentracin de cationes en la disolucin es baja, la anchura de la capa es mayor, mientras que si la concentracin es muy alta la anchura de la capa es pequea. Tambin hay una clara influencia de la carga del catin de tal forma que a mayor carga, menor anchura, osea, que los metales divalentes (en muchos casos los ms txicos) quedan fijados con ms fuerza que los monovalentes. Entre cationes de la misma carga tambin influye el tamao, as, cuanto mayor es el radio hidratado menor es la fuerza de atraccin. En el caso de cationes monovalentes como Li, Na, K, etc...la doble capa aumenta su anchura.

La adsorcin de metales pesados, en concreto, sobre las superficies slidas del suelo puede tener lugar mediante tres mecanismos:

A) Complejacin de esfera interna, que lleva implcito mecanismos de enlace tanto de tipo inico como de tipo covalente entre el metal y la superficie slida, sin existir agua de hidratacin, en cuyo caso la energa de adsorcin es mucho mayor. Se denomina tambin adsorcin especfica. Los iones adsorbidos especficamente son relativamente inmviles y no afectados por las concentraciones de otros iones.

B) Complejacin de esfera externa, en la que el catin metlico retiene su esfera de solvatacin (caractersticos de iones con tendencia a hidratarse). Lleva implcita la existencia de enlaces de naturaleza electrosttica con la superficie. En este caso las reacciones son rpidas y reversibles permitiendo el reemplazamiento entre iones.

C) A travs de asociacin de in solvatado difuso, que no forma complejacin con los grupos reactivos de la superficie slida, sino que neutraliza la carga superficial de modo deslocalizado. En este tipo de adsorcin los cationes metlicos solvatados son libres de moverse en la solucin del suelo, siendo los enlaces con la superficie adsorbente debidos a fuerzas electrostticas dbiles.

Generalmente, a bajas concentraciones la adsorcin preferente es de tipo especfica, adsorbindose mejor los metales traza que los cationes Na, Ca, y Mg. Los dos ltimos tipos se consideran no especficas, tambin denominadas de intercambio inico, referido esto ltimo a la capacidad de intercambiar distintos iones las superficies slidas y las disoluciones del suelo. La ms estudiada, probablemente por ser la ms importante, es la capacidad de intercambio catinico. As, la adsorcin de algunos metales pesados que se encuentran formando parte de la solucin del suelo depende de la densidad de carga negativa de la superficie coloidal. El rasgo fundamental de estos procesos es que son reversibles y, en algunos casos, selectivos.


3.6. Oxidacin-reduccin

Se ha definido la oxidacin como la combinacin de una sustancia con el oxgeno y la reduccin como el proceso inverso de disminucin del contenido de este elemento en un compuesto. En forma ms amplia y ms rigurosa la oxidacin es la prdida de electrones y la reduccin es la ganancia de electrones. Puesto que si un tomo pierde electrones otro debe ganarlos el proceso de oxidacin va necesariamente unido al de reduccin y se denomina de oxido-reduccin.

Los equilibrios redox estn controlados por la actividad de electrones libres en el agua, que a su vez vienen definidos por el Eh. A altos valores de Eh se asocian fenmenos oxidantes mientras que a bajos valores del mismo se asocian los reductores. La variacin de estas condiciones puede afectar a determinados elementos como el C, N, O, S, Fe, Ag, As, Cr, Hg y Pb. As, la respiracin de microorganismos, mesofauna y raices de plantas consume grandes cantidades de oxgeno y si este es deficitario predominan los organismos anaerobios y los elementos susceptibles se reducen como ocurre con el Mn, Hg, Fe, Cu y Mo. Algunos metales pesados pueden ser afectados indirectamente por las condiciones reductoras, as, cuando los sulfatos se reducen a sulfitos producen la precipitacin de los mismos (FeS2, HgS, CdS, CuS, MnS y ZnS).

3.7. Complejacin La formacin de complejos puede explicarse por lo principios qumicos bsicos aplicables a los coloides

orgnicos del suelo. Exiten varios componentes orgnicos con gran capacidad para ceder electrones en la formacin de complejos metlicos (carboxilatos, fosfatos, etc...) y otros grupos funcionales con inferior afinidad por los metales pero tambin susceptibles de complejarlos (teres, carbonilos, amidas, etc...). Los enlaces pueden ser desde inicos o covalentes, por lo que son bastante estables. Los metales polivalentes son fuertemente complejados con las sustancias hmicas. El contenido y calidad de la materia orgnica est correlacionado con la capacidad de enlace de metales. Los elementos traza pueden formar complejos con ligandos orgnicos e inorgnicos cuya estabilidad generalmente aumenta con la valencia del catin y disminuye con el radio inico del mismo.

La quelacin, proceso por el cual los tomos del metal en disolucin son capturados por molculas en forma de anillo, puede ser considerada como una variante de la formacin de complejos.

3.8. Precipitacin-disolucin

La concentracin de un contaminante en disolucin puede ser controlada por la formacin de precipitados slidos. Todos estos procesos dependen de los condicionantes que impone el medio edfico. Los suelos con altos contenidos en cationes reactivos amortiguan las adiciones de ligandos tales como fosfatos, arsenatos y seleniatos por precipitacin, mientras que los metales son precipitados como sulfuros en condiciones reductoras y como coprecipitados con compuestos de Al, Fe, Mn, Ca, y Mg.

La aplicacin de modelos de equilibrio permite una rpida diagnosis, tanto para el clculo de especies de elementos en disolucin como para la prediccin de la formacin de posibles fases slidas. En el caso de los metales, a bajas concentraciones predominan los equilibrios de adsorcin frente a los de precipitacin, que ejercen el control de la disolucin a concentraciones elevadas de contaminantes. Las reacciones de complejacin pueden interferir tambin en los equilibrios slido/disolucin.

3.9. Volatilizacin

Algunos contaminantes pueden perderse por volatilizacin, como el vapor de amonio, algunos metales metilados o clorados (Hg, Pb, As) y, sobre todo, algunos compuestos orgnicos de bajo peso molecular (metano, fenoles, PCBs, dioxinas, etc...). La tasa de volatilizacin de un compuesto depende de su tendencia a pasar de la fase lquida a la fase gaseosa.


4. TIPOS DE CONTAMINANTES: PROPIEDADES GENERALES COMPORTAMIEN-TO EN EL SUELO.

4.1 Los Metales pesados Bajo esta denominacin suelen incluirse una serie de metales y metaloides de la Tabla Peridica que muestran

como rasgos comunes ciertas propiedades metlicas y una densidad superior a 6 g/cm3, adems de otra caracterstica que determina la importancia de su estudio: su potencial txico. Entre ellos As, Co, Bi, Ni, Cu, Zn, Sn, Se, Te, Pd, Ag, Cd, Pt, Hg, Tl, Pb y Sb son considerados elementos de carcter muy txico y disponibles en determinados compartimentos medioambientales en concentraciones que exceden los niveles de toxicidad.

El origen de su presencia en el suelo normalmente es heredado del material originario sobre el que se desarrolla, sin embargo en las ltimas dcadas se han incrementado ostensiblemente los contenidos de metales en los suelos como consecuencia directa de actividades humanas. En cualquier caso, la solubilidad de los compuestos en los que aparecen estos metales junto con la cintica de su disolucin y los procesos de interaccin con los constituyentes del suelo, son factores importantes que determinan la redistribucin de dichos elementos y su concentracin final en la solucin del mismo, mximo exponente de su potenical toxicidad, ya que los metales pesados no estn sujetos a degradacin bioqumica.

4.1.1. Interaccin con las fases reactivas del suelo

Los metales pesados en el suelo estn inmersos dentro de un sistema reactivo gobernado por un conjunto de equilibrios que controlan las concentraciones de dichos metales en la fase disolucin del suelo. Estos equilibrios incluyen reacciones redox, formacin de complejos, reacciones cido-base, adsorcin, intercambio catinico, etc...

Pueden aparecer en los suelos de varias formas que segn Shuman (1991) son: 1) Especies disueltas en la disolucin del suelo. El estado natural de aparicin es el de catin divalente. En solucin acuosa se coordinan con molculas de agua formando complejos hidratados Men+(aq) aunque en las soluciones del suelo la mayora se hidrolizan rpidamente para formar hidroxicomplejos Me(OH) (n-1) (aq). 2) Ocupando posiciones de intercambio en constituyentes inorgnicos. 3) Adsorbidos especficamente en constituyentes inorgnicos. 4) Asociados con materia orgnica insoluble. 5) Precipitados como slidos puros o mezclas de compuestos. 6) Presentes en la estructura de minerales secundarios. 7) Presentes en la estructura de minerales primarios.

Los metales de origen antrpico se encuentran preferentemente bajo alguna de las cinco primeras formas. Los metales de origen heredado pueden aparecer en cualquiera de ellas dependiendo de diversos factores geolgicos y edficos, sin olvidar en todos los casos el factor tiempo.

4.1.2. Mecanismos de retencin de metales pesados en suelos

Probablemente el mecanismo ms importante que contribuye a mantener los metales pesados en formas de menor solubilidad son los procesos de adsorcin por los constituyentes de la fase slida del suelo. Los procesos de precipitacin no pueden considerarse como factores prioritarios debido a los niveles de concentracin de los mismos en los suelos.

2.A. Adsorcin

Los metales pesados adsorbidos presentan en general altas afinidades por los denominados grupos de adsorcin, o grupos funcionales de superficie, de ciertas fases slidas del suelo. Estos grupos se sitan en superficies slidas pertenecientes a la fraccin ms reactiva de los suelos, fundamentalmente en minerales de la arcilla tipo filosilicatos, en oxihidrxidos y xidos metlicos (de Fe, Mn y Al) y en la materia orgnica del suelo.


Adsorcin sobre minerales de la arcilla La adsorcin de metales pesados por minerales de la arcilla puede darse en dos situaciones. Pueden quedar

adsorbidos en los planos basales de las lminas que forman su estructura o en los bordes de estas lminas. En el primer caso, la carga negativa que posibilita la adsorcin de los cationes de metales procede de las sustituciones isomrficas de Si4+ y Al 3+ por cationes de valencias inferiores en las capas tetradrica y octadrica respectivamente. Como consecuencia de esto, los minerales de la arcilla suelen presentar una carga superficial negativa permanente que no depende de las condiciones ambientales del medio.

Sin embargo, parece que los ms reactivos en este sentido son los grupos funcionales hidroxilo situados en los bordes de ruptura de las arcillas. Pueden aparecer asociados al Al en la capa octadrica (grupo aluminol) o al silicio en la capa tetradrica (grupo xilanol). Experimentalmente se ha comprobado que a valores de pH superiores a 5.5 este tipo de adsorcin especfica en filosilicatos comienza a hacerse importante, de tal modo que, para la mayora de los metales estudiados, la reaccin se hace prcticamente irreversible. Esta adsorcin se produce mediante la especie hidrolizada del metal Me(OH)+, que se forma preferentemente cuando aumenta el pH, y que justifica su mayor fuerza de unin que la del catin solvatado debido a que el primero esta menos hidratado y puede asociarse ms directamente a la superifcie del suelo que el solvatado. A pH inferiores a 6 se ha apreciado una cierta reversibilidad de cambio de metales pesados en filosilicatos. Por tanto, en este caso, la carga negativa en los bordes de las arcillas si depende de las condicones ambientales y puede considerarse dependiente del pH.

Adsorcin sobre oxihidrxidos metlicos Se ha comprobado que los metales pesados, cuando se encuentran en suelos en cantidades traza, estn retenidos

en gran parte bajo formas no cambiables. Esto es debido a la formacin de complejos de esfera interna con los grupos reactivos de superficies cargadas de ciertas fases del suelo, especialmente oxihidrxidos y xidos metlicos mediante un proceso que implica la formacin de enlaces covalentes, por lo que las especies metlicas adsorbidas no son fcilmente desplazables. La situacin es muy similar a lo que ocurre en los bordes de ruptura de las arcillas, correspondiendo por tanto a superficies de carga variable dependiente del pH.

Uno de los parmetros ms aceptado que proporciona una buena gua para conocer el comportamiento electroqumico del suelo es el pH en el punto cero de carga (PZC). El PZC se define como el valor del pH al cual la carga superficial neta resultante es cero. Para los xidos de manganeso del suelo es aproximadamente 2, por lo cual, en el rango medio de valores del pH, estos xidos tienden a mostrar una carga neta negativa, tendiendo a adsorber cationes. Para los xidos de hierro el PZC se sita alrededor de 8 por lo que estarn positivamente cargados en los rangos medios del pH.

Las secuencias de afinidad para los distintos metales varan segn el adsorbente, aunque en lineas generales se ha comprobado que el Pb, seguido del Cu, son los cationes divalentes ms preferentemente adsorbidos por esta fase slida.

En cuanto a la reversibilidad de estos procesos, las evidencias muestran que la adsorcin de metales pesados en xidos metlicos es una complejacin de esfera interna que no obedece las relaciones reversibles predichas para un simple proceso de intercambio catinico. Esto implica que es improbable que los cationes sean desplazados por otros que no tengan una mayor afinidad especfica hacia los xidos. Estudios de adsorcin y desorcin indican que la etapa de adsorcin suele ser rpida mientras que la desorcin es ms lenta y limitada por la energa requerida para romper el enlace del metal con la superficie reactiva.

Adsorcin sobre materia orgnica del suelo Un tercer grupo de superficies slidas en el suelo, de gran importancia en los procesos de adsorcin, lo

constituyen las superficies internas y externas de los constituyentes de la materia orgnica del suelo, fundamentalmente la fraccin hmica del mismo.


La estructura polimrica de estos compuestos se caracteriza por la presencia de grupos funcionales variados que tienen una naturaleza de moderada a dbilmente cida, dependiendo del pH. Constituyen, por tanto, otro ejemplo de superficies de carga variable en el suelo. La carga superficial de los componentes de la materia orgnica es, por tanto, negativa y variable, aumentando marcadamente la capacidad de adsorcin de estos compuestos con el aumento del pH. Se ha comprobado la existencia de preferencias especficas de ciertos grupos funcionales existentes en la materia orgnica del suelo hacia determinados metales pesados, lo que parece sugerir la formacin de complejos de esfera interna (adsorcin especfica) con estos grupos funcionales.

La desorcin de metales de la materia orgnica de los suelos no es todava un proceso muy conocido. Los datos que se tienen parecen indicar que aquellos metales que se adsoben ms fuertemente en la materia orgnica (Cu2+ y Ni2+, por ejemplo) son los ms rpidamente adsorbidos y los ms lentamente desorbidos. Algunos autores han apuntado (Stevenson y Ardakani, 1983) que los minerales de la arcilla y la materia orgnica funcionan ms como una unidad que como entidades separadas en el suelo. En tal caso, la relativa contribucin de superficies orgnicas e inorgnicas al proceso de adsorcin depender de la mayor o menor extensin en que los minerales de la arcilla se vean recubiertos por las superficies orgnicas e incluso de las fases amorfas de oxihidrxidos metlicos.

2.B. Reacciones de quelatacin de metales pesados con la materia orgnica

Como se ha visto anteriormente, los metales pesados presentes en el suelo pueden ser adsorbidos por los constituyentes de ste permaneciendo en una situacin de difcil disponibilidad para las plantas. Sin embargo, muchos metales que podran aparecer en tales formas insolubles a valores normales de pH en suelos de uso agrcola, son mantenidos en formas ms solubles gracias al fenmeno de la quelatacin.

Los quelatos metlicos se caracterizan por la formacin de ms de un enlace entre el metal y los grupos funcionales del agente quelatante, formando una estructura de anillo que encierra al catin metlico. Se ha comprobado que los agentes quelatantes naturales del suelo actan como vehculos portadores de los nutrientes hacia las raices. Por este motivo, la movilidad de estos metales se incrementa por medio de las corrientes de difusin y conveccin de las soluciones del suelo.

En este sentido, la aplicacin a suelos de uso agrcola de aguas residuales para riego puede originar un incremento de la disponibilidad de metales pesados a las plantas, como consecuencia de quelatos metlicos dado el gran nmero de grupos funcionales potencialmente quelatantes que suelen contener tales aguas de riego.

El orden de estabilidad de los quelatos orgnicos con metales pesados sigue, a nivel global, el orden denominado de Irving-Williams, del modo similar al referente a las afinidades de adsorcin especfica sobre materia orgnica, es decir: Zn2+ > Cu2+ > Ni 2+ >Co 2+ > Fe 2+ > Mn 2+

2. C. Nucleacin y precipitacin de metales pesados como fases slidas

A los bajos contenidos de metales pesados existentes en suelos naturales, los procesos de retencin anteriormente descritos parecen ser suficientemente importantes para mantener su solubilidad a niveles tan bajos que no pueda tener lugar su precipitacin. Sin embargo, pueden existir casos correspondientes a altas concentraciones del metal, generalmente relacionadas con procesos importantes de contaminacin, en que las fases slidas precipitadas puedan determinar la solubilidad del metal.

As, por ejemplo, el Pb forma numerosos fosfatos en el suelo, de tal manera que como el contenido en fosfatos de los suelos es muy superior al del Pb, en lineas generales, se puede pensar que es altamente probable que el anin fosfato pueda ejercer un verdadero control sobre la solubilidad de este metal. Diversos investigadores han indicado que el peligro de un exceso de Pb en formas solubles, debido a la combustin de las gasolinas, decrece despus de su deposicin en los suelos debido a la formacin de compuestos de menor solubilidad como fosfatos, carbonatos y, en menor grado, sulfuros de plomo.


4.1.3. Metodologa analtica del contenido de metales pesados en suelos

El conocimiento de los contenidos totales de metales pesados en suelos debe ser considerado como objetivo prioritario de cara a una estimacin de los niveles de calidad del suelo. Dada la distinta procedencia de los diversos metales en suelos se han utilizado tradicionalmente mtodos de disgregacin integral de las muestras de suelo. Entre ellos destacan los mtodos de fusin y los de digestin con mezclas de cidos fuertes. Los mtodos de fusin alcalina han sido empleados frecuentemente pero no se consideran ptimos ya que presentan diversos problemas, entre los que destaca las prdidas por volatilizacin de determinados metales (Zn, Hg, Pb, Cd y Cu) debido a las altas temperaturas que se alcanzan. Los mtodos de digestin cida incluyen el empleo de cido fluorhdrico en las mezclas de cidos fuertes cuando interesa estimar la concentracin total de metal en el suelo, incluida la fraccin incorporada en la matriz silicatada del suelo. Un mtodo comunmente empleado consiste en la digestin con cido ntrico en caliente-perxido de hidrgeno, si bien ello conlleva una digestin parcial de la fase slida del suelo, liberando probablemente metales asociados a una contaminacin o alteracin recientes (formas de cambio, adsorbidas especficamente a filosilicatos, xidos metlicos o materia orgnica; y la mayor parte de los precipitados del metal), pero no se liberaran metales incorporados en el interior de estructuras minerales.

Tradicionalmente los estudios de impacto ambiental de metales pesados se han basado en la determinacin de sus contenidos totales. Sin embargo, el creciente conocimiento de la dinmica de los metales pesados en los suelos ha provocado la aparicin de nuevos retos analticos. En este sentido, las determinaciones clsicas de los contenidos totales de microelementos en suelos no parecen adecuadas para explicar el potencial txico de estos elementos. Esto se debe a que el uso de la concentracin total como criterio de evaluacin de los efectos potenciales de la contaminacin de suelos y sedimentos implicara que todas las formas de un metal dado tienen idntico impacto en el medio ambiente, lo cual rara vez coincide con la realidad.

Por esta razn, en los ltimos tiempos han adquirido gran importancia la aplicacin de tcnicas de especiacin qumica como procedimiento analtico que intenta determinar las distintas formas de asociacin de los metales a los componentes del suelo, con incidencia en su distribucin y transformacin en diferentes medios. Este grupo de metodologas est basado en la determinacin de la distribucin del metal asociado de forma distinta al suelo o sedimento. Para llevar a cabo esta especiacin el analito se extrae tambin de la matriz, pero en este caso durante el proceso de extraccin el metal asociado a una fase dada, denominada usualmente fraccin, pierde su forma especfica de enlace. Por tanto, no se determina directamente una especie qumica sino la especificidad de su unin, puesta de manifiesto por el proceso de extraccin utilizado.

Esta metodologa presenta ventajas sobre los anlisis basados en un ataque total ya que contribuye al conocimiento de la toxicidad y posibilidades de bioasimilacin de los distintos elementos. Adems, colabora en gran medida a la identificacin de sus fuentes de origen (litognicas y/o antrpicas) y puede ayudar a prevenir el comportamiento de los metales ante un cambio en las caractersticas externas.

La metodologa de especiacin de metales pesados en suelos comprende varias etapas de extraccin qumica en la que se utilizan reactivos de distinta fuerza para separar las especies metlicas en diferentes fracciones. El reparto obtenido es operacional ya que la especie queda definida por el procedimiento utilizado para aislar un elemento de una fase.

Usualmente se utiliza el proceso de especiacin indicado por Tessier et al. (1979) con mayor o menor nmero de modificaciones. En la muestra de suelo se diferencian cinco fracciones de metales pesados asociados a diferentes componentes:

I. Fraccin soluble y/o de cambio (1M MgCl2 a pH 7) II. Fraccin asociada a carbonatos y/o extraible a pH 5 (tampn NaOAc/HOAc a pH 5) III. Fraccin asociada a oxihidrxidos de Fe y Mn (0.04M NH4OH.HCl) IV. Fraccin asociada a materia orgnica y sulfuros (0.02M HNO3-H2O2 30%) V. Fraccin residual (HF+hClO4)


La fraccin I incluye las formas en solucin como in libre, en equilibrio con las formas cambiables sobre las superficies adsorbentes. En estas condiciones el metal est unido a la superficie como complejo de esfera externa. La fraccin II implica un enlace ms fuerte entre el elemento y la superficie adsorbente, siendo necesario para su extraccin forzar las condiciones. Esto se consigue mediante un proceso de extraccin a pH cido. En este caso, el metal esta unido a la superficie mediante enlace qumico, lo que se conoce con el nombre de complejo de esfera interna. Las fracciones III y IV necesitan reactivos especficos que faciliten su disolucin y liberen los elementos asociados a ellos. En estas condiciones, la asociacin del metal frente a los componentes del suelo supone una unin ms fuerte que la indicada anteriormente en la formacin de complejos de esfera interna. En estas circunstancias los metales pueden participar en las estructuras internas de los componentes orgnicos e inorgnicos. Este hecho es frecuente cuando un material inicialmente amorfo comienza a cristalizar y los elementos retenidos en superficie difunden al interior del precipitado. O bien, como en el caso de la materia orgnica, porque estn incluidos en el interior de clulas vivientes o complejados por la propia materia orgnica.

Los suelos con altos contenidos relativos de metales pesados en las primeras fracciones de la especiacin, presentan, igualmente, mayor disponibilidad de estos de cara a su absorcin por la planta. Por el contrario, los suelos que presentan los mayores contenidos de metales asociados a fracciones residuales y, por tanto, no disponibles, pueden estar contaminados, pero no necesariamente las plantas que se desarrollan sobre ellos.

A pesar de todo, estos procedimientos estn muy influidos por factores experimentales como la eleccin de reactivos, tiempo de extraccin y relacin extractante-suelo, as como por problemas analticos como una incompleta selectividad y posible readsorcin tras la extraccin de una fraccin determinada.

4.1.4. Anlisis de elementos traza: tcnicas analticas

La espectroscopa de absorcin atmica (AAS) y la espectroscopia de emisin (AES) son las tcnicas analticas con mayor aplicacin al anlisis de elementos traza y mayores en el caso de la primera. El anlisis instrumental de los mismos en suelos y sedimentos requiere la previa disolucin de las muestras, pudiendo clasificarse los procedimientos de solubilizacin en dos grandes grupos atendiendo a la energa de los ataques: ataques fuertes, capaces de liberar la totalidad, o la mayor proporcin, de los elementos traza de las redes minerales y ataques dbiles o parciales cuyo fin es poner en disolucin elementos dbilmente unidos o asociados a una fraccin particular de la muestra.

Espectrometra de Absorcin Atmica (AAS). El fenmeno se basa en la absorcin de radiaciones a determinadas longitudes de onda por un medio absorbente. En el caso particular de que el medio absorbente sean tomos en estado fundamental, se llama absorcin atmica. Cuando las radiaciones caractersticas de un elemento se hacen incidir sobre sus propios tomos en estado fundamental, se producir una absorcin de las citadas radiaciones. Esta absorcin, en un cierto intervalo, es funcin lineal de la concentracin de tomos en estado fundamental. Se pueden determinar elementos mayores (Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Mn y Fe) asi como elementos traza (Ba, Be, Co, Cr, Cu, Li, Ni, Pb, Rb, Sr, V y Zn) con unos lmites de deteccin entre 1-5 nanog/g. Algunas modificaciones consiguen rebajar los lmites de deteccin para algunos elementos o permiten la determinacin de otros (As, Bi, Sb, Se, Sn, Te y Hg). Su principal desventaja es que solo puede medirse un elemento por lectura, aunque algunos avances instrumentales han permitido la determinacin simultnea de hasta cuatro elementos.

Espectrometra de Emisin Plasma (ICP-AES). Esta tcnica utiliza con fines analticos los espectros emitidos por tomos libres e iones generados en la fuente de plasma. Al introducir la muestra, en forma de solucin lquida, en el seno del plasma se desolvata, descompone y los tomos se excitan emitiendo sus radiaciones caractersticas. La energa luminosa emitida es convertida en seales elctricas que se digitalizan y se procesan en el ordenador. En esta tcnica hay posibilidad de determinar simultneamente gran nmero de elementos (espectrmetros simultneos), lo cual supone una gran ventaja de esta tcnica. stos permiten una mayor velocidad de anlisis, ya que todos los elementos programados se miden a la vez y se utilizan preferentemente cuando el nmero de muestras es muy elevado y los requisitos de anlisis no cambian de muestra a muestra.


Otro tipo de espectrmetros son los secuenciales, que presentan una mayor flexibilidad a la hora de seleccionar elementos y longitudes de onda, por lo que son preferibles cuando el nmero de muestras sea limitado y sus matrices complejas.

Espectrometra de masas con fuente de excitacin ICP (ICP-MS). El proceso analtico comienza tambin introduciendo la muestra en disolucin en el interior del plasma. Dentro de l se produce la evaporacin del solvente y las especies moleculares se descomponen en sus tomos constituyentes. Un gran porcentaje de estos tomos se ionizan debido a las elevadas tamperaturas (6.000C) y los iones generados en el plasma a presin atmosfrica son conducidos hasta el espectrmetro de masas. Antes de entrar al espectrmetro los iones son separados mediante su relacin masa/carga y cada tipo es detectado por un multiplicador de electrones para su cuantificacin. Una ventaja de esta tcnica es que sus lmites de deteccin son muy bajos y que se pueden hacer anlisis de varios elementos simultneos. Su mayor sensibilidad hace que la cantidad de muestra requerida sea muy pequea.

Anlisis por Activacin Neutrnica (NAA). Es una tcnica analtica que se basa en la medida de rayos gamma emitidos por una muestra irradiada con neutrones. La velocidad a la cual se emiten los rayos gamma de un elemento de la muestra es directamente proporcional a la concentracin de este elemento. Las ventajas ms significativas de esta tcnica se pueden resumir en: 1) Se pueden determinar hasta 50 elementos simultneamente en algunos materiales; 2) Es una tcnica no destructuva; 3) Tiene una alta sensibilidad para la mayor parte de los elementos, estando los lmites de deteccin entre 0.05 y 50 ppm; 4) Para la mayor parte de los elementos la tcnica es bastante precisa con errores menores del 2% de desviacin estdard relativa; 5) Se pueden analizar cantidades de muestras muy pequeas (de unos pocos microgramos).

4.2. Contaminacin por dioxinas y furanos

Los denominados Compuestos Orgnicos Persistentes (en adelante COPs) son productos y subproductos de sntesis procedentes del espectacular desarrollo de los sectores qumico-industriales y de produccin de energa especialmente despus de la segunda guerra mundial. Su caracterstica fundamental es la de estar ampliamente distribuidos en el medio ambiente, y que, an cuando pueden encontrarse en pequeas cantidades en el mismo, son capaces de acumularse en tejidos vivos y biomagnificarse a travs de las cadenas trficas. Sus efectos adversos son debidos a varias circunstancias:

A) Persistencia. Un compuesto tiene esta consideracin cuando su vida media en el medio atmosfrico es superior a dos das o que su biodegradacin en el suelo o agua es superior a 28 das. Esta gran estabilidad qumica hace que, adems de sus efectos a largo plazo, tienen posibilidades de dispersarse a grandes distancias y depositarse en zonas alejadas de su emisin.

B) Bioacumulacin. En el caso de los COPs, compuestos liposolubles e hidrofobos en la mayora de los casos, hace que se acumulen en los tejidos grasos de los organismos vivos.

C) Biomagnificacin. Los organismos situados en los niveles altos de las cadenas trficas suelen presentar mayores concentraciones de COPs que los situados en posiciones inferiores.

D) Semivolatilidad. Este trmino es utilizado para describir las propiedades que permiten a los COPs estar presentes tanto en la fase vapor como estar adsorbidos a las partculas atmosfricas que les permiten viajar a largas distancias a travs de la atmsfera, su medio de transferencia primario, y llegar a precipitarse en el suelo cuando se encuentran como zonas de menos temperatura, produciendo lo que se ha llamado "condensacin fra".

Su estructura molecular se caracteriza por presentar anillos de carbono sustituidos en la mayora de los casos por tomos de halgenos o cadenas saturadas e insaturadas de carbonos. La mayora presentan una gran semejanza en su geometra espacial, siendo en muchos casos la responsable de su toxicidad.

En funcin de su origen, los COPs pueden clasificarse en:


1) Pesticidas: DDT, clordano, lindano, etc...Han sido utilizados ampliamente como insecticidas, fungicidas, y herbicidas.

2) Productos industriales. Algunos son los siguientes: Los PCBs, ampliamente utilizados en el mbito industrial como pinturas, lubricantes, aditivos, colorantes, etc...Actualmente se consideran residuos peligrosos y deben almacenarse y gestionarse como tales. Los PCNs, con las mismas aplicaciones que los anteriores y como preservantes de maderas. Es frecuente encontrarlos tambin como subproductos en los procesos de combustin. Los CPs (cloroparafinas) utilizadas como plastificantes y lubricantes de sistemas mecnicos.

3) Subproductos originados en procesos de fabricacin y de combustin. Los riesgos se elevan cuando intervienen sustancias halogenadas o aportaciones de halgenos a dichos procesos. Es el caso de los hidrocarburos aromticos policclicos (PAHs), hexaclorobenceno (HCB) y las Dioxinas y los Furanos.

Hoy en da, la familia de COPs ms estudiada es la de las dioxinas, furanos y compuestos relacionados debido, fundamentalmente, a la gran ubicuidad de los mismos. Esta caracterstica es debida primero a su pertenencia a los COPs y, en segundo lugar, a la gran cantidad de fuentes que los originan, no slo de las incineradoras de residuos, sino de otros muchos procesos de combustin y de produccin hasta ahora ignorados.

Corresponden a compuestos tricclicos con propiedades fsicas y qumicas muy similares, existiendo 75 posibles congneres de las dioxinas y 135 de los furanos, aunque solamente 7 de las primeras y 10 de los segundos presentan sustituciones de halgenos (cloro) en las posiciones 2, 3, 7 y 8 que son los que presentan un grado de toxicidad elevado. Esto esta en relacin con la geometra de la molcula, siendo estas posiciones estratgicas las que permiten su incorporacin a las cadenas helicoidales de DNA. Presentan las caractersticas propias anteriormente citadas para los COPs a las que se pueden aadir que son muy insolubles en agua y que, en algunos casos, presentan reacciones fotoqumicas de degradacin.

Su presencia y distribucin en el medio ambiente, atmsfera, agua y suelo no es fcil de entender y se ha constatado que estn en todas partes. En suelos y sedimentos las dioxinas y furanos se asocian primariamente con materia orgnica particulada. Los datos disponibles indican que, en general, estos compuestos son extremadamente estables en la mayora de las condiciones ambientales. Solamente presentan algn proceso significativo de transformacin en el caso de las fotodegradaciones de especies no adsorbidas en la fase gaseosa y en las interfases suelo-aire o agua-aire. Tambin los compuestos que se pueden encontrar en acuiferos o efluentes acaban en el suelo, siendo los sedimentos marinos los que se consideran sus sumideros definitivos.

La biodisponibilidad de estos contaminantes una vez ingeridos por va oral, depende de la dosis, del portador y del congnere. Se introducen en la sangre ligados a las lipoproteinas y se acumulan principalmente en tejidos grasos, hgado, leche materna y son capaces de atravesar la barrera placentaria. La vida media en el organismo depende del congnere y para algunos se estima entre 5 y 10 aos. La ingestin oral es, con mucha diferencia, la principal via de entrada de estos contaminantes en el organismo, estimndose en un 90-95% de la cantidad total asimilada. La inhalacin de aire o partculas de polvo o suelo puede representar el 5-10% restante.

Se considera que estas sustancias son de origen antropognico y que no existan antes de que se produjeran o quemaran compuestos qumicos halogenados sintticos. As pues, a diferencia de otros COPs, nunca se han comercializado ni sintetizado a escala industrial ya que no se les conoce ninguna aplicacin prctica conocida. Su formacin se debe principalmente a subproductos en cantidades traza de una serie de actividades entre las que se encuentran: 1) Procesos de combustin donde existan precursores que contengan carbn, oxgeno, hidrgeno y tomos de halgenos (incineracin de residuos municipales, hospitalarios, peligrosos, industrias cementeras, calefacciones domsticas, combustin de fangos); 2) Procesos industriales de metales no frreos (produccin secundaria de Al, cu, Zn); 3) Plantas de sintetizacin y aceras; 4) Blanqueo con cloro de la pasta de papel; 5) Uso de colorantes en la industria textil. Tintoreras y limpieza en seco; 6) Crematorios; 7) Quema de maderas tratadas con conservantes clorados; 8) Fuegos incontrolados en vertederos; etc...


En general se considera que un proceso es potencial generador de estos contaminantes cuando sean procesos trmicos a menos de 800C, exista presencia de materia orgnica, tomos de halgenos y medios alcalinos. La persistencia y acumulacin de dioxinas y furanos en suelos, sedimentos y materia orgnica, as como en los vertederos o almacenamiento de residuos, hacen que estos acten como reservorios, de manera que pueden actuar como fuentes "secundarias" y redistribuirlos y movilizarlos, al menos localmente. La deposicin area o la acumulacin en la superficie de las hojas pueden dar lugar a la emisin de los sontaminantes en el caso de incendios forestales o en operaciones de compostaje. El uso masivo e indiscriminado de fangos para uso agrcola puede, en un futuro, presentar uno de los focos de contaminacin ms importante a tener en cuenta. En cualquier caso, debido a la ubicuidad y a la posibilidad de transporte trasfronterizo, las estrategias para conseguir la minimizacin de las emisiones y de los riesgos de exposicin humana deben ser globales y unanimemente establecidas en la mayora de los paises.

4.3. Contaminacin por petroleo y productos derivados del petrleo

Corresponden a gases (metano y butano), gasolina, queroseno, gas-oil, aceites lubricantes, entre otros. Estos productos se caracterizan por su baja degradabilidad siendo capaces por ello de permanecer en el terreno durante mucho tiempo y, adems, presentan una movilidad diferente de la del agua. El comportamiento y extensin de una contaminacin por aceites minerales depende mucho del tipo de producto implicado. As, la gasolina y la nafta se extienden con cierta rapidez, mientras que el gasoil lo hace ms despacio y el fuel-oil lo hace con cierta dificultad.

Si el vertido se realiza en superficie el aceite se propaga verticalmente hacia el nivel fretico, estando este movimiento controlado por la presencia de heterogeneidades y por la propia textura y estructura del terreno. Al llegar al nivel fretico se acumula flotando y desplazando al agua, con tendencia a trasladarse segn el flujo. Despus el agua lo va extendiendo poco a poco hasta que la dilucin sea tal que se llegue a la saturacin irreductible. Al principio el movimiento horizontal es relativamente rpido y se va frenando a medida que se extiende la mancha. Lgicamente la propagacin es ms rpida en medios muy permeables. El que la contaminacin tenga una extensin limitada es en principio favorable, pero ello impide que la zona afectada se lave con el tiempo puesto que la saturacin irreductible permanece y slo desaparece muy lentamente por disolucin (muy lenta, pues la mayora de los productos son muy poco solubles).

Es importante destacar que el aceite no puede penetrar en el medio saturado y slo produce un desplazamiento del agua bajo la zona de cotaminacin. Hay que tener en cuenta que en zonas en las que los niveles freticos oscilan ampliamente, el movimiento de la superficie libre hace subir y bajar el aceite, dejando la zona de oscilacin contaminada por la saturacin irrreductible.

Asociados a estos productos contaminantes suelen encontrarse los Compuestos Orgnicos Voltiles (COVs). Estos son los contaminantes ms mviles y comunes y pueden encontrarse tambin en zonas de mxima contaminacin potencial (basureros, por ejemplo). Pueden ser txicos, mutagnicos o carcinognicos. Son dificiles de describir debido a que se presentan en varias fases (gas, solucin acuosa, adsorbido, etc...).

Los suelos contaminados por COVs son potenciales reservorios, a largo plazo, de contaminacin de niveles freticos, movindose bsicamente por difusin y advencin. Los COVs no polares (naturaleza hidrofbica) son adsorbidos por la materia orgnica en suelos hmedos o secos, exhibiendo una fase inicial rpida, seguida por una lenta y contnua adsorcin o difusin en los microporos. La adsorcin de COVs polares (cetonas, nitrilos, etc...) varia con la cantidad y tipo de arcilla en el suelo. El agua del suelo retiene COVs en determinadas proporciones. Aparecen adsorbidos por los minerales de la arcilla en suelos secos y las cantidades adsorbidas son de 2 a 4 rdenes de magnitud mayores que la adsorcin por el suelo hmedo.


En investigaciones de suelos potencialmente contaminados por este tipo de productos petrolferos o derivados, los anlisis de las muestras de suelo en estudios preliminares o exploratorios suelen incluir. 1) anlisis de COVs mediante detector de fotoionizacin; 2) Concentracin de PAH totales, incluyendo 10 sustancias de hidrocarburos poliaromticos; 3) Concentracin de TPH, que incluye los hidrocarburos totales del petrleo. 4) Concentracin de BTEX, que incluye los hidrocarburos aromticos benceno, tolueno, etilbenceno y xileno.

4.4. Contaminacin agraria difusa y por actividades ganaderas

Como ya se sealo al comienzo del tema, este tipo de contaminacin abarca reas relativamente extensas y de lmites difusos que la mayor parte de los casos esta relacionada con la agricultura intensiva de zonas hmedas. Se produce por una utilizacin abusiva o inadecuada de productos fitosanitarios y/o fertilizantes.

Los plaguicidas son compuestos de notable resistencia a la degradacin y frecuentemente son muy nocivos para los seres vivos, los cuales tienden a acumularlos en sus tejidos pudiendo crear as toxicidad diferida. Tambin producen modificaciones de los ecosistemas y el microclima, lo que afecta a la cubierta vegetal facilitando la degradacin, erosin y disminucin de la capacidad de retencin de agua del suelo. Otros efectos de estos compuestos utilizados en labores agrcolas son: cambios en la ecologa y propiedades qumicas del suelo (pH, conductividad elctrica, etc...), peligro para las plantas si las concentraciones de micronutrientes (Fe, Zn, Mn, B, etc...) superan las mximas admitidas, etc...

Al aadir un plaguicida a una zona agraria gran parte del producto se pierde y se vierte al suelo. As mismo parte de lo recogido sobre las hojas es arrastrado por el viento o por las precipitaciones, apareciendo finalmente en el suelo. El resultado es una acumulacin de estos productos sobre el suelo en cantidades elevadas (del orden del 60% del total utilizado) lo que hacen que planteen cierta peligrosidad y provoquen alteraciones sobre la microfauna del suelo y toxicidades sobre ciertos vegetales. No se presentan de forma homognea en el suelo, sino que aparecen ms concentrados en la superficie pero sin un reparto uniforme. En general su zona de accin se ejerce hasta una profundidad de unos 30 o 40 cm. aunque cerca del 50 % del plaguicida vertido permanece a menos de 2.5 cm.

En cuanto a los fertilizantes, actualmente hay una tendencia generalizada hacia el empleo casi exclusivo de fertilizantes minerales en detrimento de los abanos orgnicos tradicionales. El primer efecto sobre el suelo es una degradacin de su estructura y el segundo un descenso del contenido en humus. Aportan al suelo compuestos de N, P y K y al no ser un aporte puro, sino que el producto contiene cantidades relativamente importantes de materias ajenas a la fertilizacin, como ocurre con los metales pesados, puede dar lugar a concentraciones escesivas de stos ltimos.

Es frecuente el uso abusivo de ciertos fertilizantes, sobre todo los nitratos, lo cual no necesariamente implica un aumento en el rendimiento agricola y, adems, las partes no asimiladas o no incorporadas al suelo suelen ser arrastradas por escorrenta superficial o penetrar hacia las aguas subterrneas, as como aumentar el pH del suelo. En algunos casos se ha calculado que hasta un 50% de los nitratos usados como fertilizantes llega a los acuferos por infiltracin. Adems, estos nitratos pueden concentrarse en algunas especies cultivadas (como la espinaca) con el sonsiguiente peligro para la salud humana y animal ya que en el intestino se reducen dando lugar a sustancias txicas e incluso cancergenas (nitrosaminas). En cuanto a los fosfatos, normalmente al ser aplicados a un suelo son inmovilizados all, pero una aplicacin excesiva de los mismos puede hacer que sean arrastrados por las aguas superficiales.

Por ltimo, la aplicacin inadecuada o excesiva de residuos de origen animal tambin puede ser motivo de contaminacin de los suelos. Estos residuos incluyen excretas de vacuno y purines de las granjas porcinas bsicamente. El problema ms relevante para el suelo es el vertido masivo de purines de granjas porcinas que plantea graves problemas en muchas zonas hasta el punto de que el suelo acta de interfacies, se contamina y transmite esta contaminacin hacia los acuiferos y cursos de agua.


4.5. Contaminacin por detergentes

Son todos aquellos productos con capacidad de limpiar que tienen como caracterstica comn la capacidad de disminuir la tensin superficial de los lquidos en que se disuelven. Su origen en los cursos de agua se puede deber a varias causas: 1) Industrias (textiles, tintoreras, etc...); 2) Aglomeraciones humanas; 3) Agricultura (componentes de plaguicidas; 4) Ganadera (limpieza e higiene de establos, cochineras, etc...). Producen alteraciones en los suelos modificando su permeabilidad y pueden permenecer en el mismo por periodos de tiempo muy variables sin descomponerse, segn la climatologa de la zona (hasta tres o cuatro aos). Su presencia puede favorecer la penetracin de otras sustancia contaminantes.Adems producen alteraciones de la microflora y de la microfauna del suelo as como algunas de sus propiedades fsicas.

4.6. Contaminacin radiolgica de suelos

Este tipo de contaminacin lleva implcito un riesgo a la poblacin tanto por irradiacin externa como por su ingestin a traves de la cadena alimentaria. De los numerosos estudios y trabajos experimentales realizados durante los ltimos aos, y en particular tras el accidente de Chernobyl, se deduce que el comportamiento de los radionucleidos en el suelo varia en funcin de las propiedades edafolgicas inherentes a cada tipo de suelo y, en particular, de aquellas propiedades especficas que gobiernan los procesos de retencin y biodisponibilidad a lo largo del tiempo. Sin embargo, la mayora de informacin experimental disponible esta referida a suelos del Norte de Europa que resultaron afectados por la dispersin de la contaminacin y cuyas caractersticas son, en la mayor parte de los casos, diferentes de las que poseen los suelos del Sur de Europa.

En este sentido, el CIEMAT ha realizado un proyecto de Investigacin denominado "Caracterizacin de la Vulnerabilidad Radiolgica de los Suelos Espaoles" y que est dirigido a predecir el comportamiento del Cs-137 y del Sr-90 en los distintos suelos peninsulares, a partir de las propiedades edafolgicas de cada uno de ellos. Esto conducir a establecer una categorizacin de los suelos mediante la asignacin de unos ndices de vulnerabilidad representativos del riesgo radiolgico, que permitira en el caso de que tuviera lugar un accidente nuclear, que por una parte se pudiera hacer una prediccin de las dosis que recibira la poblacin, y por otra se puediera establecer la adecuada estrategia de intervencin. Los principales elementos qumicos que son considerados como radionucleidos son los actnidos y descendientes (Uranio, Neptunio, Plutonio, Americio, Curio, Radio y Torio), los productos de fisin (Berilio, Carbono, Selenio, rubidio, Estroncio, Circonio, Niobio, Tecnecio, Paladio, Estao, Yodo, Cesio, Samario, Holmio, Hafnio y Bismuto) y los productos de activacin y otros (Cloro, Calcio, Nquel, Molibdeno y Cobalto).

A efecto de los estudios de migracin de los radionucleidos, el medio natural se puede considerar, de manera simplificada, como un sistema bifsico constituido por una fase slida (roca) inmvil y una fase lquida (agua) mvil. Las especies presentes en solucin se reparten entre la roca y el agua, quedando inmviles si se adsorben sobre el slido o si son escasamente solubles, o pudiendo movilizarse si permanecen solubles en el agua. Sin embargo, es importante considerar la existencia o la formacin de partculas slidas en suspensin, de pequeo tamao, normalmente definidas como coloides, que pueden influir de manera significativa en los procesos de adsorcin de iones y, en ltimo trmino, en su distribucin espacial y temporal. De hecho, los coloides pueden constituir una fase mvil o inmvil segn su naturaleza, sus dimensiones, segn la composicin del agua y tambin segn la capacidad de filtracin de los slidos que estan en contacto con esta fase acuosa.

Para la investigacin de la migracin de radionucleidos en forma de coloides se lleva a cabo un proyecto (CRR, Colloids and Radionuclides Retardation) cuyo objetivo es el estudio de la migracin de los mismos en un sistema grantico fracturado en presencia de los coloides que pueden generarse en el campo cercano de un almacenamiento de productos radioactivos. En la primera fase se ha intentado obtener informacin sobre que fases coloidales seran realmente importantes para la migracin de los radionucleidos.


Los coloides mviles son los que podran facilitar el transporte de contaminantes y la condicin necesaria para que sean mviles es que permanezcan estables en suspensin (que no se agregen) y que no sean filtrados a travs de medios porosos. Su relevancia depende obviamente de su concentracin pero, sobre todo, de su estabilidad en el medio. Los ensayos han podido demostrar que las fases coloidales generadas estn mayoritariamente formadas por coloides de bentonita y que la formacin de pseudo-coloides (radionucleidos adsorbidos en coloides de bentonita) representara un mecanismo importante en la migracin de muchos de los elementos estudiados.

El comportamiento, en concreto, de los radionucleidos cesio y estroncio en el suelo se resume en los siguientes procesos:

* Entrada en el suelo. Se realiza por via acuosa, bien por escorrentia superficial o por precipitacin a partir del agua del lluvia en el caso de accidentes o pruebas nucleares o bien por escorrentia subterranea en el caso de fugas de depsitos subterrneos.

* Migracin y distribucin vertical. El movimiento del radionucleido a travs del perfil del suelo se produce fundamentalmente con el movimiento de la fase lquida o solucin del suelo y, por tanto, depender de la permeabilidad de cada uno de los horizontes del suelo. La cantidad de agua retenida en cada horizonte determinar su distribucin en el perfil.

* Sorcin/desorcin. Debido a reacciones de intercambio el radionucleido puede quedar retenido en la fase slida del suelo, bien en forma intercambiable o bien fijado en la estructura cristalina de sus componentes.

De acuerdo con este comportamiento, los procesos de retencin y biodisponibilidad de los radionucleidos en el suelo a lo largo del tiempo dependern de la capacidad que tenga el suelo de infiltrar el agua que contiene a los contaminantes en solucin, de la capacidad que tenga de retener fscamente el agua y de la capacidad de retencin fsico-qumica que tengan sus componentes. Las propiedades edficas que, a su vez, influyen cada uno de estos condicionantes pueden resumirse en: a) Capacidad de infiltracin: condicionada por la textura, estructura y capacidad de intercambio catinico de la arcilla presente; b) Capacidad de retencin hdrica: condicionada por el contenido en humedad, la densidad aparente, la granulometra y el contenido en materia orgnica; c) Capacidad de retencin fisico-qumica: condicionada por la capacidad de intercambio catinico, el pH y el contenido en Ca y K intercambiable, que son los anlogos naturales del Sr y Cs respectivamente.

As, para la estimacin de los ndices de vulnerabilidad las propiedades edafolgicas imprescindibles que hay que conocer y sin las cuales no podran estimarse son las siguientes. a) Granulometra, sin la cual no es posible determinar la textura y estimar el contenido en humedad; b) Contenido en Ca y K intercambiables, sin lo cual no es posible establecer la competencia de stos con el Sr y Cs; c) Capacidad de intercambio catinico (T), que impedira conocer las cargas que han de ser compensadas por cationes de cambio; d) pH, que impedira conocer el porcentaje de saturacin de bases a partir de la cual se podra estimar la T.

Los ndices de vulnerabilidad obtenidos para los suelos espaoles de acuerdo al proyecto de Investigacin anteriormente sealado se han calculado considerando dos vas, la irradiacin externa y la transferencia a travs de la cadena alimentaria. El ndice global para el radiocesio con respecto a la irradiacin externa da el valor mximo en las zonas arcillosas de la vega del Guadalquivir y las zonas yesferas del nordeste de la pennsula, mientras que los valores mnimos se dan en el centro-oeste donde la presencia de suelos de textura gruesa es predominante. Respeto a la cadena alimentaria no se han obtenido valores extremos, correspondiendo los ndices ms altos a zonas cidas y con poca reserva de potasio y los ms bajos a las zonas ms arcillosas y con mayor contenido y reserva de potasio. El ndice global para el radioestroncio, en el caso de la irradiacin externa, da valores mximos para los suelos arcillosos y con propiedades vrticas mientras que los valores ms bajos se dan en zonas cidas y en suelos con texturas gruesas. En el caso de la cadena alimentaria, los suelos con una mayor acidez dan una mayor vulnerabilidad mientras que en las zonas calcreas y calizas, generalmente con pH elevado, la vulnerabilidad disminuye.


4.7. Bombas qumicas. Contaminacin de suelos por lluvias cidas.

Una bomba qumica ha sido definida como la cadena de acontecimientos que resultan de la retrasada y repentina presencia de efectos perjudiciales debidos a la movilizacin de sustancias qumicas almacenadas en suelos y sedimentos en respuesta a lentas alteraciones del ambiente.

Los parmetros considerados como principales desencadenantes de los cambios futuros podran ser: modificaciones del pH, modificaciones de la temperatura, humedad, potencial redox, descenso de la materia orgnica, incremento de la concentracin salina, perturbaciones mecnicas (erosin, solifluxin, deterioro de la estructura, compactacin, etc...). Las posibles causas de tales modificaciones podran incluir el aumento de los niveles de CO2 y otros gases que crean el efecto invernadero, modificaciones del rgimen hidrolgico y del nivel del mar, cambios de uso y manejo de los suelos, etc...

Como se ha sealado, las modificaciones del pH pueden ser uno de estos desencadenantes de cambios futuros. As, la emisin de contaminantes a la atmsfera puede conducir a la acidificacin y contaminacin del suelo, provocando un impacto negativo respecto de su productividad forestal y agrcola. En general, los metales pesados son ms mviles bajo condiciones cidas, estando menos biodisponibles cuando aumenta el pH. Por ello, suelos que en principio no presentan riesgo potencial de contaminacin pueden cambiar de situacin si factores externos modifican sensiblemente su pH, como puede ocurrir en el caso de deposiciones cidas atmosfricas.

En este sentido, diversos estudios han puesto de manifiesto que, en diversas zonas del mundo, algunos acosistemas forestales han perdido vitalidad. Ya que en estas zonas se detecta un incremento en la polucin atmosfrica, se ha suscitado que las deposiciones cidas desempean un papel relevante en dicha prdida de salud. Sin embargo, para otros autores no hay una evidencia clara de que el aumento en la acidificacin sea atribuible a entradas cidas de escala regional procedentes de ambientes emanados de las grandes zonas industriales.

Conceptualmente la acidificacin de un suelo equivale a: 1) disminucin del pH; 2) Disminucin de la saturacin en bases; 3) Aumento en la proporcin de H+ y Al3+ en el complejo de cambio; Por acidificacin de suelos entendemos el conjunto de procesos (naturales y antrpicos) que conducen a una disminucin del pH. Los procesos naturales pueden ser: absorcin de cationes bsicos, lixiviacin natural y formacin de humus. Los procesos antrpicos pueden ser: extraccin de biomasa, conversin del uso del suelo, fertilizacin o aportes de compuestos acidificantes.

El concepto de carga crtica de contaminantes tiene en cuenta los previsibles efectos a largo plazo y la heterogeneidad en la vulnerabilidad de los suelos. En todo caso puede decirse que son muchas las dificultades que se plantean a la hora de valorar correctamente la posible relacin entre los suelos y los contaminantes. Se puede definir carga crtica como "el nivel mximo de compuestos acidificantes aportados que no causa cambios qumicos que perjudiquen, a largo plazo, la estructura y funcionamiento de dicho ecosistema". Representa un nuevo concepto que permite calcular el nivel del carga cida que puede recibir un ecosistema sin que se produzca un dao ecolgico. Ha sido ampliamente aceptado como base para elaborar estrategias de control de contaminantes atmosfricos, representando un parmetro clave para evaluar el nivel aceptable de aporte cido que puede soportar un determinado ecosistema.

5. INVESTIGACIN DE SUELOS CONTAMINADOS Cuando se aborda un proyecto o los trabajos posteriores de investigacin de suelos contaminados o los trabajos

de contencin de la contaminacin o rehabilitacin de suelos, hay un buen nmero de aspectos diferentes a tener en cuenta. Hay que sealar que la investigacin de suelos contaminados es muy distinta dependiendo de si se trata de una entidad privada o un organismo pblico los que llevan a cabo la investigacin.


En el mbito privado la mayor parte de las investigaciones realizadas se centran en la contaminacin relacionada con los productos petrolferos y derivados bsicamente (refineras, estaciones de servicio, fbricas de productos asflticos, accidentes de oleuductos, etc...). La prctica totalidad de estas investigaciones no esta disponible para organismos pblicos y la informacin es confidencial. A nivel privado tambin se hacen investigaciones sobre contaminacin de suelos en diferentes mbitos industriales, la mayor parte en relacin a contenidos de metales pesados en suelos. En este tipo de investigaciones es de mxima importancia la realizacin de los trabajos en un tiempo acotado y con un coste mnimo, lo que en muchos casos redunda en una calidad limitada de los resultados obtenidos.

En este apartado se incluye una parte de metodologa de los muestreos y de toma de muestras y otra que hace referencia a los diferentes pasos a seguir en una investigacin de este tipo. Evidentemente, estos dos aspectos estan influenciados o dependen directamente de los objetivos perseguidos y de los medios disponibles, aunque lo que sigue son unas indicaciones generales vlidas casi en cualquier tipo de proyecto d

modulo contaminacion suelos

Documents