T11- Contaminantes orgánicos e inorgánicos PDF

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TEMA 11

Tipos de contaminantes de suelos.

1. Contaminantes inorgánicos atmosféricos.  Lluvia ácida: -

SO2 y NOx. Metales pesados, deposiciones secas y húmedas. Elementos radiactivos quedan altamente retenidos en el suelo.

La lluvia ácida es un proceso en el cual el agua de lluvia aumenta su acidez por la presencia de ácidos en la atmósfera. Sobre el suelo ocurre que se incrementa la movilidad de los metales y provoca variaciones en la estructura del suelo. Da lugar a la disminución del pH del suelo, y la disminución de la saturación en bases. Hay un aumento en la proporción de H+ y Al+3 en el complejo de cambio. Los efectos que produce la lluvia ácida sobre el suelo son: 1) Acidificación. 2) Reducción de los nutrientes al variar su ciclo (por el lavado). 3) Provoca la movilización de elementos tóxicos (como el aluminio). 4) Incrementa la movilidad de metales pesados. 5) Provoca variaciones en la composición y estructura de la microflora y microfauna. En el caso de un suelo ácido, el complejo organomineral está formado por Aluminio, el cual neutraliza sus cargas negativas. Cuando se produce una lluvia ácida fuerte sobre éste, en la fase líquida encontramos Aluminio (el de la fase de cambio) y Calcio, por lo que éstos reaccionan con el agua, provocando una mayor acidez del suelo. Por lo que, un suelo ácido (como el oxisol) es más susceptible a la lluvia ácida que uno básico, ya que sus componentes lo neutralizan (CaCO3).

 Métodos y técnicas de estudio para evaluar la contaminación del suelo:

Existen una gran variedad de métodos y técnicas para evaluar la concentración de contaminantes en una muestra de suelo. El método o la técnica de selección dependen de las características del contaminante y de las interacciones que pueda tener con los constituyentes del suelo. En todos los casos hay una fase previa que es la extracción de la matriz del suelo.

Irene Lizarán / Unybook: ilizaran

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2. Metales pesados. Los contaminantes los podemos encontrar en fase sólida, adsorbidos o de forma precipitada, o en la fase líquida en forma soluble. La forma en la que lo encontramos condicionará la biodisponibilidad. Si queremos evaluar bien la contaminación del suelo tenemos que cuantificar la forma en la que los tenemos.

Aportación de metales al suelo: - Aporte local: a) Emplazamientos contaminados (industrias, vertederos…etc). b) Rocas con contenido geogénico elevado de metales. c) Explotaciones minerometalúrgicas. -

Aporte difuso: a) Agricultura (fertilizantes, lodos de depuradora, plaguicidas…etc). b) Tráfico. c) Deposición de material soluble y particulado.

Distinguimos en concentración total, concentración biodisponible o fraccionamiento mediante extracción secuencial selectiva. Para determinar la concentración total de los elementos hay diferentes métodos  ISO, UNE, EPA. Todos estos métodos se basan en el mismo principio, que es destruir totalmente el suelo y oxidar la materia orgánica para que los elementos queden libres y los podamos extraer en su totalidad. Para realizar esto utilizan reactivos fuertes y temperaturas y presiones elevadas. Podemos utilizar digestores a temperaturas elevadas pero recipientes a presión atmosférica (abiertos), o podemos utilizar hornos microondas en recipientes cerrados, en los que además de poder variar la temperatura también puede variar la presión. Si queremos evaluar riesgos debemos determinar la concentración asimilable o biodisponible, es decir, aquella que sea capaz de pasar del suelo rápidamente a las plantas y a los animales. Es importante porque esa concentración va a ser mucho más tóxica que la que esté en formas precipitadas o adsorbidas, que no pueden pasar a la cadena trófica. Para eso también hay diferentes métodos  Métodos que se basan en la extracción en una etapa de los metales utilizados EDTA. Extracción secuencial selectiva  Varios pasos en los cuales vamos utilizando extractantes, desde unos muy poco reactivos hasta otros que reaccionen mucho. Estudios de adsorción  Técnicas para saber el comportamiento del contaminante y la afinidad del contaminante por el suelo. Irene Lizarán / Unybook: ilizaran

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Factores del suelo que influyen en la movilidad de los metales pesados: - pH, Eh. - Textura. - Cantidad de arcilla. - MOS, CIC. - Oxisales, Salinidad.

3. Otros contaminantes inorgánicos.  Nitrógeno (nitratos y nitritos): La principal fuente de contaminación son los fertilizantes, residuos ganaderos y agroindustriales. Las formas en las que encontramos en nitrógeno en el suelo son: - Nitratos (NO3-). - Nitritos (NO2-). - Amonio (NH4+). - Nitrógeno orgánico: Lo encontramos en sustancias húmicas o materia orgánica en descomposición. Todas estas formas provienen de la mineralización de la materia orgánica tras haber fijado el N2 atmosférico por bacterias o plantas fijadoras. Los nitratos son la única fuente de nitrógeno para las plantas, excepto las leguminosas, que viven en simbiosis con Rhizobium y fijan nitrógeno atmosférico. Cuando se escapa una gran cantidad de nitrógeno a este ciclo es porque ha habido una gran adición de fertilizantes provenientes de la agricultura. El nitrógeno acaba en el agua del subsuelo debido a la lixiviación, o se transporta por escorrentía y acaba en ríos, lagos o mares, produciendo eutrofización. Los nitratos en agua son tóxicos, los niveles máximos son de 45mg/L nitratos y 3,3mg/L nitritos. Si se supera el límite de nitratos o nitritos en el agua de consumo humano se pueden causar enfermedades. Las nitrosaminas son carcinógenas y la metahemoglobinemia produce cianosis.

 Fósforo (fosfatos): La principal fuente de contaminación son los fertilizantes, residuos ganaderos y agroindustriales. La lixiviación de fosfatos a aguas subterráneas y riesgo de eutrofización de aguas superficiales. En suelos básicos predomina el Ca, por lo que se forma un fosfato cálcico, con muy poca solubilidad, que precipita. En suelos ácidos tenemos Fe y Al, por lo que se forman fosfatos de aluminio o de hierro, que son aún más insolubles que los de Ca, por lo que precipitan más rápidamente. Debido a esto, se dan durante muy poco tiempo las fases solubles del fósforo, que son aquellas que absorben las plantas. Cuando se usan grandes cantidades de fertilizantes fosfatados reaccionan con el Ca, Fe o Al, precipitando y acumulándose en los suelos. Por tanto el suelo actúa como fuente de fósforo para su posterior mineralización en el ciclo. En el caso de la agricultura intensiva, actúa como sumidero y fuente, pasando a los acuíferos o quedándose en la superficie, y siendo transportado a aguas superficiales, provocando eutrofización. Irene Lizarán / Unybook: ilizaran

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4. Contaminantes orgánicos. Se establecen valores máximos (peligrosidad) para cada componente dependiendo del uso del suelo (mayores en los de uso industrial).

 Fenoles: Provienen de la contaminación industrial o minera. También son originarios de aguas de lavado de hulla, lignitos o turbas, destilerías de alquitrán, fábricas de materias plásticas y colorantes. A dosis de 1mg/L son tóxicos para los peces. Su biodegradación presenta dificultades como consecuencia de sus propiedades bacteriostáticas y bactericidas.

 Hidrocarburos policíclicos aromáticos (HAPS): Productos de la acción de las incineradoras, las calefacciones domésticas y los vehículos de gasolina o gasoil. Las emisión de estos productos son procedentes de las calefacciones alimentadas con carbón. Son cancerígenos y teratogénicos.

 Bifenilos policlorados (PCBs): Provienen de plastificantes, pinturas, resistentes a agentes químicos, compuestos de sellado y unión de juntas, lubricantes, adhesivos, fluidos resistentes al fuego, fluidos de transferencia calorífica, dispersantes de insecticidas y papeles de calco sin carbón. Su combustión genera las conocidas dioxinas. Son disruptores endocrinos, ya que se acumulan en los tejidos grasos. También son cancerígenos.

Cuando se tanta de contaminantes orgánicos, sabemos que tienen una gran capacidad de adsorberse a la materia orgánica del suelo, como por ejemplo las sustancias húmicas y/o las arcillas. En este caso se utiliza un tipo de extracción basada en la naturaleza química del compuesto. Se utilizan extractantes que, por un lado, no alteren la naturaleza del contaminante (no lo cambien ni lo destruyan) y que, por otro, se pueda extraer en el disolvente que nosotros queremos. Normalmente se utilizan disolventes orgánicos y agua, con objeto de que el compuesto si es soluble en agua lo tengamos en fase líquida, y si es soluble en compuestos orgánicos lo tengamos en fase lipófila. Los métodos más utilizados son: - Cromatografía líquida. - Cromatografía gaseosa. - Espectroscopía de masas.

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5. Productos fitosanitarios.  Tipos de plaguicidas: Insecticidas: - Organofosforados. - Organoclorados (DDT). - Insecticidas de origen biológico. - Otros insecticidas, acaricidas y repelentes. - Fumigantes (compuestos haloaromáticos de urea sustituida compuestos de azufre). Herbicidas : - Clorofenólicos. - Aminofosfatos (glifosato). - Pentaclorofenoles. - Herbicidas nitrofenólicos y nitrocresólicos. - Bipiridilos. - Tiobenzoil pirazoles.

 Interacción plaguicidas-suelo: Adsorción-Desorción  Estos contaminantes pueden ser adsorbidos por distintos materiales dependiendo de su naturaleza. Los constituyentes más comunes para este proceso son las arcillas y la materia orgánica, provocando que los contaminantes sean retenidos en la fase sólida del suelo y no pasen a las aguas subterráneas. Degradación: - Abiótica  Transformación química y fotoquímica. Producen otros compuestos orgánicos, pero no una mineralización completa. - Biótica  Provocada por la actividad de los microorganismos del suelo. Están implicados procesos metabólicos relacionados con los requerimientos nutricionales y energéticos. Generalmente son procesos enzimáticos. Los enzimas extracelulares de organismos heterótrofos como hongos y bacterias pueden provocar la desactivación de la gran mayoría de los contaminantes orgánicos. Desalquilación  Proceso por el cual se suprime el radical alquilo de una molécula. El proceso inverso es la alquilación, que consiste en añadir el radical alquilo a una molécula.

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6. Problemas relacionados con la contaminación del suelo.  Persistencia, toxicidad: Estos contaminantes son muy persistentes, es decir, son muy difíciles de degradar debido a su estructura. Cuando fueron creados, esto era una ventaja, ya que los organismos no podían digerirlos y morían, pero con el tiempo se vio que tampoco podían ser degradados por el medio, lo que implicaba su acumulación y su posterior paso a la cadena trófica. Esta es la principal causa de su toxicidad. Actualmente se están realizando pesticidas con estructuras más fáciles de degradar, pero se siguen acumulando en el suelo y las plantas. Tipos de pesticidas según su toxicidad: -

Supertóxicos  DL50 > 5mg/kg. Extremadamente tóxicos  5 < DL50 < 50mg/kg. Muy tóxicos  50 < DL50 < 500 mg/kg. De moderada a ligeramente tóxicos  0,5 < DL50 < 15g/kg. No tóxicos  DL50 < 15g/kg.

7. Contaminantes emergentes. Son compuestos de origen antrópico que causan efectos tóxicos o ecotoxicológicos y que no están sometidos a la legislación. Pueden ser productos farmacéuticos, productos de higiene personal (PPCP), productos de limpieza, aditivos industriales… Los PPCP pueden terminar en los medios acuáticos a través de descargas de aguas residuales de las plantas de tratamiento de aguas residuales y en los suelos, por la generación de lodos de depuradora durante el tratamiento de aguas residuales, ya que se emplean como fertilizantes orgánicos.

 Origen y fuentes: -

Fuentes puntuales  Agua doméstica, efluentes industriales y lixiviados de los vertederos. Fuentes difusoras  Escorrentía agrícola, recarga de los acuíferos y lavado de carreteras.

Todos estos productos van a parar al ambiente acuático.

 Contaminantes biológicos: Bacterias patógenas: - Enterobacterias, estreptococos, salmonellas. - Bacillus anthracis  Gram+, esporas resistentes, permanecen décadas en el suelo. - Burholderia pseudomallei  Gram-, aisalda del suelo, infecta animales y humanos en contacto con el suelo, permanece latente en él. - Yersinia pestis  Gram-, responsable d ela peste. - Francisella tularensis  Gram-, resiste durante meses en la capa superficial del suelo. Virus. Irene Lizarán / Unybook: ilizaran

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8. Efectos de la contaminación del suelo. Directos (Degradación): - Salinización, sodificación y alcalinización. - Exceso de nutrientes (fertilizantes y plaguicidas). - Utilización de aguas residuales y efluentes. - Disminución de las funciones ecológicas básicas del suelo. Indirectos (Medioambientales): - Contaminación de aguas superficiales y subterráneas (salinización y eutrofización). - Microorganismos patógenos.

Sobre la salud ambiental  Disminución de las funciones ecológicas básicas del suelo, pérdida de la productividad vegetal, mortalidad de animales, pérdida de la calidad de vida y causa de enfermedades para los humanos.

Grandes desastres ecológicos por contaminación del suelo: La Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA) estimó en 1999 entre 300.000 y 1.500.000 el número de zonas o áreas contaminadas en Europa occidental. En España se calcula que puede haber entre 200.000 y 700.000 puntos en los que la contaminación de suelos llega a ser grave. El problema puede alcanzar tal magnitud que se han dado casos de enterrar suelos en depósitos de seguridad situados a 600 kilómetros, con un coste de operación de unos 500 euros por metro cúbico.

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