Tecnología de Tratamiento de Suelos Contaminados (SEM 9) PDF

## TECNOLOGIA DE TRATAMIENTO DE SUELOS CONTAMINADOS ### SEM 9: Contaminación del suelo por agentes fitosanitarios - **CARRERA DE INGENIERA AMBIENTAL** ### FITOSANITARIOS - Los fitosanitarios son productos utilizados para combatir los parásitos y enfermedades de las plantas, proteger a los cultivos de los agentes dañinos, aunque no sean parásitos (malas hierbas, algas...) y mejorar cualitativa y cuantitativamente la producción. - Al introducirlos en el medio ambiente pueden seguir diversos caminos: atmósfera, suelo y agua, pudiendo intercambiarse de un sistema a otro formando un ciclo. ### GRUPO DE FITOSANITARIOS | Grupo | Descripción | |---|---| | PLAGUICIDAS | Son sustancias o compuestos químicos que sirven para combatir los parásitos de los cultivos, del ganado, de los animales domésticos, del hombre y su ambiente. | | HERBICIDAS | Son sustancias que evitan el desarrollo de determinadas plantas no deseables. | | FERTILIZANTES | Productos químicos que aportan nutrientes necesarios para el desarrollo de las plantas. | ### PERSISTENCIA - Es el tiempo que permanece el plaguicida en el suelo manteniendo su actividad biológica (T1/2). - El tiempo de degradación se mide en **vida media** que es el tiempo que tiene que transcurrir para que se desactiva la mitad del plaguicida. - Las consecuencias de la persistencia pueden ser muy importantes, dependiendo de la toxicidad del plaguicida y de su biodisponibilidad. - En la siguiente tabla podemos observar la persistencia de distintos grupos de plaguicidas en suelos. | Clase | Acción | Persistencia | Proceso de degradación | |---|---|---|---| | Organoclorados | Insecticidas | 2-5 años | Deshidrohalogenación o epoxidación | | Ureas | Herbicidas | 4-10 meses | Desalquilación | | Acidos benzoicos | Herbicidas | 3-12 meses | Deshalogenación o descarboxilación | | Amidas | Herbicidas | 2-10 meses | Desalquilación | | Carbamatos | Fungicidas | 2-8 semanas | Hidrólisis de ésteres | | Acidos alifáticos | Herbicidas | 3-10 semanas | Deshalogenación | | Organofosforados | Insecticidas | 7-8 semanas | Hidrólisis de ésteres | *Navarrete, P. 1995* ### FACTORES QUE REGULAN LA EVOLUCION DE PLAGUICIDAS - **Estructura química**: Los compuestos de estructura estable son más persistentes, en concreto los organoclorados. - **Las características del plaguicida que están asociadas generalmente con la mayor adsorción son**: - Alta masa molecular - Tendencia a formar iones (+) - Presencia de grupos químicos que incrementen la afinidad de la molécula por la superficie del suelo - **SOLUBILIDAD**: Factor transcendente por dos razones fundamentales: - La fase líquida del suelo es una fase acuosa, lo que condiciona la dinámica del plaguicida asociado a dicha fase. - Los plaguicidas con mayor carácter contaminante son poco solubles en agua. - Está relacionada con la adsorción y persistencia. - Si el coeficiente de adsorción del plaguicida es pequeño, indica una alta movilidad de un plaguicida soluble. - **Adsorción**: Regula la tendencia del plaguicida a quedar retenido en el suelo. Si el coeficiente de adsorción del plaguicida es pequeño, indica una alta movilidad. - **Dosis**: Las dosis bajas desaparecen pronto. - **Presentación**: La penetrabilidad y persistencia pueden verse influidas según sea la presentación del producto en emulsión, polvo, granulada, etc. ### DETOXICACION - **Prácticas agronómicas:** Se incluyen prácticas como el barbecho, el laboreo y el arado, que contribuyen a inactivar y eliminar los plaguicidas del suelo. - **Irrigación:** La adicción de agua al suelo acelera todos los procesos de eliminación de plaguicidas. No obstante, si el suelo es lo bastante permeable, puede inducir la lixiviación del plaguicida, con el consiguiente riesgo de contaminación de acuíferos. - **Biorremediación:** Consiste en inducir la proliferación de organismos del suelo capaces de degradar los plaguicidas y/o sus metabolitos. - **Adiciones químicas:** Ciertos compuestos pueden facilitar la eliminación de plaguicidas adsorbidos al complejo coloidal del suelo. Otros aditivos funcionan como adsorbentes de residuos. ### TECNOLOGIA DE TRATAMIENTO DE SUELOS CONTAMINADOS ### SEM 11: Contaminación del suelo por metales pesados - **CARRERA DE INGENIERA AMBIENTAL** ### PRINCIPALES CONTAMINANTES EN SUELOS | Tipo | Subtipo | Ejemplos | |---|---|---| | INORGANICO | METAL/METALOIDE | - cadmio - plomo - cobre - zinc - arsénico | | INORGANICO | NO METALES | - cianuros - amonio - azufre | | INORGANICO | CLORADO | - dioxinas | | ORGANICO | NO CLORADO | - etano | | ORGANICO | ALQUENOS | - HAP - DDT - PCB | | ORGANICO | ALIFÁTICOS | - benceno - etil benceno - xilena - tolueno | *http://www.fao.org/3/19183ES/i9183es.pdf* ### ¿DE DÓNDE PROCEDEN? - FUENTES - Emisiones de áreas industriales de rápida expansión - Relaves mineros - Eliminación directa - Gasolina y pinturas con plomo - Fertilizantes - Lodos de aguas residuales - Residuos de combustión de carbón - Derrames petroquímicos - Deposición atmosférica ### CONTAMINACION EXOGENA - Las principales fuentes de contaminación exógena proceden de los aportes indirectos a través del aire, que con el tiempo se depositan por vía seca o húmeda sobre el suelo, siendo la minería y la producción de energía las actividades industriales que contribuyen en mayor medida a este tipo de contaminación, junto con la incineración de plásticos, los residuos orgánicos y los combustibles fósiles. ### FACTORES QUE AFECTAN A LA DISPONIBILIDAD DE LOS METALES. - **PH**: La mayor parte de los metales tienden a estar más disponibles a pH ácido, ya que al producirse un descenso del mismo se mejora tanto la solubilidad de los metales como su absorción por las raíces de las plantas. - Suele ocurrir que un incremento del pH del suelo no provoca necesariamente una disminución en la disponibilidad de los metales como ocurre con el As, Mo, Se y Cr. - De manera que, el pH es un parámetro importante para definir la movilidad del catión, debido a que en medios de pH moderadamente alcalino se produce la precipitación como hidróxidos. Sin embargo, en medios muy alcalinos estos hidróxidos pueden pasar de nuevo a la solución como hidroxicomplejos. - Algunos metales como Se, V, As y Cr pueden estar en la disolución del suelo en forma de aniones solubles. - **Textura**: Los suelos de textura fina proceden probablemente de minerales secundarios que se alteran con facilidad y que son generalmente la fuente principal de metales pesados. Los suelos de textura gruesa tienen minerales primarios como el cuarzo, con un bajo contenido en metales pesados. - **Condiciones de óxido-reducción**: Muchos metales forman sulfuros relativamente insolubles en condiciones fuertemente reductoras. Éstos incluyen el Cd, Zn, Ni, Co, Cu y Pb. Otros metales como Fe y Mn pueden volverse más solubles en estas condiciones. - **Materia orgánica**: La materia orgánica del suelo presenta una elevada afinidad por ciertos metales (Co, Cu, Mo, Ni, Pb y Zn), reaccionando con ellos e influyendo en su disponibilidad. La disponibilidad de los metales está generalmente asociada con la formación de complejos de los metales con las sustancias húmicas y con otros compuestos de elevado peso molecular. Los metales, una vez que forman estos complejos, pueden migrar más fácilmente a las capas profundas o mantenerse en la solución del suelo como complejos orgánicos solubles. - **Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC)**: La CIC es una función del contenido en arcilla y materia orgánica del suelo, controla también la disponibilidad de los metales. Un incremento en la CIC produce un aumento en el tiempo en que estos metales se encuentran disponibles para las plantas dado que aumenta la capacidad del suelo de fijar metales. ### EFECTOS DIRECTOS SOBRE LOS SUELOS - **Inhibición de la actividad enzimática:** debido a la destrucción del poder de autodepuración por procesos de regeneración biológica normales, al haberse superado la capacidad de aceptación del suelo. Se ve afectado el ciclo biogeoquímico y la función de biofiltro. - **Disminución cualitativa y cuantitativa del crecimiento normal de las poblaciones de microorganismos y la fauna del suelo:** o bien, alteración de su diversidad, lo que aumenta la fragilidad del sistema. - **Disminución del rendimiento de las cosechas.** - **Cambios en la composición de los productos:** con riesgo para la salud de los consumidores, al entrar determinados elementos en la cadena trófica. ### EFECTOS INDIRECTOS SOBRE LOS SUELOS - **Contaminación de las aguas superficiales y freáticas:** por procesos de transferencia. Se alcanzan concentraciones superiores a las consideradas aceptables. - **Variación de la disponibilidad de elementos a largo plazo en los suelos:** como consecuencia de cambios en las propiedades físico-químicas de los mismos. - **Reducción de la fertilidad del suelo:** al disminuir la flora y fauna del mismo. - **Modificación de la estructura del suelo:** debido a la pérdida de fertilidad del mismo. ### EFECTOS - **Cada contaminante químico tiene un MECANISMO DE ACCIÓN y un LUGAR DE ACUMULACIÓN preferido**. | Tipo | Descripción | |---|---| | AMBIENTE | - Alteración del suelo, aire, agua - Fauna y flora - Uso de tierras | | SALUD | - Daño a órganos y células - Calidad alimentaria | ### TECNOLOGIA DE TRATAMIENTO DE SUELOS CONTAMINADOS ### SEM 12: Regeneración de suelos contaminados - **CARRERA DE INGENIERA AMBIENTAL** ### REMEDIACION DEL SUELO - Es el conjunto de actividades encaminadas a recuperar las zonas que han la contaminación ha deteriorado las características físicas, químicas y biológicas del suelo. - Se realiza cuando una amenaza de contaminación ha sobrepasado el control de un plan ambiental, generando daños y prejuicios a la economía. ### Pasos previos que dan origen a un plan de remediación. - **Objetivo Remediación** - **Investigación Previa** - **Evaluación de Riesgo** - **PLANIFICACIÓN Y EJECUCIÓN DE LA REMEDIACIÓN** - **Decisión de Remediación** - En función de los objetivos que se quieren alcanzar a la hora de recuperar un suelo contaminado (Kaifer et al., 2004), se puede distinguir entre: - Técnicas de contención, que aíslan el contaminante en el suelo sin actuar sobre él, generalmente mediante la aplicación de barreras físicas en el suelo. - Se emplean para prevenir o reducir significativamente la migración de los contaminantes orgánicos e inorgánicos en suelos y aguas subterráneas. - No requieren la excavación del suelo y son típicamente de bajo coste, aunque sí necesitan de inspecciones periódicas. - Técnicas de confinamiento, que reducen la movilidad de los contaminantes en el suelo para evitar su migración actuando directamente sobre las condiciones fisicoquímicas bajo las que se encuentran los contaminantes. - También llamadas de estabilización/solidificación, reducen la movilidad de los contaminantes a través de procesos físicos y químicos, ya sea convirtiéndolos en formas menos solubles y tóxicas (estabilización) o encapsulando el material contaminado en una estructura sólida de gran integridad estructural (solidificación) (Suthersan, 1997). - La mayoría de estas técnicas presentan limitaciones para tratar sustancias orgánicas y pesticidas, excepto la solidificación con asfaltos y la vitrificación (FRTR, 1999a). - Técnicas de descontaminación, dirigidas a disminuir la concentración de los contaminantes en el suelo. ### TÉCNICAS - **Extracción al vacío:** Para este proceso es necesario la captación de gases de contaminación de gasolina y derivados en un área del suelo. Este proceso es in situ(en el mismo lugar). - **Incineración:** Consiste en quitar contaminantes del suelo de tipo orgánico por la exposición prolongada de fuego; este proceso es ex situ(fuera del lugar de origen). - **Tratamiento electroquímico:** El desplazamiento de los contaminantes se logra mediante la creación de campos eléctricos. - Es un procedimiento a realizar in situ. - Consiste en introducir, a suficiente profundidad, unos electrodos en el suelo. Los contaminantes fluyen desde un electrodo a otro siguiendo las líneas del campo eléctrico. - Para favorecer el movimiento se puede añadir una fase acuosa. - La movilización de los contaminantes es debida a fenómenos de: migración, electroósmosis y electroforesis - **Tecnología de Pantallas:** Consisten contener los contaminantes en el subsuelo introduciendo paredes o barreras impermeables en el suelo de manera que se evita la expansión de la contaminación; este proceso es in situ(en el mismo lugar) - **Vitrificación:** Trata sobre plantar electrodos en un área de suelo, esta es sometida a corrientes prologadas hasta la fundición de sus elementos; este proceso es in situ(en el mismo lugar). - **Desorción Térmica:** En este proceso se trata de aplicar temperatura para convertir los contaminantes del suelo a gases volátiles para que después sean eliminados; este proceso es ex situ(fuera del lugar de origen) - **Estabilización y Solidificación:** En este proceso se trata de conseguir conseguir reducir la solubilidad, reactividad o movilidad de los elementos contaminantes, evitando riesgos de volverse volátiles o fugas de estos. En el suelo se lo utiliza cuando está contaminado por metales pesados; puede ser relazada tanto in situ(en el mismo lugar) como ex situ (fuera del lugar de origen) - **Lavado de Suelo:** El lavado in situ consiste en mojar los suelos contaminados con una solución que arrastra los contaminantes hasta un lugar donde pueden extraerse por bombeo. El tipo de solución puede ser agua con un ácido o base, agua con un agente tensoactivo o simplemente agua. Este método es eficaz para el tratamiento de suelos con bajo contenido de limo o arcillas. - **Extracción de Vapores:** En este proceso se crea pozos, en los que se genera un vacío, donde se bombean los COV(compuestos orgánicos volátiles), se la aplica zonas no saturadas de suelos; este proceso es in situ(en el mismo lugar) - **Arrastre:** Consiste en inyectar un gas para arrastrar a los contaminantes. Generalmente se utiliza aire y vapor de agua. El aire penetra desde la superficie del terreno y se fuerza su circulación al succionarlo a través de unos pozos que se excavan. - **Tratamiento químico**: Se trata de depurar el suelo mediante la degradación de los contaminantes por reacciones químicas. Frecuentemente se trata de reacciones de oxidación de los compuestos orgánicos. Como agente oxidante se emplea el oxígeno y el agua oxigenada. Es un método útil para: aldehidos, ácidos orgánicos, fenoles, cianuros y plaguicidas organoclorados. - **Bio-remediación**: Las medidas biocorrectivas consisten en la utilización de microorganismos naturales para degradar sustancias peligrosas a sustancias menos tóxicas. - Hay factores que pueden inhibir la biodegradación, como pueden ser: - Productos tóxicos para los microorganismos. - Tipos y concentración de microorganismos inadecuada. - PH inadecuado. - Falta de nutrientes (N, P, K, S o otros elementos traza). - Condiciones de humedad inadecuadas. - Falta de oxígeno o otro receptor de electrones. - Los factores que afectan directamente a la biodegradación son: - Microorganismos - Contaminantes: índice de refractariedad (IR) IR=DBO5/DQOT - El medio: contenido en agua, concentración de oxígeno, niveles de nutrientes, ph del suelo, temperatura, solubilidad de los contaminantes, fenómenos de adsorción. - Temperatura ### TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE SUELOS CONTAMINADOS ### SEM 14: Descontaminación de suelos contaminados - **CARRERA DE INGENIERA AMBIENTAL** ### 2. TIPOS DE CONTAMINACION DEL SUELO POR LA MINERIA - Provoca impactos ambientales significativos, tales como la devastación de suelos y cambio de uso; provocando limitaciones físicas, biológicas y químicas; dificultando la formación vegetal (Martínez et al. 2013) ### RESIDUOS MINEROS - Residuos sólidos, acuosos o en pasta que quedan tras la investigación y/o aprovechamiento de un recurso geológico, tales como son los estériles de mina, gangas del todo uno, rechazos, y las colas de proceso e incluso la tierra vegetal y cobertera - A la hora de entender los distintos tipos de residuos hay que tener en cuenta los lugares y procesos mediante los cuales se producen los mismos. - Para minimizar el gran volumen de residuos que se produce en cualquier explotación minera, se aplican métodos y técnicas de prevención. ### RESIDUOS MINEROS - **ESTERILES DE CORTA**: Materiales estériles procedentes del desmonte realizado en una corta minera. Almacenados en escombreras - **Estériles de concentración gravimétrica:** Apilamiento de los materiales estériles resultantes del proceso de concentración de los minerales por el método gravimétrico - **Estériles de mina:** Materiales extraídos de la mina y que se han acumulado en el exterior, en la terrera de la mina - **ESTÉRILES DE POZO:** Materiales estériles procedentes de la profundización de los pozos mineros, acumulados en superficie alrededor de la boca de estos - Óxidos o minerales oxidados: De difícil concentración. Se acumulan en botados especificos mientras se resuelve su tratamiento. - Escoria de fundición: Materiales procedentes de los hornos de fundición, las cuales se acopian en escombreras denominadas localmente "gacheros". ### 3. IMPACTOS DE LA MINERIA EN EL SUELO - **Desertización y erosión** - **Modificación del relieve** - Pérdida de propiedades físicas (variación en porosidad y permeabilidad) - Pérdida de estructura edáfica (compactación, pérdida de horizontes) - **Variaciones en régimenes hídricos** - **Pérdida de propiedades químicas (Acidificación, salinización,** ### ECOLOGIA DE LOS SUELOS MINEROS - Los suelos mineros reconstruidos pueden tener muy limitada la presencia de organismos del suelo, salvo en aquellos casos de inmediata redistribución de capas superficiales de suelos nativos. - Los suelos más altamente colonizados por vegetación permiten una mayor actividad microbiana. - El proceso de restauración de un suelo minero puede ser medido a través del grado de cambio en los PARÁMETROS INDICATIVOS DE LA PRODUCTIVIDAD, tales como: acumulación o descomposición de materia orgánica, contenidos en carbono y nitrógeno orgánicos, proliferación de raíces, etc., todos los cuales se ven influenciados por la actividad microbiana ### EMPLAZAMIENTO AMBIENTAL - Es un área geográfica en relación a la cual se van a estimar los posibles impactos ambientales - Con el fin de determinar si un emplazamiento se encuentra contaminado, se debe seguir el procedimiento - Investigación preliminar (estudio de la actividad que se ha desarrollado en el emplazamiento, comprobando si esta actividad se encuentra dentro del inventario de actividades potencialmente contaminantes) y - Reconocimiento del emplazamiento. - Investigación exploratoria y detallada - Según los resultados, se diseñan - Medidas de recuperación y el Plan de Control y Vigilancia Ambiental ### TECNOLOGIA DE TRATAMIENTO DE SUELOS CONTAMINADOS ### SEM 15: Legislación actual sobre Contaminación de suelos contaminados - **CARRERA DE INGENIERA AMBIENTAL** ### Ley del Sistema Nacional de Gestión Ambiental ### Ley Nº 28245 - **FINALIDAD**: El Sistema Nacional de Gestión Ambiental tiene por finalidad orientar, integrar, coordinar, supervisar, evaluar y garantizar la aplicación de las políticas, planes, programas y acciones destinados a la protección del ambiente y contribuir a la conservación y aprovechamiento sostenible de los recursos naturales. - **Articulo 3º Ley 28245** ### Gestión de Sitios Contaminados - **https://www.minam.gob.pe/calidadambiental/gestion-de-sitios-contaminados/** - De acuerdo al D.S. N° 002-2017-MINAM, un sitio contaminado es aquel suelo cuyas características químicas han sido alteradas negativamente por la presencia de sustancias químicas contaminantes depositadas por la actividad humana - Es por eso que el MINAM ha generado - Un marco regulatorio que involucra el D.S. N° 002-2017-MINAM, - Estándares de Calidad Ambiental para Suelo, - el D.S. N° 002-2014-MINAM, que aprueba disposiciones complementarias para la aplicación de los ECA para suelo, - R.M. N° 085-2014-MINAM la aprobación de la Guía para Muestreo de Suelos y la Guía para la Elaboración de Planes de Descontaminación de suelos que facilitan su aplicación de las normas ya referidas. - **https://www.minam.gob.pe/calidadambiental/gestion-de-sitios-contaminados/** ### EVALUACIÓN PARA LA GESTIÓN DE SITIOS CONTAMINADOS Y SITIOS POTENCIALMENTE CONTAMINADOS - **Fase de Identificación:** Para verificar o descartar la presencia de sitios contaminados comprende: evaluación preliminar y muestreo de identificación. Los resultados obtenidos se compararán con los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) para Suelo, los niveles de fondo o estándares internacionales, en función del caso. - **Fase de Caracterización:** En caso de que los resultados obtenidos muestren la existencia de un sitio contaminado. Comprende: muestreo de detalle y Evaluación de Riesgos a la Salud y al Ambiente. - **Fase de Elaboración del Plan Dirigido a la Remediación:** Cuando la fase de caracterización determine la necesidad de ejecutar medidas de remediación. Y será presentado a la autoridad competente para su respectiva aprobación.

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