Taller 1. 19 febrero 2015 - Consejo Superior de ...

Buscando y compartiendo soluciones para proteger nuestros suelos

Taller 1. Aznalcázar, 19 febrero 2015Identificación de medidas actuales y potenciales para la prevención y

recuperación de suelos contaminados.Modelo del Corredor Verde del Guadiamar

Organiza

Francisco Cabrera Capitán

Ejercicio 2: Suelos – sus funciones, degradación y conservación.Paso 1: Conceptos fundamentales.

F. Cabrera. IRNAS‐CSIC 2

Definiciones de sueloCiencias Agrarias: cuerpo natural de compuestos minerales y orgánicos y de organismos vivos, en el que crecen las plantas.

Ingeniería: material inconsolidado formado por partículas sólidas, gases y agua.

Geología: conjunto no consolidado de granos de minerales, fragmentos de rocas, materiales orgánicos y organismos.

En Ciencia del Suelo: Conjunto de cuerpos dinámicos naturales cuyas propiedades derivan de la acción combinada del clima y de la actividad biótica, modificada por la topografía, sobre los materiales precursores durante un período de tiempo

Estos cinco factores condicionan la meteorización de las rocas y minerales para la formación del suelo.

El suelo es una mezcla de– sólidos orgánicos e inorgánicos, – aire– agua– microorganismos

Composición volumétrica de un suelo mineral

3F. Cabrera. IRNAS‐CSIC

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• aire: rico en CO2 (0,35‐10%); pobre en O2 (< 19%)• sólidos inorgánicos y orgánicos: minerales de la arcilla y ác. húmicos. Muy reactivos. Alta superficie específica; Carga superficial. Capacidad de Intercambio.

• agua del suelo: es un disolvente muy especial por su composición y pH

• organismos; algas 50‐500 kg/ha; hongos 2000 kg/ha; bacterias 2000‐4000 kg/ha; enzimas. Principales responsables de las reacciones que tienen lugar en los suelos.

F. Cabrera. IRNAS‐CSIC

En el suelo conviven organismos vivos de muchos tamaños; desde grandes roedores, lombrices, insectos hasta bacteriasque determinan la actividad del mismo.

El número y el peso de organismos es muy variable– en 1 g de suelo hay entre 105 y 109 bacterias. – En la capa arable (15 cm) de una ha de un suelo pueden encontrarse:

• 400‐5000 kg de bacterias• 400‐5000 kg de actinomicetos• 1000‐15000 kg de hongos• 10‐500 kg de algas• 20‐200 kg de protozoos• 10‐150 kg de nematodos• 5‐150 kg ácaros• 5‐150 kg colémbolos• 100‐1500 de lombrices• 10‐100 kg de otra microfauna


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•tiene la capacidad de neutralizar, adsorber/absorber, precipitar, degradar y eliminar la toxicidad de las sustancias que llegan a él. Capacidad buffer. Resiliencia (Capacidad inherente para restaurar los procesos que sustentan la vida en el suelo, a condición de que la perturbación creada, especialmente por las actividades humanas, no sea demasiado drástica, y se deje tiempo suficiente para que estos procesos se restauren por sí mismos).

•es un sumidero geoquímico de contaminantes•es un gigantesco sistema de biodegradación, capaz de incorporar residuos vegetales y animales hasta hacerlos indistinguibles de él mismo.

El suelo debido a su composición:


CONTAMINACIÓN DE LOS SUELOS

• Contaminación: desviación de la pureza.• Contaminación ambiental: desviación de un estado normal.Difícil de determinar en los suelos debido a su la granvariabilidad

• Aparece cuando se sobrepasa la capacidad buffer o la resiliencia del suelo

• Un suelo está contaminado cuando contiene un determinado componente, resultado de su exposición a determinada actividad humana, que no tiene otro suelo similar no expuesto a dicha actividad.


La presencia de un contaminante no siempre daña el funcionamiento del suelo o del sedimento

Un suelo se considera dañado cuando:•produce cosechas insatisfactorias en cantidad y calidad.•en sus aguas de drenaje se detecta algún componente indeseado.


Clases de contaminantes que llegan a los suelos

Inorgánicos• Metales y metaloides (Elementos traza potencialmente

tóxicos). Fertilizantes, enmiendas orgánicos, plaguicidas, aguas residuales , accidentes.

• Nutrientes. Compuestos de N y P. No son contaminantes de los suelos. Su escorrentía o lixiviación puede contaminar las aguas superficiales y subterráneas.

• Radiosótopos. Naturales y artificiales. Largas vidas medias. Pueden bioacumularse en muchos organismos.


Orgánicos• Miles de sustancias orgánicas. Naturales o antropogénicas.• Pueden ser tóxicos para las plantas y los animales cuando están presentes en cantidades suficientes.

• Sus productos de degradación (metabolitos) en algunos casos son más tóxicos que las precursoras.

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Principales contaminantes orgánicos1. Hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH) 2. Nitroaromáticos3. Fenoles y anilinas4. Aromáticos halogenados (PCB)5. Alifáticos halogenados6. Plaguicidas7. Productos del petróleo


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En el accidente de Aznalcóllar(25 abril 1998) 4634 ha de sueloquedaron:

•Cubiertas con lodo pirítico

•Severamente contaminadas


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Una franja de unos 300 m de ancho a ambas orillas de los ríos Agrio y Guadiamar y 40 km de largo, quedó cubierta por una capa de lodo (agua ácida cargada con elementos tóxicos y sulfuros metálicos finamente divididos, 74‐80% pirita)


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• La riada llegó a alcanzar hasta 3 m.

• Volumen del vertido•lodos: 2 × 106 m3

•agua: 3-4 × 106 m3


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Composición paragenética del yacimiento

Minerales de Fe, Cu, Pb, Zn y As‐ Pirita, FeS2‐ Esfalerita, ZnS‐ Galena, PbS‐ Calcopirita, CuFeS‐ Arsenopirita, FeAsS

Ag, Cd, Hg, Sb y Tl en sustituciones isomórficas


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Composición mineralógica de los lodos

Pirita (Arsenopirita) 75‐80% Esfalerita y galena 5% Silicatos: cloritas, nontronitas, montmorillonitas Cuarzo Yeso


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Elemento Lodos Suelos normales Media Intervalo Intervalo

As 2878 1028-4022 0,1-40 Au 0,55 0,25-0,90 0,01-0,02 Ba 564 324-742 10-3000 Be 0,75 0,12-2,24 0,01-40 Bi 61,8 25,2-78,8 0,1-13 Cd 25,1 15,1-36,4 0,01-2 Co 43,8 26,2-55,4 0,05-65 Cr 51,7 29,4-67,7 5-1500 Cu 1552 715-2035 2-250 Hg 15,1 8,14-22,1 0,01-5,0 In 2,19 0,00-2,88 0,7-3

Mn 647 393-954 20-10000 Mo 6,77 2,74-8,28 0,1-40 Ni 15,9 10,1-23,2 2-750 Pb 7888 3664-9692 2-300 Sb 669 269-797 0,2-10 Sc 4,66 2,33-9,63 0,5-55 Sn 14,7 3,02-22,6 1-200 Th 3,35 1,31-9,70 1-35 Tl 51,6 28,3-61,8 0,1-0,8 U 1,82 1,34-2,21 0,7-9 V 34,8 19,3-48,6 3-500 Y 6,38 2,55-15,3 10-250

Zn 7096 4424-10950 1-900

Composición química de los lodos. Elementos traza.

•Las conc. de As, Au, Bi, Cu, Hg, Pb, Sb, Tl y Zn más altas que las de los suelos normales.


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Composición de las aguas del río Guadiamar.

Carretera Aznalcázar-Pilas* Media 12 años (1979-91)**

25/4/98 3/5/98 30/3/99 normal riada pH 5,5 6,6 7,4 7,8 7,8 CE, dS m-1 4,68 2,36 1,23 1,65 0,39 O2, mg l-1 0,1 1,99 6,8 6,0 6,7 SS, mg l-1 26870 9 - 80 384 As, mg l-1 0,27 0,072 0,0016 - - Cd, mg l-1 0,854 0,068 - 0,003§ 0,020§ Cu, mg l-1 0,021 - <0,010 0,05§ 0,10§ Zn, mg l-1 463 97,1 0,127 0,73§ 1,04§ Fe, mg l-1 139 34,8 - 3,56§ 22,7§ Hg, mg l-1 0,008 - - -- - Mn, mg l-1 91,7 42,4 1,012 1,68§ 0,81§ Ni, mg l-1 1,12 0,24 - 0,03§ 0,05§ Pb, mg l-1 3,66 0,05 - 0,04§ 0,05§

*Consejería de Medio Ambiente, 1999. ** Arambarri et al., 1996. §Totales


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ELEMENTOS TRAZA

“Elementos presentes en pequeñas concentraciones en el medio natural, que cuando están biodisponibles en una concentración es suficiente, son tóxicos para los organismos vivos”•Existen en el suelo en conc. < 0,1% (1000 mg kg‐1): Mn, Cr, Ni, Pb y Zn (1‐1500 mg kg‐1); Co, Cu y As (0,1‐2 mg kg‐1); Cd y Hg (0,01‐2 mg kg‐1) •En bioquímica y biomedicina: < 0,01% (100 mg kg‐1)•En Nutrición: < 0,002% (20 mg kg‐1 )


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Elementos traza en rocas y en plantas

C

N

ZnCu

Pb As Cd

Modificado de Markert et al. 2000

Cu, Zn, AsCd, Pb

e. t.< 0,1%


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La contaminación del suelo

Se produjo a través de: Las aguas: elementos traza en disolución Los lodos: material particulado (75-80% pirita

(arsenopirita), 5% esfalerita y galena, etc.) a través de grietas y poros

- mezcla física- oxidación e hidrólisis de pirita y minerales

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