CONTAMINACION DE SUELOS
           Parte 3


      María Graciela Pozzo Ardizzi

           IRAM COMAHUE
Investigación de Suelos Contaminados.
Investigación Preliminar.
Investigación Detallada.
Adaptación del modelo conceptual....
El desarrollo industrial y tecnológico ha generado sustancias
que, sin un afán de hacer daño, acumuladas en los suelos
han...
Investigación de Suelos Contaminados.
Investigación Preliminar.
Investigación Detallada.
I D E N T I F I C A C IÓ N
                                                                                       Sitios c...
Anexo A
                                                                                                                  ...
Diseño y toma de muestras de Suelos
Existen tres enfoques básicos para el muestreo:
Selectivo: consiste en escoger sitios ...
TOMA DE MUESTRAS
Cualquier estudio de
contaminación del
medio, ya sea del
aire, del agua o del
suelo, comienza con
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Las principales consideraciones a tener en cuenta para diseñar un
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Al diseñar una campaña de
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 • Si se van a tomar
   directamente en el foco
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muestras es conseguir que
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Metodologías analíticas para
determinar contaminantes
 químicos por especiación
Especiación química y disponibilidad
La descripción de las formas químicas que un elemento toma en solución
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La concentración de HCO3-, CO32-, OH- y materia orgánica aumenta su
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La adsorción d...
Un mismo elemento químico puede tener diferente
comportamiento desde el punto de vista toxicológico, según sea la
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Las especies de arsénico y de antimonio con estado de oxidación
+3, son más tóxicas que las que tienen estado de oxidación...
Otro caso es el de la toxicidad del estaño.
Su máxima concentración en aguas está estipulada por las
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Actualmente, se desarrollarán metodologías analíticas, empleando
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FACTORES QUE AFECTAN A LA ESPECIACIÓN DE METALES


Los factores que determinan la especie química de un elemento determina...
Especies de interés en los análisis de especiación

SISTEMAS REDOX      ESPECIES ALQUILADAS         COMPUESTOS DE
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ESPECIACIÓN DE ALUMINIO
La toxicidad del aluminio ha sido muy estudiada y
actualmente es uno de los elementos que más inte...
ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO
El arsénico se encuentra ampliamente distribuido en el medio
ambiente en forma orgánica e inorgáni...
ESPECIACIÓN DE MERCURIO
•En términos generales, las especies organomercuriales son más
tóxicas que el mercurio inorgánico....
ANALISIS DE CASOS
Distribución del contaminante en el perfil del suelo
INTERPRETACIÓN
            Y
COMUNICACIÓN DE RESULTADOS
Informe de la investigación y de las hipótesis
El informe de la investigación sitio tiene que describir el fundamento de l...
El Informe puede comprender las siguientes secciones:
    Introducción;
    Objetivos;
    Relevamiento preliminar de i...
El Organismo Ambiental Nacional, ha generado un PROGRAMA DE GESTION
AMBIENTAL DE SUELOS CONTAMINADOS, capaz de potenciar y...
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  1. 1. CONTAMINACION DE SUELOS Parte 3 María Graciela Pozzo Ardizzi IRAM COMAHUE
  2. 2. Investigación de Suelos Contaminados. Investigación Preliminar. Investigación Detallada. Adaptación del modelo conceptual. Diseño y toma de muestras de Suelos. Metodologías analíticas para determinar contaminantes químicos por especiación. Interpretación y comunicación de resultados.
  3. 3. El desarrollo industrial y tecnológico ha generado sustancias que, sin un afán de hacer daño, acumuladas en los suelos han llevado a la contaminación de estos. Además, el gran tamaño de las poblaciones y por consiguiente la gran cantidad de material de desecho que se produce hace necesario tener sistemas bien desarrollados de evacuación de basura. Las principales sustancias y fenómenos que han provocado una contaminación en los suelos, son: Pesticidas: D.D.T., Paratión y Malatión. Rellenos sanitarios: Donde se acumulan los desechos de las grandes poblaciones. Sustancias químicas peligrosas: Como perclorados y fosfatados, que son muy difíciles de degradar. Fenómenos de contaminación global: Lluvia ácida
  4. 4. Investigación de Suelos Contaminados. Investigación Preliminar. Investigación Detallada.
  5. 5. I D E N T I F I C A C IÓ N Sitios con sospecha de presencia de contaminantes Objetivos Generales Objetivos Particulares FASE EXPLORATORIA Revisión Preliminar de Información Etapa 1 Punto de Decisión N° 1 SI ¿Indicios de NO contaminación? Parte 5: Directivas para la Investigación potencialmente contaminado investigación exploratoria de probablemente no contaminado IRAM 29481-5 sitios urbanos e industriales Exploratoria Evaluación de la Información (Formulación de las Hipótesis) con respecto a la Punto de Decisión N° 2 contaminación de suelos ¿Se requiere una NO investigación del sitio? I N V E S T I G A C IÓ N SI Etapa 2 Punto de Decisión N° 3 Investigación de Campo NO SI Verificación de la Indicación de no Hallazgo de contaminación contaminación contaminación sospechada diferente SI ¿Se requiere una NO Punto de Decisión N° 4 investigación más amplia? SI FASE DETALLADA Investigación Detallada Directivas para la investigación Investigación Etapa 3 Punto de Decisión N° 5 IRAM 29482 detallada de sitios urbanos e industriales con respecto a la Detallada ¿La información es adecuada, conforme a los NO contaminación del suelo objetivos de la ¿La calidad de investigación? la información es la deseada? SI Informe
  6. 6. Anexo A (Informativo) Diagrama de flujo de la investigación detallada FASE EXPLORATORIA Parte 5: Directivas para la Investigación exploratoria Investigación investigación exploratoria de IRAM 29481-5 sitios urbanos e industriales Exploratoria Se requiere una investigación con respecto a la más amplia contaminación de suelos I N V E S TI G AC I ÓN D E SI TI O S C O N R E S PE C T O A LA C O NT A M IN AC I ÓN D E L S U EL O FASE DETALLADA Objetivos de la investigación detallada (principales y subsidiarios) Evaluación de la información existente (resultados de la investigación exploratoria) Adaptación del modelo conceptual y No presentación de hipótesis Diseño de la investigación de campo Investigación de campo Estrategia de muestreo Estrategia de análisis - Posiciones de muestreo - Selección de parámetros - Esquema de muestreo Directivas para a ensayar la investigación Investigación - - Profundidad del muestreo IRAM 29482 Tamaño y tipo de muestras - Identificación de métodos analíticosdetalladade sitios urbanos e a utilizar - industriales con respecto a la Detallada Cantidad de muestras contaminación del suelo Plan de muestreo y análisis - Muestreo - Análisis químicos - Aseguramiento y control de la calidad ¿La información es adecuada y suficiente para cumplir los objetivos de la investigación? Sí Informe
  7. 7. Diseño y toma de muestras de Suelos Existen tres enfoques básicos para el muestreo: Selectivo: consiste en escoger sitios para el muestreo en base a diferencias obvias o típicas. Tales diferencias se determinan según la experiencia del muestreador y generalmente incluyen factores tales como la visibilidad del área de un derrame de químicos, los cambios en el color del suelo, las áreas de perturbación física anterior o las áreas sin vegetación o con vegetación muerta. Sistemático: es un método mediante el cual los puntos de muestreo seleccionados se ubican a distancias uniformes entre sí. En los sitios con derrames de químicos líquidos o con deposición aérea de contaminantes, este método es útil para documentar probables gradientes de concentración. Al azar: el muestreo al azar se basa en la teoría de probabilidades y la necesidad de un riguroso análisis estadístico. El muestreo al azar permite toda combinación posible de unidades de muestras a seleccionarse y el número de combinaciones posibles está sólo limitado por el tamaño de la muestra. Una combinación de muestreo selectivo, sistemático y al azar es a menudo el enfoque más factible.
  8. 8. TOMA DE MUESTRAS Cualquier estudio de contaminación del medio, ya sea del aire, del agua o del suelo, comienza con la obtención de los datos sobre el estado inicial del mismo, ya que son imprescindibles a la hora de adoptar medidas de tratamiento y control de la contaminación.
  9. 9. Las principales consideraciones a tener en cuenta para diseñar un plan de muestreo sobre suelos contaminados son: 1) Al tomar una muestra de suelo y para evitar contaminarle, debe extraerse del muestrador con una herramienta que no modifique su composición, utilizando también guantes de protección desechables después de cada uso. 2) Para las muestras en las que se analizan compuestos volátiles, se deben utilizar tubos de acero inoxidable. Estos tubos deben ir perfectamente cerrados para evitar fugas o cualquier transformación de la muestra durante su transporte al laboratorio. 3) Hay que tener especial cuidado con la contaminación cruzada entre las capas del suelo, pues al recoger la muestra si ésta se presenta en estado liquido o pastoso, pueda caer en la perforación que se está haciendo y contaminar capas más profundas.
  10. 10. Al diseñar una campaña de muestreo hay que tener en cuenta: • Si se van a tomar directamente en el foco emisor (se buscará la cantidad y tipo de contaminante), o • Si el estudio se enfoca al efecto producido en el medio (se intentará cuantificar la dispersión y el grado de contaminación).
  11. 11. La finalidad de la toma de muestras es conseguir que una fracción extraída del medio a estudiar sea representativa del mismo, así como de fácil manipulación, determinación y conservación. Es esencial que la manipulación de la muestra no afecte a la composición de la misma desde que se toma hasta el momento en que se realiza el análisis.
  12. 12. Metodologías analíticas para determinar contaminantes químicos por especiación
  13. 13. Especiación química y disponibilidad La descripción de las formas químicas que un elemento toma en solución se denomina especiación. Cada elemento tiene una particular especiación química en solución, la cual afecta profundamente su biodisponibilidad. Las soluciones acuosas de los suelos, aguas superficiales y subterráneas ofrecen diversas posibilidades de interacción de los metales con materia orgánica (ácidos fúlvicos, húmicos), HCO3-, CO32-, OH- y otros aniones capaces de formar complejos solubles con cationes metálicos. En particular, los ligandos orgánicos incrementan la capacidad de transporte de soluciones para metales fuertemente complejantes como el Cu, incrementando su solubilidad. Los ligandos complejantes solubles aumentan la movilidad de los metales. Por ejemplo, la adsorción de iones como Cu y Cd por las raíces de las plantas se correlaciona con la concentración del metal iónico libre en la solución del suelo. Si hay materia orgánica presente hay una mayor toma de Cu por las raíces a cualquier concentración de Cu libre (no complejado). Esto se debe a que la concentración de complejos orgánicos de Cu es mucho mayor que la de Cu libre.
  14. 14. La concentración de HCO3-, CO32-, OH- y materia orgánica aumenta su concentración con el incremento del pH. La adsorción de cationes metálicos en superficies minerales y orgánicas se favorece cuando se incrementa el pH. En consecuencia, la solubilidad total de los metales en solución disminuye a pH 6 o 7 y vuelve a aumentar a pH más elevados. • Orgánicos • Inorgánicos • -VOC´s no halogenados • -NaCl y otras sales • -VOC´s halogenados • -Metales en especial As, Ba, • -SVOC´s no halogenados Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Se, Zn y incluyen PAH y algunos Ag pesticidas • -Asbestos • -SVOC´s halogenados incluyen • -Fluoruros PCB, Clorofluocarbonos, • -Cianuros muchos pesticidas • -Fertilizantes • -Combustibles • Radionuclidos
  15. 15. Un mismo elemento químico puede tener diferente comportamiento desde el punto de vista toxicológico, según sea la forma química en que se encuentra. Es decir por: • su estado de oxidación, o si • está unido a un determinado radical orgánico. Por este motivo, es más importante conocer en qué forma química y en qué cantidad de la misma se encuentra, que su concentración total. Esta clase de análisis requiere de métodos de separación especiales y de métodos detección de alta sensibilidad, exactos y precisos, dadas las bajas concentraciones que deben determinarse de las distintas especies. Como ejemplo de la importancia del análisis por especiación se pueden mencionar las diferentes toxicidades de las especies inorgánicas de arsénico y de antimonio.
  16. 16. Las especies de arsénico y de antimonio con estado de oxidación +3, son más tóxicas que las que tienen estado de oxidación +5. Además los compuestos organoarsenicales son menos tóxicos que los de arsénico inorgánico; por ejemplo: la arsenobetaína es inocua para el ser humano. De allí la importancia de no sólo determinar la cantidad total de arsénico que contiene un agua, efluente, planta o animal, sino también de saber qué cantidades de cada especie de arsénico están presentes. En función de ello se sabrá el grado de toxicidad o el riesgo de contaminación existente. Otro ejemplo característico es del cromo (VI) que es cancerígeno y mutagénico, mientras que el cromo en estado de oxidación +3, cromo (III) es un elemento esencial para el ser humano. En aguas ya está internacionalmente legislada la concentración de cada especie; y en algunos países de Europa y Estados Unidos también está legislada su concentración en efluentes.
  17. 17. Otro caso es el de la toxicidad del estaño. Su máxima concentración en aguas está estipulada por las reglamentaciones de casi todos los países del mundo, con límites de 100 ó 150 ppm, dependiendo del país. Sin embargo, desde hace pocos años, se observó que un compuesto orgánico de estaño, el tributilestaño, -usado como biocida y muy empleado para pintar los cascos de los barcos para preservarlos de microorganismos que causarían corrosión-, es altamente tóxico, integrando un grupo de sustancias que aún se están investigando y que se conocen como disruptores hormonales. Por este motivo en países de la Comunidad Europea, se están estudiando metodologías analíticas que permitan su determinación en el orden de las ppt, para luego reglamentar su nivel máximo permitido en aguas.
  18. 18. Actualmente, se desarrollarán metodologías analíticas, empleando instrumental de alta resolución; para determinar: en primer instancia cromo (III) y cromo(VI) en aguas y efluentes líquidos, en segunda instancia arsénico (III) y arsénico (V), y antimonio(III) y antimonio(V) en aguas. La mayoría de las especies de elementos traza estudiadas pueden clasificarse en tres grupos. • El primer grupo, las especies redox, ya que frecuentemente, un elemento puede ser tóxico en un determinado estado de oxidación mientras que en otro es inocuo o incluso esencial. • El segundo grupo incluye organoelementos simples, unidos a grupos alquilo y arilo. • El tercer grupo lo constituyen las metalomoléculas de elevado peso molecular que tienen un interés especial en los sistemas biológicos.
  19. 19. FACTORES QUE AFECTAN A LA ESPECIACIÓN DE METALES Los factores que determinan la especie química de un elemento determinado en el medio ambiente son la fuerza iónica, el pH y pE (potencial redox). El potencial redox determina el estado de oxidación de los elementos. En medios naturales bien oxigenados, los elementos suelen encontrarse en el estado de oxidación más alto, ya que el potencial redox del O2/H2O es más alto que el de cualquier otro par redox. En condiciones de anoxia como por ejemplo en el agua intersticial en sedimentos, aguas profundas, etc. la situación es diferente. En esta situación, puede tener lugar, mediante la acción de los microorganismos, la conversión de sulfato en sulfuros como por ejemplo HgS y CdS que precipitan y se reduce de este manera la biodisponiblidad y por tanto la toxicidad. En realidad, los únicos elementos que se unen a ligandos inorgánicos y son solubles son Ni y Co. De la misma forma que el potencial redox, el pH y la fuerza iónica del medio influyen en la existencia de unas especies u otras.
  20. 20. Especies de interés en los análisis de especiación SISTEMAS REDOX ESPECIES ALQUILADAS COMPUESTOS DE ELEVADO PESO MLECULAR Se (IV)/Se(VI) Metil-Hg, Ge, Sn, Pb, As, Metaloporfirinas* Sb, Se As(III)/As(V) Etil-Pb, As, Sb, Se Metaloproteínas Sb(III)/Sb(V) Butil-Sn Metalodrogas Cr(III)/Cr(VI) Ciclohexil-Sn Metaloenzimas Fe(II)/Fe(III) Fe(II)/Fe(III) Octil-Sn *Las porfirinas son pigmentos que se encuentran tanto en la vida animal como en la vegetal y están involucradas en la formación de muchas sustancias importantes en el cuerpo, incluyendo la hemoglobina, la cual trasporta oxígeno en la sangre.
  21. 21. ESPECIACIÓN DE ALUMINIO La toxicidad del aluminio ha sido muy estudiada y actualmente es uno de los elementos que más interesan desde el punto de vista de la especiación. En las muestras biológicas el aluminio se encuentra únicamente con valencia +3. Las formas de este elemento unido a ligandos orgánicos son mucho menos tóxicas que cuando se encuentra unido a ligandos inorgánicos. Las especies de interés medioambiental del aluminio son: Al3+, Al(OH)2 +, Al(OH)4 - y Al(OH)2 Espectrofotometría, cromatografía iónica y cromatografía en columna de intercambio iónico (Chelex-100)., ultrafiltración, diálisis, filtración con geles, HPLC.
  22. 22. ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO El arsénico se encuentra ampliamente distribuido en el medio ambiente en forma orgánica e inorgánica. Los compuestos de arsénico en las aguas aireadas y suelos son generalmente inorgánicos (principalmente arsenito, As3+) mientras que en la biomasa son orgánicos. Las formas metiladas como dimetilarsénico (DMA) y monometilarsénico (MMA) son las especies de arsénico más comunes de entre las orgánicas. La química medioambiental del arsénico es compleja, pudiendo originar numerosas especies organometálicas citadas anteriormente, que son transformadas por los organismos vivos que lo incorporan a diversas rutas metabólicas. Así, el arsénico inorgánico es reducido y biometilado por hongos, bacterias, algas y mamíferos, incluido el hombre, originándose compuestos de mono-, dimetil- y trimetilarsénico. Técnicas acopladas basadas en la cromatografía de gases o de líquidos y técnicas espectroscópicas sensibles (ETAAS, ICP-AES, ICP-MS, AFS)
  23. 23. ESPECIACIÓN DE MERCURIO •En términos generales, las especies organomercuriales son más tóxicas que el mercurio inorgánico. La toxicidad creciente de los compuestos alquilados comparados con las formas inorgánicas y la elemental del mercurio, se debe a la naturaleza lipofílica de muchos de estos compuestos, que permite su paso a través de las barreras cerebrales y su unión a grupos sulfhidrilos. La mayoría de los análisis de mercurio se llevan ahora a cabo empleando técnicas espectroscópicas debido a su elevada sensibilidad. El ICP-MS proporciona una técnica de detección muy sensible y selectiva para la especiación de mercurio. Los métodos de especiación de mercurio hasta ahora contemplan el uso de la cromatografía de gases con detector de captura de electrones (GC-ECD), de fluorescencia atómica (GC-AFS), de masas (GC-MS), ICP-MS,
  24. 24. ANALISIS DE CASOS
  25. 25. Distribución del contaminante en el perfil del suelo
  26. 26. INTERPRETACIÓN Y COMUNICACIÓN DE RESULTADOS
  27. 27. Informe de la investigación y de las hipótesis El informe de la investigación sitio tiene que describir el fundamento de la investigación, con el alcance del RPI (Revisión Preliminar de la Información) y las hipótesis formuladas como resultado del relevamiento preliminar. El fundamento de la investigación debe estar asociado a los objetivos, que deben incluir las validaciones de las hipótesis. Es necesario describir la metodología de la investigación, principalmente las técnicas de muestreo, junto con los registros de todas las observaciones realizadas en el sitio. Se debe describir el proceso de selección de las muestras para su posterior análisis e incorporar los resultados analíticos. Debe incluir una discusión de los resultados obtenidos con su interpretación y la discusión de la interpretación de los resultados y las hipótesis planteadas. Deben exponerse las conclusiones acerca de la validez de las hipótesis planteadas al igual que toda otra conclusión relevante relativa a la contaminación del sitio y a los aspectos que puedan requerir una investigación complementaria.
  28. 28. El Informe puede comprender las siguientes secciones:  Introducción;  Objetivos;  Relevamiento preliminar de información;  Descripción del sitio, hipótesis formuladas y desarrollo del modelo conceptual;  Metodologías;  Tareas de campo;  Observaciones in-situ;  Toma de muestras;  Selección de muestras para análisis e información analítica;  Discusión de los resultados y comparación con los valores de referencia (umbral/fondo);  Comparación de los resultados con las hipótesis;  Conclusiones y validez de las hipótesis;  Recomendaciones para implementar acciones adicionales. Fuentes: IRAM, 29481-5 Calidad ambiental – Calidad del suelo . Parte 5: Directivas para la investigación exploratoria de sitios urbanos e industriales con respecto a la contaminación de suelos IRAM 29482 Calidad ambiental – Calidad del suelo . Directivas para la investigación detallada de sitios urbanos e industriales con respecto a la contaminación del suelo
  29. 29. El Organismo Ambiental Nacional, ha generado un PROGRAMA DE GESTION AMBIENTAL DE SUELOS CONTAMINADOS, capaz de potenciar y articular las diversas acciones que desde los sectores público y privado se lleven a cabo, buscando una ampliación del conocimiento en este campo y una más eficiente utilización de los recursos disponibles. Este Programa está estructurado sobre tres ejes: Un componente diagnóstico el que debe dar cuenta de la existencia de procesos potencialmente contaminantes de suelos, y del estado y calidad actual de los suelos en áreas de alta probabilidad de contaminación y del reconocimiento de los suelos no alterados por contaminación; Un componente tecnológico, el que avanzará en la investigación de metodologías para el diagnóstico y el análisis y evaluación de suelos, como en la definición de técnicas para el saneamiento y recuperación de suelos, y el desarrollo de tecnologías productivas que supongan el menor riesgo de contaminación; Un componente institucional, orientado a la revisión de normativa para la protección del suelo, la elaboración de normativa específica para suelos contaminados, así como al análisis del tejido institucional que otorgue el soporte operativo y de control a las normas legales. Desde este mismo componente se deberá encarar la capacitación de recursos humanos y la generación de conciencia ambiental en el tema.
  30. 30. PROSICO Sitio Web . http://www.ambiente.gov.ar/prosico
  31. 31. Gracias Seguimos en otro archivo

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