GASO_U2T3_Contaminación y Restauración de sitios.pdf

Contaminación y
restauración de
sitios contaminados
Ingeniería minero metalúrgica
6 Semestre
Q. Jorge Alberto Durán Hidalgo

¿Qué es el suelo?
... es lo que piso cuando camino...
... y sobre lo que están construidas las casas…
... es el medio en el cual crecen las plantas
... es un bien sujeto a ser aprovechado...
... es un factor de producción...
.

Es una zona estrecha de la corteza terrestre en la que la
litosfera, hidrosfera, atmósfera y biosfera se sobrelapan.
El suelo es un espacio poroso producto de la intemperización
de las rocas y la transformación de la materia orgánica. Es
el medio sobre el cual se puede desarrollar la vegetación
natural y que representa por lo tanto el fundamento de la
vida humana y animal.
Es frágil, no renovable en escalas del tiempo humano, está
sujeto a la degradación bajo prácticas de manejo arbitrarias
Suelo

Suelo
El suelo puede plantearse como un sistema abierto, con entradas y salidas
de materia y energía. En este sentido, podemos considerar que está
constituido por tres fases:
- Fase sólida: está formada principalmente por partículas minerales
provenientes del fraccionamiento de rocas y por componentes
orgánicos procedentes de los restos de plantas y animales que se
integran. Ambos están en contacto, dejando una serie de espacios
vacíos (poros, cámaras, galerías, grietas u otros) que determinan la
porosidad del suelo.
- Fase líquida: está formada por agua, la cual queda retenida en parte de
los poros del suelo. Puede llevar iones y sustancias en solución o
suspensión.
- Fase gaseosa: es la atmósfera del suelo, localizada en aquellos poros
que no están llenos de agua. Permite la oxigenación del suelo.

Funciones
ecológicas del suelo
Soporte de
infraestructura,
depósito de desechos
Lugar en el que
crecen las plantas
Habitat para
los organismos
regulador del
ciclo hidrológico
Transformador,
filtro y
amortiguador
Sistema de reciclaje
de nutrientes

Los suelos realizan las distintas funciones a través de los
procesos que ocurren en ellos:
Función Proceso
Filtro y amortiguador Intercambio iónico,
Regulación del ciclo hidrológico Formación de estructura, infiltración
Aporte de nutrimentos Mineralización, intemperismo
Los procesos generan rasgos particulares en los suelos, los cuales
quedan ‘archivados’ en el perfil del suelo:
Los suelos también representan documentos históricos de la
evolución del paisaje y de las condiciones climáticas.

Factores de formación del suelo
Material parental(rocas)
Clima
Relieve
Actividad de los organismos
La capacidad de los suelos de realizar las diversas
funciones depende de sus características.
Tiempo

De las diferencias locales de los factores resultan suelos distintos con
características diferentes.
roca

Características de los suelos
Los suelos naturales representan un entorno microscópico y
macroscópico caracterizado por dinámicas físicas, químicas y
biológicas. Los minerales, derivados de las rocas, aparecen en
diferentes estados de evolución dependiendo de cómo les ha
afectado el proceso de alteración, transporte y
sedimentación. Su naturaleza también dependerá del tipo de
roca madre.

ELEMENTO PESO (%) EN ROCAS PESO (%) EN SUELOS
Aluminio (Al) 823 72
Calcio (Ca) 414 24
Hierro (Fe) 563 26
Magnesio (Mg) 233 9
Oxígeno (O) 4,640 490
Potasio (K) 209 15
Silicio (Si) 2,815 310
Sodio (Na) 236 12
Total 9,933 958

la estructura típica de un suelo en forma de terrazas, también
denominado suelo laterítico.
Existen dos factores que determinan la geoquímica de los
suelos:
- Mineralogía y composición química de los suelos.
- Materia orgánica en ellos contenida.

Constituyentes inorgánicos del suelo
La alteración de las rocas situadas en la capa superficial de la
Tierra, de composición mineralógica y características
diversas, provoca la disgregación o fragmentación
(meteorización física) y la transformación de los minerales
que contienen (meteorización química).
Los procesos de alteración (físicos, químicos y biológicos)
actúan de forma simultánea, facilitando la formación de un
conjunto de materiales de diferente naturaleza, medida y
hasta procedencia.

Constituyentes inorgánicos del suelo
El grupo de los silicatos recibe también el nombre de
minerales primarios, ya que derivan directamente de la
roca madre y no se han formado como resultado de los
procesos químicos que suelen acompañar a la erosión, a
diferencia de los minerales no silicatados, formados
como resultado de la alteración de los suelos

Minerales silicatados
Los silicatos forman una extensa familia, no en vano
constituyen el 95% en peso de los materiales presentes
en la corteza terrestre.
La clase de los silicatos es la más rica en especies minerales.
En todos ellos, la estructura cristalina se caracteriza por
un poliedro de coordinación que es un tetraedro regular.
Cada átomo de silicio se coordina con 4 átomos de
oxígeno formando la unidad estructural [SiO4]. Los
enlaces covalentes que presenta son de alta energía, lo
que explica su estabilidad.

Minerales silicatados
El término "arcilla" se utiliza en mineralogía para designar a un
conjunto de minerales que poseen un tamaño de partícula
pequeño y que pertenecen a un grupo determinado de
silicatos: los filosilicatos.
Los grupos de minerales arcillosos de más interés son:
caolinitas, esmectitas, vermiculitas, arcillas micáceas y
cloritas.

Minerales no silicatados
Además de los minerales silicatados,
existen otros componentes
inorgánicos, de importante
significación en el suelo,
denominados minerales no
silicatados:
- En suelos de medios áridos y
semiáridos se presentan carbonatos
(CO3
2-) y sulfatos (SO4
2-) en
cantidades importantes,
especialmente la calcita y el yeso.

- Los cloruros (Cl-), principalmente la halita, los sulfatos
sódicos (Na2SO4), tenarlita y mirabilita y el sulfato
magnésico (MgSO4) o la epsomita, están presentes en
suelos que sufren salinidad.
- Los fosfatos (PO4
3-) y nitratos (NO3
2-) tienen una presencia
muy escasa en el suelo. Suelen ser incorporados al suelo
en forma de abonos.

- Los óxidos e hidróxidos de hierro son también importantes
y participan en la coloración del suelo. Los óxidos e
hidróxidos de aluminio y de otros minerales, sin embargo,
están poco presentes y tienen escasa importancia

Constituyentes orgánicos del suelo
La materia orgánica en el suelo puede tener diversas
procedencias, entre las que cabe destacar:
a) Restos y residuos de plantas y animales: biomasa
incorporada de forma natural procedente de cualquier
ecosistema, materiales de origen orgánico aportados por
el hombre a los agrosistemas (estiércol, restos de
cosechas) o productos resultantes de síntesis industriales
(productos fitosanitarios).

Constituyentes orgánicos del suelo
b) Descomposición de los tejidos orgánicos por acción
mecánica de la fauna y los microorganismos.
c) Reorganización de algunos productos de la degradación,
con síntesis microbiana de nuevos componentes orgánicos.

La materia orgánica fresca
La materia orgánica fresca representa del 5 al 20% del total de
la materia orgánica del suelo. Su presencia disminuye a
medida que se profundiza en el perfil, pasando a su vez el
humus a ser la fracción dominante. La biodegradabilidad de
la materia orgánica fresca y su transformación en humus
varía mucho en función del tipo de cada uno de sus
principios constituyentes (glúcidos, compuestos
nitrogenados y compuestos lipídicos).

El humus
El humus, en sentido amplio, está compuesto por una mezcla
de materiales orgánicos:
- Sustancias no húmicas. Materia lábil, en proceso de
descomposición y humificación. Se consideran los azúcares,
aminoácidos, polisacáridos, proteínas, etc.
- Sustancias húmicas (humus en sentido estricto).
El humus, así definido, contribuye enormemente a aumentar la
fertilidad y estabilidad estructural de los suelos, gracias a su
capacidad para adsorber nutrientes y agregar partículas

CARACTERIZACIÓN
Es un cuerpo natural que caracteriza de acuerdo a:
Propiedades morfológicas
Horizontes: A: orgánico
B: mineral
C: roca alterada

CARACTERIZACIÓN
Propiedades físicas:
Color
Textura: arena, limos, arcilla
Espacio poroso
Propiedades químicas:
pH: acidez
Cantidad de nutrientes

CLASIFICACION
Horizontes: A: orgánico
B: mineral
C: roca alterada

Edafología
Para realizar un estudio del suelo,
éste debe hacerse en toda su
amplitud, desde las capas más
profundas a partir del material
originario, hasta las más
superficiales, que son las que
reciben los materiales que se
incorporan externamente al suelo.
Los aspectos y los ámbitos de
estudio a considerar en cada fase
se muestran a continuación:

FASES ASPECTOS ÁMBITO DE ESTUDIO
SÓLIDA Distribución de partículas minerales según tamaño Textura
Componentes inorgánicos Meteorización
Procesos de transporte
Mineralogia
Superfície específica
Componentes orgánicos Composición
Procesos de transformación y de transporte
de estos componentes
Organización Estructura: forma de agregarse las partículas y
espacios de huecos
Densidad del suelo
INTERFASE
SÓLIDO-
LÍQUIDO
Interacción suelo-agua Reacciones de superficie
LÍQUIDA Agua del suelo Estados energéticos del agua
Movimientos del agua
Régimen de humedad
Exceso de agua Procesos de hidromorfismo
GASEOSA Aireación del suelo Composición de la fase gaseosa
Humedad del aire
Flujo de aire

Propiedades fisicas
Las propiedades físicas del suelo
están condicionadas por la masa
total del mismo. Son una función
de sus componentes tanto en lo
que se refiere al tamaño como a
su naturaleza: por ello, una de
las propiedades más influyentes
es la distribución por tamaños
de las partículas edáficas.

Propiedades físicas
Textura
La fracción mineral se puede estudiar
en función de los tamaños de sus
partículas; éstos pueden ir desde
fragmentos de roca de más de un
metro, hasta partículas menores de
un micrómetro. Basándose en este
aspecto, la textura es una expresión
sintética de las características del
suelo, dependientes del tamaño de
las partículas

Propiedades fisicas
GRANULOMETRÍA
DENOMINACIÓN
FRACCIONES
Denominación Diámetros aparentes ( mm)
USDA completa Arena muy gruesa USDA 1000< Æ <2000
Arena gruesa USDA sentido
estricto
500< Æ <1000
Arena media USDA 250< Æ <500
Arena fina USDA sentido estricto 100< Æ <250
Arena muy fina USDA 50< Æ <100
Limo USDA 2< Æ <50
Arcilla Æ <2

Propiedades fisicas
Estructura
La estructura del suelo es el
resultado de la organización
espacial de las partículas
elementales, arena, limo y arcilla,
en unidades compuestas de
medida más grande, llamadas
agregados.
La estructura es el resultado de
interacciones físico-químicas
entre las arcillas y los grupos
funcionales de materia orgánica.

Propiedades fisicas
La determinación y forma de los agregados resulta bien
conocida y se realiza de forma visual sobre el terreno
Estructuras más comunes de los
suelos

Propiedades fisicas
Porosidad
El volumen total de una muestra no alterada de suelo.

Propiedades fisicas
Permeabilidad
Una característica asociada a la
porosidad es la permeabilidad o
facilidad que tiene el suelo para
dejarse penetrar por los fluidos. No
sólo los valores absolutos de
porosidad bastan para estimar la
permeabilidad del suelo, sino también
algunos otros factores como la
geometría del sistema poroso.

Propiedades fisicas
Consistencia
La resistencia mecánica de un suelo a la deformación y a fluir
bajo la acción de fuerzas mecánicas depende de su
contenido de humedad. La consistencia expresa el estado
físico de un suelo a un contenido dado de humedad. Se
debe a las fuerzas de cohesión y es consecuencia de la
estructuración

Propiedades fisicas
La consistencia incluye propiedades tales como:
- Compacidad: Hace referencia a que las partículas estén
próximas y fuertemente unidas unas con otras.
- Dureza: Es la consistencia en seco y expresa la fragilidad
de un agregado.
- Friabilidad: Es la consistencia en húmedo y expresa la
resistencia que ofrece el material bajo una determinada
presión.
- Plasticidad: Expresa la facilidad del material para ser
moldeado.
- Adhesividad: Es el resultado de la tensión superficial y
expresa la capacidad para adherirse a las superficies.

Propiedades fisicas
Propiedades térmicas
Las condiciones de temperatura y humedad
del suelo determinan lo que se ha dado en
llamar el clima del suelo. La temperatura
es, en cada momento, el resultado de las
aportaciones caloríficas, la principal de las
cuales es la energía solar. Puesto que la
radiación solar es intermitente por el
efecto día-noche y variable a lo largo del
año, la temperatura del suelo sufrirá de
importantes fluctuaciones.

Propiedades fisicas
Dinámica del agua en el suelo
El ciclo del agua en el suelo hace referencia a la aportación,
perdida y variación de la reserva, como parte del ciclo
hidrológico del agua en la biosfera. El suelo es el principal
suministrador de agua para las plantas, por su capacidad
para almacenarla e ir cediéndola a medida que se
requiere. El agua que entra en el suelo circula por el
espacio de huecos y pasa a ocupar total o parcialmente
los poros, donde puede quedar retenida.
El agua, una vez en el terreno, puede atravesar la superficie
en un proceso denominado infiltración, que permite
aumentar la reserva.

Propiedades fisicas
Suelo con capa freática próxima a la superficie

Propiedades fisicas
Dinámica de la atmósfera del
suelo
El aire del suelo tiene una
composición que difiere un tanto
de la composición del aire
atmosférico. Así, mientras el
contenido en nitrógeno es el
mismo, en el suelo existe una
concentración más alta de CO2 y
más pequeña de O2, que en el caso
atmosférico

Propiedades fisicas
AIRE ATMOSFÉRICO
(%)
AIRE DEL SUELO (%)
O2 21 15-20
N2 78 78-80
CO2 3 0,2-5
Vapor de H2O Variable Saturado
Otros gases 1 Variable
Diferencias de composición entre el aire atmosférico y el aire edáfico.

Propiedades fisicoquímicas
Las propiedades fisicoquímicas son las que afectan a los
fenomenos de superficie, especialmente a la interfase
sólido-líquido.

Horizontes:
A: orgánico
B: mineral
C: roca alterada

El intercambio iónico
El intercambio iónico es el máximo responsable de los
procesos químicos que ocurren en el suelo. Tiene lugar
al entrar en contacto la fase sólida (coloidal) del suelo
con una solución acuosa, donde las especies catiónicas
presentes en la fase líquida pueden ser captadas por la
sólida, liberándose a la vez otros cationes que
inicialmente se encontraban asociados. Por parte del
suelo afecta a las partículas de carga eléctrica: arcillas,
materia

Reacción y pH del suelo
La reacción de un horizonte
de un suelo hace
referencia al grado de
acidez o basicidad del
horizonte y se expresa
generalmente mediante un
valor de pH.

Propiedades fisicas
La acidez del suelo es una propiedad importante por su
repercusión en determinados procesos y en la evolución
del suelo. Las propiedades físicas del suelo se ven
afectadas tanto en condiciones de acidez como de
alcalinidad; en ambos casos extremos se puede provocar
una dispersión de coloides con destrucción de la
estructura. La solubilización y precipitación, así como la
movilización y disponibilidad de elementos nutritivos o
tóxicos, son condicionados por el pH del medio.

Propiedades Quimicas
Salinidad del suelo
En el suelo pueden darse una serie de componentes
salinos, caracterizados por su elevada solubilidad en el
agua, como son:
- Los cloruros de sodio o de magnesio y en mucha
menor proporción, el de calcio o de potasio.
- Los sulfatos sódicos y magnésicos.
- En algunos casos bicarbonatos, carbonatos y nitratos.

Propiedades Quimicas
La acumulación de estas sales solubles
produce el fenómeno de
salinización del suelo y el hecho
de que el suelo las tenga salinidad.
Los suelos en los que se produce
esta acumulación de sales -más
solubles que el yeso-, suficiente para
interferir en el crecimiento de la
mayoría de cultivos y otras plantas
no especializadas, se denominan
suelos salinos.

Propiedades Biológicas
El suelo constituye también un conjunto de hábitats para
los seres vivos. Muchos microorganismos y animales
realizan todo su ciclo vital en el suelo, del cual obtienen
todo lo necesario. Para los vegetales superiores
constituye un soporte donde desarrollar sus raíces y
encontrar los nutrientes necesarios para su metabolismo.
Por su tamaño, los organismos del suelo pueden pertenecer
a :
- La macrofauna (de 6 a 200 mm).
- La mesofauna (de 200-6.000 mm).
- Los microorganismos (<200 mm).

Propiedades Biológicas
Los organismos edáficos
tienen además efectos
positivos para las
propiedades físicas del
suelo, ya que favorecen
su estructuración,
pueden descomponer
sustancias orgánicas
tóxicas, etc.

Propiedades
La profundidad
Las clasificaciones encaminadas a evaluar la potencialidad
agrícola del suelo utilizan como uno de los criterios
importantes la profundidad efectiva del suelo -aquella
que puede ser explorada por las raíces.

Propiedades
El color
El interés por describir y estudiar el color del suelo
reside en el hecho de que es una propiedad que
suministra información cualitativa indirecta sobre las
características y el comportamiento de éste

Propiedades
Existen para su estudio diferentes clasificaciones, la más
empleada es el código Munsell, que define un espacio
tridimensional de color, las coordenadas del cual son:
- El matiz: longitud de onda dominante de la radiación
reflejada por el suelo o color espectral dominante.
- El brillo: o grado de claridad o oscuridad relativa del color,
comparado con el blanco absoluto.
- El croma: o saturación cromática que expresa la pureza
relativa del color. Una pureza baja del color supone una
dominancia

Contaminación de suelo
Se considera un suelo contaminado aquel en el que se encuentran
sustancias a concentraciones superiores a las normales, y que
suponen un riesgo para el ecosistema y/o la salud de las personas.

La degradación química del suelo, que se puede deber a varias
causas: pérdida de nutrientes, acidificación, salinización,
sodificación y aumento de la toxicidad por liberación o
concentración de determinados elementos químicos.

La erosión es otro aspecto a tener en cuenta debido a la
pérdida selectiva de materiales del suelo. Por la acción del
agua o del viento, los materiales de las capas superficiales van
siendo arrastrados; si el agente es el agua, se habla de erosión
hídrica, y para el caso del viento, se denomina erosión eólica.

Clasificación de los contaminantes
La forma de organizar los contaminantes es agrupándolos según su
reactividad y modo de presentarse. Los principales grupos de
contaminantes son:
1. Metales pesados.
2. Plaguicidas y herbicidas.
3. Compuestos orgánicos volátiles (VOC's) derivados del petróleo.
4. Policlorobifenilos (PCB's).
5. Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH).
6. Nutrientes.
7. Contaminantes radiactivos.
8. Contaminantes inorgánicos.
Todos estos contaminantes tienen el potencial de producir afecciones
a la salud de las personas y al medio ambiente.

Las formas de contaminación con un origen antropogénico
común se pueden clasificar en:
Superficial: deriva de una acumulación de residuos sólidos o
líquidos, vertidos de forma accidental o voluntaria en el
terreno. De esta manera, se genera una infiltración de los
contaminantes por lixiviación a las capas interiores del suelo o
un arrastre superficial por las aguas de escorrentía.
Subterránea: se corresponde con el caso típico de
enterramiento de residuos, generalmente aprovechando
escombreras, zanjas, canteras abandonadas, etc. Su localización
es realmente compleja, teniendo como indicio aparente el
cambio de textura superficial del terreno.
Clasificación de los contaminantes

Tipos de contaminación
Contaminación difusa: es aquella en la que no existe un
foco concreto de contaminación del suelo, sino que se
manifiesta de forma extensiva. Normalmente se trata de
contaminaciones de escasa concentración, pero de grandes
volúmenes absolutos. Las principales fuentes son la deposición
atmosférica y el uso diseminado de productos o reactivos
como los pesticidas.

Tipos de contaminación
Contaminación puntual: es aquella originada a partir de un
espacio concreto. Es una contaminación focalizada, con un
núcleo emisor desde el que, a través de diferentes vías, pueden
movilizarse los contaminantes a otros elementos del medio.

Contaminación del suelo por metales
pesados
Los metales pesados son elementos naturales originarios de
la corteza terrestre. Se encuentran normalmente depositados
formando parte de las rocas, los sedimentos o el suelo en sus
formas químicas más estables. Como tales, no pueden ser
creados o destruidos, sino simplemente movilizados entre
compartimentos ambientales.

El contenido de metales pesados en suelos, debería ser
únicamente función de la composición del material original y
de los procesos edafogenéticos que dan lugar al suelo. Sin
embargo, la actividad humana incrementa el contenido de
estos metales en el suelo en cantidades considerables, siendo
ésta, sin duda, la causa más frecuente de las concentraciones
tóxicas.
pesados

Ag fotografía, conductores eléctricos, soldadura, galvanización, acuñación, baterías, catalizadores.
Al: construcción, transporte, envases, industrias eléctrica y farmacéutica.
As
medicina, veterinaria, aleaciones, pirotecnia, esmaltes, agente depilador, insecticidas, pigmentos,
pintura, productos electrónicos, tintes.
Cd galvanización, pigmentos, baterías, aleaciones de bajo punto de ebullición.
Co aleaciones, pigmentos, esmaltes, barnices, galvanización.
Cr metalurgia, materiales refractarios, galvanización, curtidos, pinturas, conservación de madera,
industria química.
Cu industrias eléctrica y automovilística, construcción, fontanería, latón, algicidas, conservación de
madera.
Fe industrias del hierro y acero.
Hg
producción de cloruro y sosa cáustica, insecticidas, industrias farmacéutica y metalúrgica,
odontología, catalizador en producción de polímeros sintéticos.
Mn metalurgia, baterías, industria química, cerámica.
Mo metalurgia, pigmentos, catalizadores, fabricación de vidrio, aditivo en aceites y lubrificantes.
Ni metalurgia, baterías, equipos solares, galvanización, catalizador en la producción de aceite
combustible.
Pb baterías, gasolina, pigmentos, munición, soldadura, pintura, industria automovilística.
Sb plásticos, cerámica, vidrios, pigmentos, productos químicos incombustibles.
V metalurgia, catalizadores, pigmentos.
Zn aleaciones, bronce y latón, galvanización, baterías, pintura, productos agrícolas, cosméticos y
medicinales.
pesados

Los metales pesados incorporados al suelo pueden seguir
cuatro diferentes vías:
- Pueden quedar retenidos en el suelo, ya sea disueltos en la
solución del suelo o bien fijados por procesos de adsorción,
complejación y precipitación.
- Pueden ser absorbidos por las plantas y así incorporarse a
las cadenas tróficas.
- Pueden pasar a la atmósfera por volatilización.
- Pueden movilizarse a las aguas superficiales o subterráneas.
pesados

Los principales aspectos ambientales causantes de la
contaminación por metales en los suelos se resumen a
continuación:
- Generación de productos químicos agrícolas y lodos
industriales.
pesados

- Actividades de minería y fundición. El proceso de minería
implica la extracción de las menas, el procesado preliminar, la
evacuación de los residuos y el transporte de los productos
semi-procesados. Todas estas operaciones pueden producir
una contaminación localizada de metales. El polvo originado
puede ser depositado en los suelos a muchos kilómetros de
distancia. En áreas mineras, las capas superiores de suelos
minerales presentan concentraciones elevadas de cobre,
níquel, arsénico, selenio, hierro y cadmio.
pesados

- La generación de electricidad y otras actividades industriales.
La combustión de carbón es una de las principales fuentes de
deposición de metales en suelos. Las centrales térmicas de
combustión de petróleo pueden ser fuentes de plomo, níquel
y vanadio.
pesados

Las mayores fuentes industriales de metales incluyen fábricas
de hierro y acero que emiten metales asociados con las
menas de hierro, como el níquel. Las fábricas de baterías
pueden emitir cantidades considerables de plomo. Los
metales asociados con áreas altamente industrializadas,
incluyen arsénico, cadmio, cromo, hierro, níquel, plomo, zinc y
mercurio.
pesados

- Producción de residuos urbanos. Aproximadamente el 10%
de la basura está compuesta de metales. Uno de los
problemas más serios de las sociedades modernas es cómo
deshacerse de este volumen de basuras. Las dos alternativas
son enterrar o incinerar. El enterramiento puede contaminar
las aguas subterráneas, mientras que la incineración puede
contaminar la atmósfera al liberar algunos de los metales
volátiles.
pesados

Desde el punto de vista antropogénico, las emisiones a la
atmósfera de metales pesados se producen básicamente por
actividades de minería, refinado y quema de combustibles
fósiles. Asimismo, merecen una mención especial las
fundiciones y altos hornos, que emiten partículas tóxicas con
elevados contenidos metálicos, a pesar de utilizar tecnologías
de tratamiento como los precipitadores electrostáticos.
pesados

El trasvase de los metales desde sus yacimientos naturales a
la industria ocasiona el transporte de grandes cantidades de
metales en tiempos geológicos muy cortos, generando
residuos que se transforman y emiten a la atmósfera, aguas o
a la biosfera, en general, al medio ambiente humano en
concentraciones muy superiores a los niveles naturales.
pesados

La minería, además, favorece la meteorización y alteración
acelerada de los metales. La metalurgia y siderurgia provocan
la liberación de residuos metálicos a la atmósfera y las aguas,
en forma de especies disueltas o partículas metálicas.
pesados

El impacto ambiental de un contaminante no sólo depende de
sus características, sino también de la capacidad de carga del
medio. Es decir, la sensibilidad de los suelos a la agresión de
los agentes contaminantes va a ser diferente dependiendo de
una serie de propiedades edáficas tales como el pH, textura,
contenido en materia orgánica, capacidad de intercambio
catiónico, etc
Disponibilidad de los metales pesados
en el suelo

El problema más importante
asociado a la contaminación por
metales pesados es que éstos no
son biodegradables ni pueden ser
eliminados del medio ambiente. A
diferencia de los residuos orgánicos
urbanos, que reducen con el tiempo
y la dilución su potencial tóxico,
pudiéndose reciclar de forma
natural, el único recurso para los
metales pesados es inmovilizarlos en
áreas de la corteza terrestre ajenas
a los ecosistemas vivos.
Riesgo de contaminación biológica por
metales pesados

El concepto de bioacumulación se refiere a la acumulación
de contaminantes en los organismos, y el índice de
bioacumulación, expresa la relación entre la cantidad de
un contaminante en el organismo y la concentración de ese
contaminante en el suelo.
Riesgo de contaminación biológica por
metales pesados

Impactos mineros
Los impactos ambientales producidos por las minas se
dividen en:
- Atmosféricos.
- Paisajísticos.
- Hidrológicos.
- Edáficos.
- Faunísticos.
- Florísticos.

Impactos mineros
Respecto a los efectos edafológicos o sobre el suelo es donde los
impactos son más notorios. Se producen como consecuencia de la
eliminación o modificación profunda del suelo para la explotación. Los
suelos que quedan tras una explotación minera son todo tipo de
materiales deteriorados, productos residuales de las extracciones,
escombreras de estériles, etc, por lo que presentan graves problemas para
el desarrollo de una cubierta vegetal, siendo sus características más
notables las siguientes:
- Clase textural desequilibrada. Las operaciones mineras,
generalmente producen un selección en el tamaño de las partículas,
quedando materiales homométricos. Frecuentemente abundan los
materiales gruesos, a veces sin apenas fracción menor de 2 mm.

Impactos mineros
Ausencia o baja presencia de estructura edáfica. Se debe a la
escasez de componentes coloidales, especialmente de los orgánicos.
Dada la carencia de materiales coloidales y la ausencia de actividad
biológica, las partículas quedan sueltas o forman paquetes masivos o
estratificados.

Impactos mineros
Propiedades químicas muy anómalas. Los suelos de mina son
medios que pueden presentar situaciones extremas en los principales
parámetros químicos. En general se trata de sistemas que han sufrido una
oxidación intensa y acelerada, lo que lleva consigo una abundante
liberación de H+ (casi todas las reacciones de oxidación son
acidificantes), que hacen descender intensamente el pH del suelo (<3).
- La presencia de condiciones de acidez crea un ambiente hiperácido e
hiperoxidante en el que se produce un intenso ataque de los minerales.
Así mismo, aparecen especies iónicas características de estos ambientes
que son altamente tóxicas para los organismos acuáticos o terrestres
Al+3, Fe+2, Mn+2, Pb+2, Cu+2, Zn+2. En definitiva, todo ello hace que el
medio no sea apto para el desarrollo de los organismos (y por ello muy
difícilmente edafizable).

Impactos mineros
Escasez o desequilibrio en el contenido de los nutrientes
fundamentales.
Dado que la actividad biológica está fuertemente reducida. Se presentan
fuertes carencias de los principales elementos biogénicos: C, N y P.

Impactos mineros
- Ruptura de los ciclos biogeoquímicos. Debido a que en los
procesos mineros se suele eliminar los horizontes superficiales, que son
precisamente los biológicamente activos.

Impactos mineros
Baja profundidad efectiva.
El posible suelo (mejor se diría, protosuelo) tiene un espesor muy
limitado.

Impactos mineros
Dificultad de enraizamiento. Como consecuencia de la extrema
delgadez del suelo las raíces sólo pueden desarrollarse en la fina capa
superficial.
Baja capacidad de cambio. Producida por la ausencia de materia
orgánica evolucionada y la escasez de fracción arcilla.

Impactos mineros
Baja retención de agua.
Debido a las ausencias de los materiales dotados de propiedades
coloidales citados en el punto anterior, y también por efecto de la ausencia
de estructura.
Presencia de compuestos tóxicos, que impiden o cuando menos
dificultan la rápida colonización de los depósitos.

INVESTIGACIÓN DEL EMPLAZAMIENTO
POTENCIALMENTE CONTAMINADO
Importancia de la planificación
La planificación es un elemento fundamental en la investigación de
emplazamientos potencialmente contaminados.

Una forma eficaz de conocer a fondo la situación del
emplazamiento es a través de un reconocimiento preliminar
consistente en una visita al emplazamiento en la que se
recogen un conjunto de informaciones básicas del mismo:
- resumen de datos históricos;
- descripción del emplazamiento;
- tipos de contaminantes; y,
- existencia de residuos, tipo de terreno, actividades
implicadas, características del entorno próximo y entrevistas
con el personal.

El objetivo general de la investigación consiste en la
caracterización del suelo potencialmente contaminado en un
emplazamiento, así como la redacción del proyecto de
recuperación en el que se contemple el grado de
descontaminación a alcanzar, y la técnica a aplicar, escogida
entre las diversas alternativas viables.

Estudio preliminar para la investigación de
emplazamientos potencialmente contaminados
1.Operaciones y procesos históricos y actuales del
emplazamiento
2.Inspección interna y externa del emplazamiento
3.Revisión de los datos ambientales existentes
4.Datos físicos y químicos de los compuestos
potencialmente contaminantes

Caracterización del emplazamiento
La caracterización del emplazamiento tiene como finalidad
recopilar la mayor información posible de la zona
potencialmente contaminada. En referencia a la información
geológica, debe abarcar aspectos sobre:
- estratigrafía;
- litología;
- geología estructural; e,
- hidrogeología del emplazamiento.

Plan de muestreo e investigación del suelo
contaminado
Muestreo de suelos y sedimentos
Predicción de la evolución y dispersión de la contaminación,
modelización
Análisis de riesgos

TÓXICO ANALIZADO PLOMO BTX PCB's
Origen en emplazamiento pinturas, tráfico intenso disolventes
transformadores, fluidos y
lubricantes
Problemática del tóxico
probablemente
cancerígeno
veneno con efectos
tóxicos agudos, etc
probablemente
cancerígeno
Aparición en
emplazamiento
zona 1 zonas 1, 2 zona 4
Uso futuro previsto industrial industrial equipamiento urbano, jardines
Comparación con NIVEL
riesgo Xi muestreo / C
humana tóxica.
Xi < C hum tóx Xi > C hum tóx Xi = C hum tóx
Origen de la
contaminación
superficial superficial profunda
Exposición no significativa/no existe significativa ref. nivel no significativa/no existe
Caracterización del
riesgo
no existe riesgo riesgo medio riesgo bajo

Técnicas de recuperación de suelos
Al conjunto de operaciones que se llevan a cabo con el
objetivo de controlar, disminuir o eliminar los contaminantes
y sus efectos se le conoce como tratamiento y recuperación
de suelos contaminados.

Ante un suelo contaminado y antes de emprender cualquier
tipo de actuación, debe llevarse a cabo un estudio de
viabilidad. Este estudio debe contemplar:
- Datos de otros estudios relevantes al uso.
- Análisis de riesgos.
- Alternativas de recuperación.
- Coste económico de la recuperación.

ALTERNATIVAS
1. No recuperación
Si la solución considerada es la de no recuperar el suelo
contaminado, el suelo deberá ser caracterizado y registrado
como contaminado, circunstancias que limitarán sus posibles
usos futuros.

ALTERNATIVAS
2. La contención o aislamiento de la contaminación
El criterio que se sigue en este caso es el de tomar una serie
de medidas que impidan que el proceso de degradación vaya
a más, y en según que caso procurar reducirlo.

ALTERNATIVAS
3. Recuperación
Una vez aceptada la necesidad de que el suelo ha de ser
recuperado, deben estudiarse las técnicas más indicadas según
el caso.
La adecuación de la técnica escogida se hará sobre la base del
resultado perseguido, que a su vez debe contemplar como
condicionantes: las normativas existentes, la calificación de los
usos del suelo (agrícola, ocio, etc.) y el coste económico.

De acuerdo con el plan de recuperación adoptado, podrán
encontrarse dos grandes grupos de tratamiento:
- Ex-situ. Eliminación de los contaminantes previa movilización
y traslado del suelo a centros de tratamiento.
- In-situ. Eliminación de los contaminantes sobre el terreno.

Tratamientos para la contención o
aislamiento de la contaminación
Si la solución pasa por la contención o aislamiento de los
agentes contaminantes en el suelo, las diferentes posibilidades
de actuación serán:
POSIBILIDADES
1.Aislamiento
Consiste en limitar el desplazamiento horizontal del agente
contaminante mediante barreras físicas a nivel superficial y
subterráneo. Como barreras pueden emplearse muy diversos
materiales: paredes de cemento, lodos bentoníticos, pantallas de
hormigón, etc. La medida es de carácter temporal y viene condicionada
por las propiedades del suelo (pendiente, profundidad, etc.) y la
facilidad de movilidad de los contaminantes.

POSIBILIDADES
2. Reducción de los volatilizados
Son diferentes técnicas dirigidas a reducir la emisión de compuestos orgánicos volátiles por
parte del suelo contaminado. Entre ellas podemos encontrar el sellado de la cubierta del
suelo mediante algún material aislante (cemento, asfalto, arcillas, etc.) o la reducción de la
porosidad del suelo mediante saturación por agua.
De nuevo, se está ante una solución de carácter temporal cuya eficacia dependerá de las
características del suelo y del agente contaminante (en este caso su carácter volátil).
3. Drenaje y eliminación de lixiviados
Se lleva a cabo para evitar que las sustancias contaminantes alcancen la capa freática de las
aguas subterráneas.
Funciona a modo de recogida de lixiviados en los vertederos controlados de RSU.
Tratamientos para la contención o
aislamiento de la contaminación

Tratamientos para la recuperación
de suelos contaminados
Tal y como se ha mencionado, existen dos grandes categorías
en la recuperación de suelos contaminados:
a) Tratamientos in-situ: técnicas de actuación contra la
acción contaminante sin movilizar el suelo del terreno.
b) Tratamientos ex-situ: técnicas de recuperación del suelo
contaminado en instalaciones especiales, previa excavación y
traslado de su ubicación original.

VENTAJAS INCONVENIENTES
- El bajo impacto
ambiental.
- Son más fáciles de
aplicar.
- El coste económico
es más bajo.
- Los resultados son hasta cierto punto inciertos.
- Son técnicas en fase de experimentación.
Tratamientos in-situ
Las ventajas e inconvenientes de los tratamientos in-situ
son:

TÉCNICAS DETRATAMIENTO IN-SITU
1. Biodegradación
Consiste en la descomposición, mediante procesos biológicos, de sustancias
peligrosas en sustancias inocuas. Dichos procesos suelen consistir en la aplicación
de microorganismos en el suelo, adecuado a la especie microbiana aportada según
el tipo de contaminante en cuestión.
La técnica cuenta no obstante con numerosas limitaciones: la práctica puede traer
consigo la producción de otras sustancias igualmente tóxicas, puede existir una
falta de adaptación de las especies de microorganismos que son inyectados en el
suelo, etc.

1. Biodegradación

2. Degradación química
Técnica basada en la degradación química del contaminante mediante adición de productos
químicos.
Las reacciones químicas que pueden tener lugar pueden ser: oxidación (ya sea con oxígeno o
con otros agentes contaminantes), reducción (mediante agentes reductores) y polimerización
de compuestos orgánicos (mediante la adición de hierro y sulfatos).
La técnica consiste en inyectar el reactivo en el suelo y luego mezclarlo mecánicamente.
La eficiencia del proceso vendrá determinada por: el tipo de contaminante y las características
del suelo y la existencia de contaminantes que tras la reacción química proporcionen
productos más tóxicos aún.

3. Lavado
Proceso consistente en la disolución de las sustancias contaminantes mediante la
incorporación de una mezcla de agua y productos solubilizantes. El producto
solubilizado es recogido mediante drenes y eliminado del perfil. La naturaleza del
aditivo añadido al agua dependerá del contaminante en cuestión.
El proceso puede venir condicionado por sustancias desconocidas que interfieran
por unas características del terreno que no favorezcan alguna de las etapas de
lavado (baja permeabilidad del perfil, dificultad de drenar el producto resultante,
etc.).

3. Lavado

4.Aireación
Tratamiento basado en el movimiento a través del perfil de gases inyectados, tras generarse
por bombeo una diferencia de presión, y arrastre de las sustancias contaminantes que son
evacuadas por el pozo de extracción para su liberación o tratamiento.
Los aspectos a considerar en este tipo de aplicación son las propiedades físico-químicas del
contaminante, las características del suelo y las condiciones del emplazamiento.
La técnica ofrece numerosas ventajas: facilidad de puesta en práctica, mínimo impacto
ambiental y coste reducidos.

4.Aireación

5. Solidificación
Técnica fundamentada en la incorporación en el suelo de un medio de fijación (cemento, cal,
etc.), que crea con el suelo una masa endurecida de baja permeabilidad, en la que se
inmovilizan los contaminantes.
El proceso vendrá controlado por: el tipo de suelo, la proporción de determinados
compuestos en el suelo (materia orgánica, aceites y grasas), el tipo de fijador y los
contaminantes (y el potencial contaminante de los productos resultante de su degradación).
El tratamiento cuenta también con restricciones legales (que limitan el uso de determinados
fijadores) y de impacto ambiental.

5. Solidificación

6.Vitrificación
Es una técnica consistente en fundir el suelo (y sus contaminantes) en una matriz vítrea,
mediante la creación de un campo eléctrico entre dos electrodos enterrados. El terreno
ejerce entonces una resistencia al paso de la corriente, hecho que genera una subida de
temperatura y acaba fundiendo el suelo.

TÉCNICAS DE TRATAMIENTO IN-SITU
7. Fitoenmienda
Consiste en cultivar árboles y plantas adecuadas al tipo de contaminación que
padece el terreno. Dichos cultivos ejercen entonces como extractantes de las
sustancias contaminantes, mediante la captación de estas sustancias siguiendo las
vías habituales de captación de nutrientes. Es la acción más ecológica y de las más
económicas.

VENTAJAS INCONVENIENTES
- Existe una alta seguridad de actuación al
extraerse el suelo contaminado del
terreno.
- El control de los procesos es alto.
- La garantía de resultados es también alta.
- Son técnicas caras.
- El impacto ambiental es alto (excavación
del terreno, etc.).
- Son técnicas en fase de mejora.
- Pueden surgir problemas adicionales: la
contaminación de nuevos espacios, etc.
Tratamientos ex-situ
Las ventajas e inconvenientes de los tratamientos ex-situ son:

TÉCNICAS DETRATAMIENTO EX-SITU
1. Biodegradación: compostaje
Proceso con el que se persigue la transformación de compuestos muy tóxicos en
sustancias asimilables, mediante la acción metabólica de microorganismos
específicos al tipo de contaminación.
Las diferentes fases del tratamiento se asemejan al tratamiento de residuos por
compostaje, incluyendo sofisticados procesos de control del aporte de oxígeno,
temperatura y humedad.
La técnica exige que los contaminantes puedan ser biodegradables y de unas
instalaciones que permitan controlar las propiedades del suelo y garanticen el
aislamiento de las sustancias problemáticas, no generando nuevos focos
contaminantes.

1. Biodegradación: compostaje

Tratamiento parecido a su semejante in-situ, pero obteniéndose ahora
mejores resultados por la uniformidad alcanzada en el proceso.
El proceso de deshalogenación con glicolatos

3. Incineración
Tratamiento térmico a alta temperatura del suelo contaminado. Los contaminantes
(compuestos orgánicos y algunos inorgánicos) son volatilizados, y destruidos
mediante combustión en un tratamiento posterior. La técnica requiere de la
depuración de los gases generados.

3. Incineración

4. Lavado
Tratamiento consistente en la extracción del contaminante del suelo mediante líquidos
extractantes, los cuales, una vez mezclados con el suelo, movilizan las sustancias contaminantes
disueltas en el mismo. En última instancia, el líquido extractante será separado del
contaminante mediante proceso de depuración y reutilizado.
En este proceso deben considerarse las características del contaminante, las características del
suelo, el tratamiento y eliminación de las aguas residuales, etc.

4. Lavado

5. Confinamiento
En este caso el suelo contaminado es considerado como si de un residuo tóxico se tratara. La
técnica se fundamenta en el confinamiento del suelo contaminado en un vertedero seguro:
enterrado, impermeabilizado y con sistemas de recogida de lixiviados y escorrentías
superficiales.
El tratamiento tendrá como condicionantes: el tipo de contaminante, la ubicación del
vertedero de seguridad, aspectos legales, etc.

5. Confinamiento

Gestión Ambiental y Salud ocupacional
6 semestre Ingeniería Minero Metalurgica

GASO_U2T3_Contaminación y Restauración de sitios.pdf

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a GASO_U2T3_Contaminación y Restauración de sitios.pdf

Similar a GASO_U2T3_Contaminación y Restauración de sitios.pdf (20)

Último

Último (20)

GASO_U2T3_Contaminación y Restauración de sitios.pdf