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Efecto ambiental de la actividad
industrial, la producción agropecuaria
           y la vida urbana



                       Lic. MSci Silvana I. Torri

                       Silvana.i.torri@gmail.com
Temas de la clase:
   Efecto ambiental de la actividad industrial y minera
   Efecto ambiental de la producción agropecuaria
          Fertilizantes
          Estiércol
          Otros insumos
   Efecto ambiental de la vida urbana
           Residuos domiciliarios
          Barros cloacales (biosólidos)
          Tránsito vehicular
   Alternativas de disposición, valorización agrícola
   Remediación de suelos
Actividad                    Residuos
Residuos agrícolas
sector primario de la economía: agricultura, ganadería, pesca,
actividad forestal y cinegética
industrias alimenticias: desde mataderos y empresas lácteas
hasta harineras, industrias vinícolas, etc.

Residuos domiciliarios
de naturaleza orgánica e inorgánica

Residuos Peligrosos o Especiales
explosivos, inflamables, corrosivos, reactivos, tóxicos.

Residuos sanitarios
residuos médicos y de laboratorios (sanitarios)

Residuos radiactivos
Residuos


Sólidos: se retiran de las plantas industriales generalmente en
  contenedores y su destino final puede ser ambientalmente
  correcto o incorrecto.

Líquidos: deberían ser tratados y los barros obtenidos
   depositados en lugares adecuados. Los líquidos remanentes ya
   depurados son enviados a cuerpos receptores, como ríos, lagos,
   etc., y en un mínimo de casos son reciclados en los procesos
   industriales.

Gaseosos: puede tratarse de gases tóxicos o partículas con
  contaminantes que se distribuyen en el aire y pueden ser
  trasladados grandes distancias, y generar lluvias ácidas o
  contaminaciones, muy lejos de la fuente de origen.



                                                    Lic. MSci Silvana Torri
Efecto ambiental de la Actividad
          Industrial
Lluvias ácidas

                                                   Hay tres factores que
                                                   afectan la gravedad del
                      Ácidos nítrico, nitroso
                       sulfúrico, sulfuroso
                                                   problema:
Óxidos de nitrógeno
 Óxidos de azufre
                          Lluvia
                           ácida                intensidad de las emisiones
                                                sensibilidad del cuerpo receptor
                                                reacción del cuerpo receptor
Sensibilidad de los suelos según su material original y
precipitaciones




                              Efecto de las lluvias ácidas:

                                    incrementa la acidificación de los
                                    suelos
                                    favorece la disponibilidad de
                                    componentes tóxicos


                                                  Lic. MSci Silvana Torri
Contaminación de Suelos

Niveles de algunos metales pesados en plantas que crecen cerca de
                      fundiciones de plomo


  Metal                    Distancia desde la fundición
  (µg g-1)       0,43 km          0,43-3,2 km             5,3 km

  Cd              9500             200-9480                 17
  Sb              110               6,2-111                 4,5
  Pb             10000             540-9990                320
  As               59               4,9-59                   3


                                                          Fergusson, 1990
Contaminantes orgánicos persistentes
                (COPs)


    1) Son altamente tóxicos
    2) Son persistentes
    3) Se evaporan y se desplazan largas distancias a través del
        aire y el agua
    4) Se acumulan en el tejido adiposo



22 de mayo de 2001
Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes
Contaminantes orgánicos persistentes (COPs)

Lista Inicial según el Convenio de Estocolmo, junio 2003.

Plaguicidas    Productos Químicos             Generación no
                  industriales                   intencional
Aldrin         Hexaclorobenceno               Dioxinas
Clordano       (también plaguicida)           Furanos
Dieldrin       Bifenilos policlorados (PCB)
Endrin
Heptacloro
Mirex
Toxafeno
DDT




                                                         Lic. MSci Silvana Torri
Destino de los contaminantes orgánicos en el medio
                    ambiente


                            Volatilización

           Degradación                         Lixiviación




           Bioacumulación                     Secuestro

                                             Semple et al, 2003
Comparación de los compartimientos ambientales: + bajo,
  ++ moderado, +++ elevado
Migración de contaminantes orgánicos persistentes




                             Wania y Mackay 1996.
Relación DDE/DDT en mamíferos hembras y
    machos del Ártico de diferente edad




                               pp’-DDE   pp’- DDT




 hembras                                            machos


     DDT= diclorodifeniltricloroetano
     DDE =
     diclorodifenildicloroetileno
La tasa de descomposición microbiana en el suelo es
  función de distintos factores:

     la biodisponibilidad de los contaminantes
     la población de microorganismos
     la actividad catabólica de los microorganismos
     la estructura del contaminante




                                                 Lic. MSci Silvana Torri
Efecto ambiental de la Actividad
            Minera
Explotaciones mineras
   contaminan los suelos aledaños con elementos tóxicos
Elementos
      Metales pesados                        Potencialmente
                                              Tóxicos (EPT)

Elementos con densidad igual o superior a 5 g/cm 3 cuando está en
   forma elemental, o cuyo número atómico es superior a 20
   (excluyendo los metales alcalinos y alcalino-térreos).

Su concentración en la corteza terrestre es casi siempre menor
  del 0.01%.

Existen dos grupos:
     Micronutrientes (para especies vegetales)
        B, Cu, Fe, Mn, Mo y Zn
     Metales pesados sin función biológica conocida., pero que
      pueden llegar a inhibir procesos enzimáticos: As, Cd, Hg,
      Pb, Sb, Bi, Sn, Tl, Co, Cr , Ni, Se, etc ...
Distribución típica de EPT (concentración total) en
       profundidad en un suelo contaminado




                                          Lic. MSci Silvana Torri
Efectos desfavorables de la contaminación


destrucción del poder de autodepuración de los suelos

disminución    del  crecimiento    normal    de   los
   microorganismos del suelo, o bien alteración de su
   biodiversidad.

disminución de los rendimientos de los cultivos, ingreso
         Efecto de las actividades agrícolo-
   a la cadena trófica
                     ganaderas
contaminación de aguas superficiales y subterráneas
  por procesos de erosión, escurrimiento o lixiviación.
El agua de riego
Calidad del agua de riego
                         produce
  CE > 0.75 dS.m-1




salinización                       sodificación
              riego                          riego




          Sn del suelo                       Sn del suelo
           con sales                         con sales y
                                                 Na+
    PSI< 15                            PSI> 15
                                        Lic. MSci Silvana Torri
Aguas de riego arsenicales
                              produce




Acumulación de As en los horizontes superficiales
Absorción vegetal
Ingreso a la cadena trófica
Concentración de As
     en el agua
   subterránea
Suelos aluviales: Malleo-Leufu y Las Mostazas
Suelos derivados del loess pampeano: Pampeano Formation (Pf)


Origen del As:
• vidrio volcánico
• minerales constituyentes de la fracción arenosa del loess.

                                                        Blanco et al, 2006
Concentración de As en raices de rábano en función de la
  concentración de As(V) en tratamientos hidropónicos
                  (Grossl et al, 2004)


                                               Lic. MSci Silvana Torri
Partición de As en arroz como consecuencia del uso de
                aguas de riego arsenicales




               Concentración de As en el agua de riego: 1.5 0.3 mg L− 1

China es el único país que estableció un límite máximo de As inorgánico en arroz,
de 0.15 µg g−1 dw,
La FAO/WHO estableció una ingesta diaria admisible de 15 µg As inorgánico
/semana/kg masa corporal
Efecto ambiental de los
     fertilizantes
Efecto ambiental de los fertilizantes


Fertilizantes nitrogenados
Volatilización de amoníaco    lluvias ácidas
Denitrificación (nitratos)    producción de NxO
Lixiviación de nitratos       contaminación de aguas


Fertilizantes fosfatados
Acumulación de EPT            contaminación ambiental
Escurrimiento de fosfatos     eutrofización
Cuáles son los factores que determinan la lixiviación de
                Dosis  Momento   Fuente
   nitratos ?

                               Fertilización

Sistema
Radical                                                          Intensidad


                              LIXIVIACIÓN             Lluvias
Ciclo       Cultivo                de                 o riego
                               NITRATOS
                                                                  Lámina
Requerimientos
Nutricionales

                                  Suelo y
                           Sistemas de Labranza


                 Textura         Materia             Flujo
                                 orgánica         Preferencial
Dosis mayores a la óptima incrementan la lixiviación de NO3-
Concentraciones máximas de nitratos y nitritos
        permitidas en aguas de consumo humano




Límite establecido por la Organización Mundial de la Salud (OMS)


La METAHEMOGLOBINEMIA o síndrome del niño azul es el término
utilizado para definir el exceso de metahemoglobina (MetHb).
La MetHb es una hemoglobina anómala que no transporta oxigeno
Produce: color azulado característico debido a la falta de oxigeno (hipoxia
tisular) en los tejidos
Efectos tóxicos de los nitratos

se debe a su reducción a nitritos
Los nitratos no representan una amenaza seria para la salud,
salvo para los niños menores de 4 meses
No se han detectado cuadros de intoxicación crónica por
exposición prolongada a nitratos y nitritos
Favorecen la formación de nitrosaminas y nitrosamidas , que
son carcinogénicas
Fertilizantes fosfatados
Disponibilidad de P y problemas ambientales
Contaminación producida por el uso de fertilizantes
fosfatados y nitrogenados




Crecimiento desmedido de las algas como consecuencia de la
                  eutrofización de un lago
Efectos de la eutrofización

  Aumento de la biomasa de productores primarios
  Deterioro de las comunidades biológicas
  Desoxigenación del agua
  Obstrucción de los canales de riego por crecimiento de algas
     macrófitas.
  Pérdida de calidad del agua
  Reducción de su utilización para fines recreativos
     (degradación organoléptica)
  Impedimentos de su utilización para deportes acuáticos
  Producción de toxinas (mareas rojas)
  Aumento de costos de purificación
Relación entre niveles tróficos y características de los
                         lagos

    Estado          Materia   Promedio total de        Máximo de        Profundidad de
    trófico        orgánica       fósforo1              clorofila1          Secchi1
                    mg/m3          mg/m3                 mg/m3                m
 Oligotrófico   bajo                 8,0                   4,2                9,9


 Mesotrófico    medio               26,7                  16,1                4,2


 Eutrófico      alto                84,4                  42,6                2,45


 Hipertrófico   muy alto          750-1200                                   0,4-0,5

                                                  (Adaptado de Janus y Vollenweider, 1981)


Profundidad de Secchi = sistema que permite medir la turbidez de la
columna de agua en un lago
Concentración de metales pesados en roca
       fosfórica según su origen
Concentración de isótopos radiactivos naturales en fosfatos de
                    calcio según su origen




                                           Papastefanou et al, 2006
Concentración de isótopos radiactivos medidos por
        espectrometría de rayos gamma.


                              Concentración (Bq/kg)
                                                                  eU (ppm)
                       226    228           228          40
                         Ra         Ra        Th          K

Fosfato de roca
                       5022    717          680          286         408

Superfosfato triple
                       3116    392          496          362         253

Residuo           de
producción             3219     -             -          41           -


                                                      Makweba and Holm, 1993
Qué sucede cuando los EPT ingresan al suelo ?



    Contaminantes   fertilizantes




                                      Arcillas
      minerales                      coloidales


                                                                     Materia
                                                                     Orgánica
                                                                      (fijada)
precipitados          Solución del                   Micro
                         suelo                    organismos




                                     quelatos




                                                    adaptado de Torri et al, 2010
Disponibilidad relativa de los EPT presentes en el suelo


   Forma de retención en el suelo              Disponibilidad relativa
   Iones en solución del suelo                 Fácilmente disponible
   Ión en complejo de cambio                   Relativamente disponibles, pues estos
                                               metales, por su pequeño tamaño y altas
                                               cargas, quedan fuertemente adsorbidos
   Metales quelados por compuestos orgánicos   Menos disponibles
   Metal precipitado o coprecipitado           Disponible sólo si ocurre alguna alteración
                                               química

   Incorporado a la matriz biológica           Disponible después de la descomposición
   Metal en la estructura mineral              Disponible sólo después de la met eoriz ación
Efecto de la DOM sobre la disponibilidad de EPT
Concentración de isótopos radiactivos naturales en arroz y otros
productos agrícolas producidos bajo SD o LC fertilizados con
fosfato de calcio




                                                  Papastefanou et al, 2006
Evaluación de la contaminación con elementos traza

  en el suelo

  Concentración total
      digestión ácida

  Biodisponibilidad
      extracción con DTPA/ EDTA

  Fraccionamiento secuencial
      con fines científicos
Relación entre Zn-Inor y pH de los suelos tratados (Hapludol
Típico, Natracuol Típico y Argiudol Típico; tratamientos: BIO y
                            BCEN).


                           200



                           150
      INOR-Zn (mg kg -1)




                           100                                    -1
                                                  INOR-Zn (mg kg ) = 67.432 pH - 250.65
                                                              2
                                                             R = 0.851, p< 0.001

                            50



                             0
                             4,50   5,00   5,50       6,00        6,50      7,00    pH




                                                                                   Torri, Lavado 2008
Relación entre Cu-MO y pH de tres suelos de la región pampeana




                           Relación entre Cu-MO y pH, 360 días                                    Relación entre Cu-INOR y pH , 360 días


                                                                                             30




                                                                         Cu-INOR (mg kg-1)
                   40
                                                                                             25
Cu-MO (mg kg -1)




                   30                            y = -6,4268x + 57,948                       20
                                                                                                                        y = 4,6654x - 6,6406
                                                       R2 = 0,6294                           15
                   20                                                                                                        R2 = 0,8043
                                                                                             10
                   10                                                                         5
                    0                                                                         0
                    4,50      5,00     5,50     6,00     6,50    pH                           4,50     5,00     5,50      6,00     6,50 pH




                                                                                                                    Torri, Lavado 2008
en la planta:

Concentración total en biomasa: aérea, raíz



coeficiente de transferencia: la concentración de un
determinado EPT en tejido vegetal frente a la
concentración de este EPT en el suelo.

  Máximo: Cd, Tl, Zn y Cu
   Medio: Ni
   Mínimo: Co, Cr, Hg, Pb, As, Se y Sn
Concentration factors (CFs) for thallium (Tl) and cadmium
(Cd) in seedlings of several crops grown on an in situ contaminated
 soil containing approximately 3 and 4.7 mg.kg -1 of total Tl and Cd,
                            respectively




CF is defined as the ratio of metal concentration in the seedling top to
that in the soil.
                                                         McBride, 2003
Sistemas de Ganadería intensiva
Macronutrientes en estiércol de distinto origen
Caracterización del alimento y de las heces
    obtenidos en los lotes de engorde
Concentración de Zn extractable con DTPA en el lote 1 (loma, L1;
media loma, ML1 y bajo, B1) obtenidas de 0 a 0.4-0.9 cm de
profundidad; en lote 2 (loma, L2 y bajo, B2), obtenidas de 0 a 0.12-
0.15 cm de profundidad. nd: Zn-DTPA < 2.5 mg kg-1

                            50
                                                                       B2
                            45

                            40
        Zn-DTPA (mg kg-1)




                            35

                            30

                            25                           L2
                            20
                                                 B1
                            15
                                        ML1
                            10     L1
                            5
                                                                               nd
                            0
                                        Lote 1                Lote 2                Testigo


                                    Lote 1                    Lote 2
                            - historia , - cabezas    + historia , + cabezas                  Torri et al, 2009
Lixiviación de As en columnas de suelo con aplicación superficial de
               estiércol proveniente de ganadería intensiva

        1) Estiércol
        2) Agua


                       I
                                                 I                                      b
                       II

                       III
                                                 II                                                      a


                                  Profundidad
                       IV
                                                III                                      b
                       V
                                                IV                         c


                                                V                      d


                                                T                      d

                                                     0,0   1,0   2,0           3,0     4,0   5,0   6,0       7,0
                                                                               As (m g/kg)



                             I: 0-1.75 cm, II: 1.75-3.5 cm, III: 3.5-7 cm, IV: 7-10.5 cm, V: 10.5-14 cm.
                             T: control. Letras distintas indican diferencias significativas (Tuckey,
                             p<0.05)

Lixiviados                                                                                               Torri et al, 2009
Lixiviación de Cu en columnas de suelo con aplicación superficial de
            estiércol proveniente de ganadería intensiva




                                 I                                            c


                                 II                                                b
                  Profundidad




                                III                                                      a


                                IV                             d


                                V                    e


                                T                e


                                     0,0   0,5           1,0       1,5       2,0       2,5   3,0
                                                               Cu (m g/kg)


         I: 0-1.75 cm, II: 1.75-3.5 cm, III: 3.5-7 cm, IV: 7-10.5 cm, V: 10.5-14 cm
         T: control. Letras distintas indican diferencias significativas (Tuckey, p<0.05).

                                                                                                   Torri et al, 2009
Lixiviación de Cr en columnas de suelo con aplicación superficial de
            estiércol proveniente de ganadería intensiva



                            I                             c


                            II                                             a
             Profundidad




                           III                                  b


                           IV                    d


                           V                    d


                           T                e


                                0,0   0,1       0,2       0,3        0,4          0,5
                                                 Cr (m g/kg)


        I: 0-1.75 cm, II: 1.75-3.5 cm, III: 3.5-7 cm, IV: 7-10.5 cm, V: 10.5-14 cm.
        T: control. Letras distintas indican diferencias significativas (Tuckey, p<0.05).
Agroquímicos

insecticidas
fungicidas
herbicidas



Menores:
Bactericidas
Rodenticidas
Antiparasitarios
acaricidas
Ciclo de los plaguicidas en el ambiente




                                          Atterby 2002
Impacto de los pesticidas en el ambiente

 cantidad de materia activa aplicada y la zona de
 aplicación
 distribución en los diferentes compartimientos
 ambientales (planta, suelo, agua, aire)
 grado de degradación en cada compartimiento
 toxicidad sobre las especies presentes en este
 compartimiento.

                                (Van der Werf, 1996)
La dinámica de los pesticidas en el suelo se encuentra
                       regulada por:


 Factores edáficos           Características del pesticida
 textura del suelo            solubilidad en agua
 permeabilidad del suelo      tendencia a ser adsorbido
 profundidad efectiva         persistencia en el medio
 pH del suelo                   ambiente
 contenido de MO
 pendiente

         Definen su potencialidad de lixiviación
              o escurrimiento superficial
Biomagnificación de contaminantes
Efecto de las actividades urbanas
Consecuencias de la vida urbana


Generación de residuos domiciliarios: recolección,
  procesamiento y disposición.

Procesos de depuración de líquidos cloacales,
  generan residuos en las plantas de tratamiento

Emisión de gases y aerosoles debido al uso de
  vehículos de combustión interna
Residuos domiciliarios
Las características propias de la población.
El clima y la estación del año
Nivel de vida de la población

       Composición típica de residuos sólidos urbanos

         Residuos sólidos urbanos              %
         Papel y cartón                         13
         Plásticos                               5
         Maderas, gomas y cueros                 3
         Textiles                                2
         Materiales de pequeña granulometría     6
         Materiales fermentables                52
         Metales                                 2,5
         Vidrio                                  7
         Inertes                                 4
         Varios                                  5,5
         Total                                 100

                                                       ITSEMAP, 1994
Qué se desecha en la ciudad de Buenos Aires?
Qué se hace con la basura?

Se dispone en rellenos sanitarios
Plantas depuradoras de la provincia de Buenos Aires


   Planta depuradora Norte (1998), localidad de San
      Fernando.
   Planta depuradora Sudoeste (1972), localidad de
      Aldo Bonzi, La Matanza.
Proceso de depuración de la
planta de San Fernando
Fotos bio
Posible salida

La valorización agrícola de los biosólidos es una opción viable
   para cerrar parcialmente ciclos biogeoquímicos.

El uso de biosólidos como fuente de materia orgánica mejora
   las propiedades físicas y químicas de los suelos agrícolas,
   reflejándose en un incremento en el rendimiento de los
   cultivos.
Inconvenientes

Baja relación N/P, puede elevar en demasía el nivel de P
  disponible de suelo si se aplica según la dosis de N y
  dar origen a problemas de eutrofizacion de cursos
  de agua.
Contaminación de aguas subterráneas con nitrato.
Acumulación de elementos traza.
Presencia de patógenos y parásitos que son inherentes
  a este tipo de productos y no completamente
  eliminados en las plantas depuradoras con
  procedimientos anaeróbicos.
Barros cloacales (biosólidos)


Elementos Potencialmente Tóxicos


 Metal          UE       USEPA     SENASA      Biosólidos(1)   Biosólido (2)
 Arsénico     41-75        -           -               15,1        -
 Cadmio        20-40         39-85    39-85              8,9       4,19
 Cinc       2500-4000    2800-7500 2800-7500        1829,3      1560
 Cobre      1000-1750    1500-4300 1500-4300          375,9       627,7
 Cromo           -       1200-3000 1200-3000          342,3       160,7
 Níquel       300-400      420      420               298,0        86,5
 Plomo        750-1200     300-840   300-840          227,1       408,5
Carbono total en función del tiempo en tres suelos
           enmendados con biosólidos




                                Torri et al, 2003
Ensayo en invernáculo – raigrás con biosólido.




                                Torri et al, 2006
Concentración de Cu en el primer y tercer corte de
                     raigrás
Concentración de Zn en el primer y tercer corte de
                     raigrás
Distribución de Zn-INT


                                                 Zn -INT, día 1                  Hapludol                                                                                                Hapludol
                                                                                                                                               Zn-INT, día 60
                                                                                 Natracuol                                                                                               Natracuol
                                                                                                                          60
                        60                                                       Argiudol                                                                                                Argiudol
                                                                                                                          50




                                                                                                        Zn-INT (mg kg1)
                        50




                                                                                                                    -
Zn-INT (mg kg1)




                                                                                                                          40
            -




                        40                                                                                                                              a                    a
                                                                                                                          30                                         a                       a
                        30
                                                                                                                          20                                 b
                        20                           a a a                                                                                                                           b
                                                                      b b b
                                                                                                                          10
                        10                                                                                                         c c     c
                             c    c     c
                                                                                                                              0
                        0
                                                                                                                                    Test                    BIO              BCEN
                                 Test                  BIO            BCEN



                                                Zn-INT, 270 días            Hapludol                                                           Zn-INT, 360 días                          Hapludol
                                                                            Natracuol                                                                                                    Natracuol
                        60                                                                                       60                                 a
                                                       a                    Argiudol                                                                                     a               Argiudol
                        50                                                                                       50                                              a
     Zn-INT (mg kg-1)




                                                                                             Zn-INT (mg kg-1)
                                                                        a
                        40                                       ab                                              40
                                                                                  b                                                                                                      b
                        30                                                                                       30                                     bc
                                                                                                                                                                                 c
                        20                                 c                 c                                   20

                        10                                                                                       10
                             d     e        e                                                                                     d e e
                         0                                                                                                0
                                 Test                      BIO          BCEN                                                       Test                 BIO              BCEN


                                                                                                                                                                             Torri l, 2001
Relación entre Zn-int y pH de los suelos tratados (Hapludol Típico,
 Natracuol Típico y Argiudol Típico; tratamientos: BIO y BCEN).


                                                                        Suelos Testigo
                    60                                                  Suelos Tratados
                    50
               -1
  mgr Zn-INT. kg




                    40
                                                       mgr Zn-INT.kg -1= -28.222 pH + 193.83
                    30                                              R2 = 0.8802

                    20

                    10

                    0
                         4.0   4.5   5.0   5.5   6.0        6.5        7.0   pH



                                                                   Torri, Lavado 2008
Correlaciones obtenidas entre la concentración de Cu y
Zn en biomasa aerea y en distintas fracciones del suelo




                                             Torri, Lavado 2009
Tránsito Vehicular
Tránsito vehicular

La actividad vehicular supone un intenso aporte de
  metales pesados a la atmósfera, entre los que se
  destacan el Pb y el Cd

             200

             160

             120                                            Pb
       ppm




             80                                             Cd

             40

              0
                   0-50      50-100    100-150    150-200
                     distancia desde Buenos Aires (km)


      Concentración en suelo de Pb y Cd (por 10) según la
        distancia a Buenos Aires (Lavado et al., 1998).

                                                            Lic. MSci Silvana Torri
Concentración de Pb en plantas según la densidad
         vehícular (Fergusson, 1990).
      concentracion de Pb en
         plantas (µg/g)



                               400
                                                                           >50000
                               300                                40000-50000
                                                       20000-39000
                               200
                                         10000-19000
                               100
                                     densidad vehicular (autos por dia)




                                                                          Lic. MSci Silvana Torri
Diferentes formas de absorción vegetal de EPT en
       relación a la concentración edáfica




                                  (Markert , 1996).
Fitoremediación
Diferencias entre dos especies vegetales en la fitoremediación de un suelo
                           contaminado con Zn.

Especie vegetal      Concentración    Biomasa aérea      Absorción y
                     Zn en biomasa      Peso seco      exportación total
                         aérea
     Zea mays           500 g tn-1       10 tn ha-1    5 kg Zn ha-1 año-1
Thlaspi caerulescens    25 kg tn-1        5 tn -1     125 kg Zn ha-1 año-1
Consideraciones finales


Existen diversas fuentes de contaminación antrópica.
El correcto manejo de efluentes y residuos industriales
   minimiza la contaminación de los ecosistemas
La contaminación originada por la actividad agrícola puede
  minimizarse a través del conocimiento del insumo utilizado
Un adecuado manejo del estiécol y efluentes en los sistemas de
  ganadería intensiva minimizaría el impacto negativo de esta
  tecnología
Los contaminantes inorgánicos se acumulan en los suelos,
   pueden ser absorbidos por los cultivos e ingresar a la cadena
   trófica

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Impacto ambiental

  • 1. Efecto ambiental de la actividad industrial, la producción agropecuaria y la vida urbana Lic. MSci Silvana I. Torri Silvana.i.torri@gmail.com
  • 2. Temas de la clase: Efecto ambiental de la actividad industrial y minera Efecto ambiental de la producción agropecuaria Fertilizantes Estiércol Otros insumos Efecto ambiental de la vida urbana Residuos domiciliarios Barros cloacales (biosólidos) Tránsito vehicular Alternativas de disposición, valorización agrícola Remediación de suelos
  • 3. Actividad Residuos Residuos agrícolas sector primario de la economía: agricultura, ganadería, pesca, actividad forestal y cinegética industrias alimenticias: desde mataderos y empresas lácteas hasta harineras, industrias vinícolas, etc. Residuos domiciliarios de naturaleza orgánica e inorgánica Residuos Peligrosos o Especiales explosivos, inflamables, corrosivos, reactivos, tóxicos. Residuos sanitarios residuos médicos y de laboratorios (sanitarios) Residuos radiactivos
  • 4. Residuos Sólidos: se retiran de las plantas industriales generalmente en contenedores y su destino final puede ser ambientalmente correcto o incorrecto. Líquidos: deberían ser tratados y los barros obtenidos depositados en lugares adecuados. Los líquidos remanentes ya depurados son enviados a cuerpos receptores, como ríos, lagos, etc., y en un mínimo de casos son reciclados en los procesos industriales. Gaseosos: puede tratarse de gases tóxicos o partículas con contaminantes que se distribuyen en el aire y pueden ser trasladados grandes distancias, y generar lluvias ácidas o contaminaciones, muy lejos de la fuente de origen. Lic. MSci Silvana Torri
  • 5. Efecto ambiental de la Actividad Industrial
  • 6. Lluvias ácidas Hay tres factores que afectan la gravedad del Ácidos nítrico, nitroso sulfúrico, sulfuroso problema: Óxidos de nitrógeno Óxidos de azufre Lluvia ácida intensidad de las emisiones sensibilidad del cuerpo receptor reacción del cuerpo receptor
  • 7. Sensibilidad de los suelos según su material original y precipitaciones Efecto de las lluvias ácidas: incrementa la acidificación de los suelos favorece la disponibilidad de componentes tóxicos Lic. MSci Silvana Torri
  • 8. Contaminación de Suelos Niveles de algunos metales pesados en plantas que crecen cerca de fundiciones de plomo Metal Distancia desde la fundición (µg g-1) 0,43 km 0,43-3,2 km 5,3 km Cd 9500 200-9480 17 Sb 110 6,2-111 4,5 Pb 10000 540-9990 320 As 59 4,9-59 3 Fergusson, 1990
  • 9. Contaminantes orgánicos persistentes (COPs) 1) Son altamente tóxicos 2) Son persistentes 3) Se evaporan y se desplazan largas distancias a través del aire y el agua 4) Se acumulan en el tejido adiposo 22 de mayo de 2001 Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes
  • 10. Contaminantes orgánicos persistentes (COPs) Lista Inicial según el Convenio de Estocolmo, junio 2003. Plaguicidas Productos Químicos Generación no industriales intencional Aldrin Hexaclorobenceno Dioxinas Clordano (también plaguicida) Furanos Dieldrin Bifenilos policlorados (PCB) Endrin Heptacloro Mirex Toxafeno DDT Lic. MSci Silvana Torri
  • 11. Destino de los contaminantes orgánicos en el medio ambiente Volatilización Degradación Lixiviación Bioacumulación Secuestro Semple et al, 2003
  • 12. Comparación de los compartimientos ambientales: + bajo, ++ moderado, +++ elevado
  • 13. Migración de contaminantes orgánicos persistentes Wania y Mackay 1996.
  • 14. Relación DDE/DDT en mamíferos hembras y machos del Ártico de diferente edad pp’-DDE pp’- DDT hembras machos DDT= diclorodifeniltricloroetano DDE = diclorodifenildicloroetileno
  • 15. La tasa de descomposición microbiana en el suelo es función de distintos factores: la biodisponibilidad de los contaminantes la población de microorganismos la actividad catabólica de los microorganismos la estructura del contaminante Lic. MSci Silvana Torri
  • 16. Efecto ambiental de la Actividad Minera
  • 17. Explotaciones mineras contaminan los suelos aledaños con elementos tóxicos
  • 18. Elementos Metales pesados Potencialmente Tóxicos (EPT) Elementos con densidad igual o superior a 5 g/cm 3 cuando está en forma elemental, o cuyo número atómico es superior a 20 (excluyendo los metales alcalinos y alcalino-térreos). Su concentración en la corteza terrestre es casi siempre menor del 0.01%. Existen dos grupos: Micronutrientes (para especies vegetales) B, Cu, Fe, Mn, Mo y Zn Metales pesados sin función biológica conocida., pero que pueden llegar a inhibir procesos enzimáticos: As, Cd, Hg, Pb, Sb, Bi, Sn, Tl, Co, Cr , Ni, Se, etc ...
  • 19. Distribución típica de EPT (concentración total) en profundidad en un suelo contaminado Lic. MSci Silvana Torri
  • 20. Efectos desfavorables de la contaminación destrucción del poder de autodepuración de los suelos disminución del crecimiento normal de los microorganismos del suelo, o bien alteración de su biodiversidad. disminución de los rendimientos de los cultivos, ingreso Efecto de las actividades agrícolo- a la cadena trófica ganaderas contaminación de aguas superficiales y subterráneas por procesos de erosión, escurrimiento o lixiviación.
  • 21. El agua de riego
  • 22. Calidad del agua de riego produce CE > 0.75 dS.m-1 salinización sodificación riego riego Sn del suelo Sn del suelo con sales con sales y Na+ PSI< 15 PSI> 15 Lic. MSci Silvana Torri
  • 23. Aguas de riego arsenicales produce Acumulación de As en los horizontes superficiales Absorción vegetal Ingreso a la cadena trófica
  • 24. Concentración de As en el agua subterránea
  • 25. Suelos aluviales: Malleo-Leufu y Las Mostazas Suelos derivados del loess pampeano: Pampeano Formation (Pf) Origen del As: • vidrio volcánico • minerales constituyentes de la fracción arenosa del loess. Blanco et al, 2006
  • 26.
  • 27. Concentración de As en raices de rábano en función de la concentración de As(V) en tratamientos hidropónicos (Grossl et al, 2004) Lic. MSci Silvana Torri
  • 28. Partición de As en arroz como consecuencia del uso de aguas de riego arsenicales Concentración de As en el agua de riego: 1.5 0.3 mg L− 1 China es el único país que estableció un límite máximo de As inorgánico en arroz, de 0.15 µg g−1 dw, La FAO/WHO estableció una ingesta diaria admisible de 15 µg As inorgánico /semana/kg masa corporal
  • 29. Efecto ambiental de los fertilizantes
  • 30. Efecto ambiental de los fertilizantes Fertilizantes nitrogenados Volatilización de amoníaco lluvias ácidas Denitrificación (nitratos) producción de NxO Lixiviación de nitratos contaminación de aguas Fertilizantes fosfatados Acumulación de EPT contaminación ambiental Escurrimiento de fosfatos eutrofización
  • 31. Cuáles son los factores que determinan la lixiviación de Dosis Momento Fuente nitratos ? Fertilización Sistema Radical Intensidad LIXIVIACIÓN Lluvias Ciclo Cultivo de o riego NITRATOS Lámina Requerimientos Nutricionales Suelo y Sistemas de Labranza Textura Materia Flujo orgánica Preferencial
  • 32. Dosis mayores a la óptima incrementan la lixiviación de NO3-
  • 33. Concentraciones máximas de nitratos y nitritos permitidas en aguas de consumo humano Límite establecido por la Organización Mundial de la Salud (OMS) La METAHEMOGLOBINEMIA o síndrome del niño azul es el término utilizado para definir el exceso de metahemoglobina (MetHb). La MetHb es una hemoglobina anómala que no transporta oxigeno Produce: color azulado característico debido a la falta de oxigeno (hipoxia tisular) en los tejidos
  • 34. Efectos tóxicos de los nitratos se debe a su reducción a nitritos Los nitratos no representan una amenaza seria para la salud, salvo para los niños menores de 4 meses No se han detectado cuadros de intoxicación crónica por exposición prolongada a nitratos y nitritos Favorecen la formación de nitrosaminas y nitrosamidas , que son carcinogénicas
  • 36. Disponibilidad de P y problemas ambientales
  • 37. Contaminación producida por el uso de fertilizantes fosfatados y nitrogenados Crecimiento desmedido de las algas como consecuencia de la eutrofización de un lago
  • 38. Efectos de la eutrofización Aumento de la biomasa de productores primarios Deterioro de las comunidades biológicas Desoxigenación del agua Obstrucción de los canales de riego por crecimiento de algas macrófitas. Pérdida de calidad del agua Reducción de su utilización para fines recreativos (degradación organoléptica) Impedimentos de su utilización para deportes acuáticos Producción de toxinas (mareas rojas) Aumento de costos de purificación
  • 39. Relación entre niveles tróficos y características de los lagos Estado Materia Promedio total de Máximo de Profundidad de trófico orgánica fósforo1 clorofila1 Secchi1 mg/m3 mg/m3 mg/m3 m Oligotrófico bajo 8,0 4,2 9,9 Mesotrófico medio 26,7 16,1 4,2 Eutrófico alto 84,4 42,6 2,45 Hipertrófico muy alto 750-1200 0,4-0,5 (Adaptado de Janus y Vollenweider, 1981) Profundidad de Secchi = sistema que permite medir la turbidez de la columna de agua en un lago
  • 40. Concentración de metales pesados en roca fosfórica según su origen
  • 41. Concentración de isótopos radiactivos naturales en fosfatos de calcio según su origen Papastefanou et al, 2006
  • 42. Concentración de isótopos radiactivos medidos por espectrometría de rayos gamma. Concentración (Bq/kg) eU (ppm) 226 228 228 40 Ra Ra Th K Fosfato de roca 5022 717 680 286 408 Superfosfato triple 3116 392 496 362 253 Residuo de producción 3219 - - 41 - Makweba and Holm, 1993
  • 43. Qué sucede cuando los EPT ingresan al suelo ? Contaminantes fertilizantes Arcillas minerales coloidales Materia Orgánica (fijada) precipitados Solución del Micro suelo organismos quelatos adaptado de Torri et al, 2010
  • 44. Disponibilidad relativa de los EPT presentes en el suelo Forma de retención en el suelo Disponibilidad relativa Iones en solución del suelo Fácilmente disponible Ión en complejo de cambio Relativamente disponibles, pues estos metales, por su pequeño tamaño y altas cargas, quedan fuertemente adsorbidos Metales quelados por compuestos orgánicos Menos disponibles Metal precipitado o coprecipitado Disponible sólo si ocurre alguna alteración química Incorporado a la matriz biológica Disponible después de la descomposición Metal en la estructura mineral Disponible sólo después de la met eoriz ación
  • 45. Efecto de la DOM sobre la disponibilidad de EPT
  • 46. Concentración de isótopos radiactivos naturales en arroz y otros productos agrícolas producidos bajo SD o LC fertilizados con fosfato de calcio Papastefanou et al, 2006
  • 47. Evaluación de la contaminación con elementos traza en el suelo Concentración total digestión ácida Biodisponibilidad extracción con DTPA/ EDTA Fraccionamiento secuencial con fines científicos
  • 48. Relación entre Zn-Inor y pH de los suelos tratados (Hapludol Típico, Natracuol Típico y Argiudol Típico; tratamientos: BIO y BCEN). 200 150 INOR-Zn (mg kg -1) 100 -1 INOR-Zn (mg kg ) = 67.432 pH - 250.65 2 R = 0.851, p< 0.001 50 0 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 pH Torri, Lavado 2008
  • 49. Relación entre Cu-MO y pH de tres suelos de la región pampeana Relación entre Cu-MO y pH, 360 días Relación entre Cu-INOR y pH , 360 días 30 Cu-INOR (mg kg-1) 40 25 Cu-MO (mg kg -1) 30 y = -6,4268x + 57,948 20 y = 4,6654x - 6,6406 R2 = 0,6294 15 20 R2 = 0,8043 10 10 5 0 0 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 pH 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 pH Torri, Lavado 2008
  • 50. en la planta: Concentración total en biomasa: aérea, raíz coeficiente de transferencia: la concentración de un determinado EPT en tejido vegetal frente a la concentración de este EPT en el suelo. Máximo: Cd, Tl, Zn y Cu Medio: Ni Mínimo: Co, Cr, Hg, Pb, As, Se y Sn
  • 51. Concentration factors (CFs) for thallium (Tl) and cadmium (Cd) in seedlings of several crops grown on an in situ contaminated soil containing approximately 3 and 4.7 mg.kg -1 of total Tl and Cd, respectively CF is defined as the ratio of metal concentration in the seedling top to that in the soil. McBride, 2003
  • 53. Macronutrientes en estiércol de distinto origen
  • 54. Caracterización del alimento y de las heces obtenidos en los lotes de engorde
  • 55. Concentración de Zn extractable con DTPA en el lote 1 (loma, L1; media loma, ML1 y bajo, B1) obtenidas de 0 a 0.4-0.9 cm de profundidad; en lote 2 (loma, L2 y bajo, B2), obtenidas de 0 a 0.12- 0.15 cm de profundidad. nd: Zn-DTPA < 2.5 mg kg-1 50 B2 45 40 Zn-DTPA (mg kg-1) 35 30 25 L2 20 B1 15 ML1 10 L1 5 nd 0 Lote 1 Lote 2 Testigo Lote 1 Lote 2 - historia , - cabezas + historia , + cabezas Torri et al, 2009
  • 56. Lixiviación de As en columnas de suelo con aplicación superficial de estiércol proveniente de ganadería intensiva 1) Estiércol 2) Agua I I b II III II a Profundidad IV III b V IV c V d T d 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 As (m g/kg) I: 0-1.75 cm, II: 1.75-3.5 cm, III: 3.5-7 cm, IV: 7-10.5 cm, V: 10.5-14 cm. T: control. Letras distintas indican diferencias significativas (Tuckey, p<0.05) Lixiviados Torri et al, 2009
  • 57. Lixiviación de Cu en columnas de suelo con aplicación superficial de estiércol proveniente de ganadería intensiva I c II b Profundidad III a IV d V e T e 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Cu (m g/kg) I: 0-1.75 cm, II: 1.75-3.5 cm, III: 3.5-7 cm, IV: 7-10.5 cm, V: 10.5-14 cm T: control. Letras distintas indican diferencias significativas (Tuckey, p<0.05). Torri et al, 2009
  • 58. Lixiviación de Cr en columnas de suelo con aplicación superficial de estiércol proveniente de ganadería intensiva I c II a Profundidad III b IV d V d T e 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Cr (m g/kg) I: 0-1.75 cm, II: 1.75-3.5 cm, III: 3.5-7 cm, IV: 7-10.5 cm, V: 10.5-14 cm. T: control. Letras distintas indican diferencias significativas (Tuckey, p<0.05).
  • 60. Ciclo de los plaguicidas en el ambiente Atterby 2002
  • 61. Impacto de los pesticidas en el ambiente cantidad de materia activa aplicada y la zona de aplicación distribución en los diferentes compartimientos ambientales (planta, suelo, agua, aire) grado de degradación en cada compartimiento toxicidad sobre las especies presentes en este compartimiento. (Van der Werf, 1996)
  • 62. La dinámica de los pesticidas en el suelo se encuentra regulada por: Factores edáficos Características del pesticida textura del suelo solubilidad en agua permeabilidad del suelo tendencia a ser adsorbido profundidad efectiva persistencia en el medio pH del suelo ambiente contenido de MO pendiente Definen su potencialidad de lixiviación o escurrimiento superficial
  • 64. Efecto de las actividades urbanas
  • 65. Consecuencias de la vida urbana Generación de residuos domiciliarios: recolección, procesamiento y disposición. Procesos de depuración de líquidos cloacales, generan residuos en las plantas de tratamiento Emisión de gases y aerosoles debido al uso de vehículos de combustión interna
  • 66. Residuos domiciliarios Las características propias de la población. El clima y la estación del año Nivel de vida de la población Composición típica de residuos sólidos urbanos Residuos sólidos urbanos % Papel y cartón 13 Plásticos 5 Maderas, gomas y cueros 3 Textiles 2 Materiales de pequeña granulometría 6 Materiales fermentables 52 Metales 2,5 Vidrio 7 Inertes 4 Varios 5,5 Total 100 ITSEMAP, 1994
  • 67. Qué se desecha en la ciudad de Buenos Aires?
  • 68. Qué se hace con la basura? Se dispone en rellenos sanitarios
  • 69. Plantas depuradoras de la provincia de Buenos Aires Planta depuradora Norte (1998), localidad de San Fernando. Planta depuradora Sudoeste (1972), localidad de Aldo Bonzi, La Matanza.
  • 70. Proceso de depuración de la planta de San Fernando
  • 72.
  • 73. Posible salida La valorización agrícola de los biosólidos es una opción viable para cerrar parcialmente ciclos biogeoquímicos. El uso de biosólidos como fuente de materia orgánica mejora las propiedades físicas y químicas de los suelos agrícolas, reflejándose en un incremento en el rendimiento de los cultivos.
  • 74. Inconvenientes Baja relación N/P, puede elevar en demasía el nivel de P disponible de suelo si se aplica según la dosis de N y dar origen a problemas de eutrofizacion de cursos de agua. Contaminación de aguas subterráneas con nitrato. Acumulación de elementos traza. Presencia de patógenos y parásitos que son inherentes a este tipo de productos y no completamente eliminados en las plantas depuradoras con procedimientos anaeróbicos.
  • 75. Barros cloacales (biosólidos) Elementos Potencialmente Tóxicos Metal UE USEPA SENASA Biosólidos(1) Biosólido (2) Arsénico 41-75 - - 15,1 - Cadmio 20-40 39-85 39-85 8,9 4,19 Cinc 2500-4000 2800-7500 2800-7500 1829,3 1560 Cobre 1000-1750 1500-4300 1500-4300 375,9 627,7 Cromo - 1200-3000 1200-3000 342,3 160,7 Níquel 300-400 420 420 298,0 86,5 Plomo 750-1200 300-840 300-840 227,1 408,5
  • 76. Carbono total en función del tiempo en tres suelos enmendados con biosólidos Torri et al, 2003
  • 77. Ensayo en invernáculo – raigrás con biosólido. Torri et al, 2006
  • 78. Concentración de Cu en el primer y tercer corte de raigrás
  • 79. Concentración de Zn en el primer y tercer corte de raigrás
  • 80. Distribución de Zn-INT Zn -INT, día 1 Hapludol Hapludol Zn-INT, día 60 Natracuol Natracuol 60 60 Argiudol Argiudol 50 Zn-INT (mg kg1) 50 - Zn-INT (mg kg1) 40 - 40 a a 30 a a 30 20 b 20 a a a b b b b 10 10 c c c c c c 0 0 Test BIO BCEN Test BIO BCEN Zn-INT, 270 días Hapludol Zn-INT, 360 días Hapludol Natracuol Natracuol 60 60 a a Argiudol a Argiudol 50 50 a Zn-INT (mg kg-1) Zn-INT (mg kg-1) a 40 ab 40 b b 30 30 bc c 20 c c 20 10 10 d e e d e e 0 0 Test BIO BCEN Test BIO BCEN Torri l, 2001
  • 81. Relación entre Zn-int y pH de los suelos tratados (Hapludol Típico, Natracuol Típico y Argiudol Típico; tratamientos: BIO y BCEN). Suelos Testigo 60 Suelos Tratados 50 -1 mgr Zn-INT. kg 40 mgr Zn-INT.kg -1= -28.222 pH + 193.83 30 R2 = 0.8802 20 10 0 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 pH Torri, Lavado 2008
  • 82. Correlaciones obtenidas entre la concentración de Cu y Zn en biomasa aerea y en distintas fracciones del suelo Torri, Lavado 2009
  • 84. Tránsito vehicular La actividad vehicular supone un intenso aporte de metales pesados a la atmósfera, entre los que se destacan el Pb y el Cd 200 160 120 Pb ppm 80 Cd 40 0 0-50 50-100 100-150 150-200 distancia desde Buenos Aires (km) Concentración en suelo de Pb y Cd (por 10) según la distancia a Buenos Aires (Lavado et al., 1998). Lic. MSci Silvana Torri
  • 85. Concentración de Pb en plantas según la densidad vehícular (Fergusson, 1990). concentracion de Pb en plantas (µg/g) 400 >50000 300 40000-50000 20000-39000 200 10000-19000 100 densidad vehicular (autos por dia) Lic. MSci Silvana Torri
  • 86. Diferentes formas de absorción vegetal de EPT en relación a la concentración edáfica (Markert , 1996).
  • 88. Diferencias entre dos especies vegetales en la fitoremediación de un suelo contaminado con Zn. Especie vegetal Concentración Biomasa aérea Absorción y Zn en biomasa Peso seco exportación total aérea Zea mays 500 g tn-1 10 tn ha-1 5 kg Zn ha-1 año-1 Thlaspi caerulescens 25 kg tn-1 5 tn -1 125 kg Zn ha-1 año-1
  • 89. Consideraciones finales Existen diversas fuentes de contaminación antrópica. El correcto manejo de efluentes y residuos industriales minimiza la contaminación de los ecosistemas La contaminación originada por la actividad agrícola puede minimizarse a través del conocimiento del insumo utilizado Un adecuado manejo del estiécol y efluentes en los sistemas de ganadería intensiva minimizaría el impacto negativo de esta tecnología Los contaminantes inorgánicos se acumulan en los suelos, pueden ser absorbidos por los cultivos e ingresar a la cadena trófica