Momento 3 Contaminacion de Suelo

Propiedades y contaminación del suelo

RICHAR ANTONIO QUITIAN SANCHEZ Cód. 79.890.708 LANDYS ELIAS LANDAZURY RUIZ Cód. 87.940.619 LEIDY MARCELA OLAYA SANTIAGO cód.: 10191065662 ADRIANA MONGUI CAÑON T.I 97012011257

TUTOR: OSCAR EDUARDO SANCLEMENTE

GRUPO: 358013_48

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD Noviembre de 2014

UNAD (Universidad Nacional Abierta y a Distancia)

Tabla de Contenido INTRODUCCION ................................................................................................................................... 3 HIPOTESIS). ......................................................................................................................................... 4 Suelos salinos ...................................................................................................................................... 5 RECUPERACION DE SUELOS SALINOS Y SODICOS ............................................................................ 6 Recuperación de Suelos sódicos ......................................................................................................... 6 Técnicas de recuperación de suelos ........................................................................................................ 7 Proceso de descontaminación (físico, químico ó biológico) ................................................................. 8 Periodo de tratamiento ......................................................................................................................... 8 Descripción del proceso ....................................................................................................................... 8 Equipos y suministros necesarios........................................................................................................ 9 Dibujo del proceso de tratamiento ........................................................................................................ 9 Riego como principal contaminante de suelo ....................................................................................... 9 Movimiento de las sales en el suelo ................................................................................................... 11 CHIQUINQUIRA (BOYACA) ................................................................................................................. 13 TÉCNICAS Y ALTERNATIVAS PARA LA DESCONTAMINACIÓN DEL SUELO CHIQUIQUIREÑO .......... 14 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................... 17 Documento - Sociedad Ecuatoriana de la Ciencia del Suelo ............................................................. 18 efectos de 3 enmiendas sobre un suelo salino-sodico con 9 ... ......................................................... 18 Suelos afectados por sales ........................................................................................................... 18

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INTRODUCCION Con el desarrollo del presente trabajo colaborativo se pretende visualizar la apropiación de conocimientos y el proceso de aprendizaje respecto de la Unidad III del curso de Propiedades y contaminación del suelo. Así mismo la apropiación de los temas relacionados durante el transcurso del curso. El trabajo en equipo permite que los estudiantes compartan el conocimiento y el aprendizaje sea en un ambiente colaborativo lo que asegura mejores resultados.

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HIPOTESIS).

Figura 2 Los suelos afectados por sales (considerados como suelos salinos) como uno de los problemas de degradación ambiental mundial, deben ser observados como una complicación en la dinámica y el equilibrio del sistema suelo; por tal motivo la que los problemas de degradación de suelos sonuna grave amenaza para el bienestar de la humanidad. Adicionalmente se debe establecer que dichos problemas de degradación se han visto agravados principalmente por el incremento poblacional mundial, que ha llevado al uso sistemático de los recursos naturales (entre ellos el suelo), acelerando considerablemente los procesos de degradación en la mayoría de las culturas, como consecuencia del aumento en la producción de alimentos, de bienes y servicios entre otros. La mayoría de los suelos evaluados de la parte plana del Valle del Cauca no tienen niveles de salinidad y sodicidad fuertes, sin embargo poseen rangos de salinidad que si no son manejados adecuadamente pueden generar una problemática, debido a que muchos de los suelos del Valle del Cauca tienden a ser básicos, como consecuencia de la influencia del material parental que dio origen a estos suelos, además de la influencia de las aguas de riego (frecuente e intensiva) con durezas altas (bicarbonatos de calcio, sodio y magnesio), clima semiárido y problemas relacionados con el drenaje . Los factores principales de la contaminación de los suelos, en el Valle del Cauca. Son por altas contaminaciones bicarbonatos de sodio, sales de potasio y fosfatos, han causado el grave problema en la zona donde se cultivan frutas. Actualmente se encuentra en uso para cultivos de frutas tropicales, como: Papaya, Melón, Uva y Guayaba. Debido a la alta evapotranspiración y baja precipitación de la zona, se debe aplicar riego por aspersión utilizando aguas subterráneas. De igual forma, la presencia de monocultivos intensivos ha creado la necesidad de aplicar agroquímicos para 4


mejorar la productividad, entre los que se encuentran: fertilizantes de síntesis química, fungicidas, insecticidas y herbicidas. Sin embargo, en los últimos años se ha venido observando la aparición en el suelo de costras superficiales de colores claros con visos brillantes, donde no crece vegetación espontánea. De igual manera, se ha registrado una disminución progresiva en la productividad de los frutales, a pesar del incremento sustancial del uso de fertilizantes y la frecuencia de riego. Adicionalmente, la comunidad de un corregimiento vecino que se abastece de aguas subterráneas, ha venido padeciendo problemas de salud sobre todo en la población infantil, según los médicos ligadas al consumo de aguas “duras”. Los suelos del valle del cauca son fructíferos pero sus habitantes con la aplicación de químicos están generado riego para la salud de las personas “consumidores”, al utilizar demasiados los productos químicos para mejorar su producción agrícola, provocando contaminación en todo el entorno ambiental

Suelos salinos

Se considera que un suelo es salino cuando la concentración de sales solubles, principalmente cloruros y sulfatos (en casos extremos nitratos) de sodio (Na), calcio (Ca) y magnesio (Mg), en la zona de raíces alcanza niveles muy altos que impiden el crecimiento y producción óptimos de las plantas. Los suelos salinos se desarrollan preferentemente en aquellas regiones en donde las lluvias son insuficientes para compensar las pérdidas de agua causadas por la evapotranspiración. Esta condición favorece los procesos de concentración y precipitación de minerales por ausencia de un régimen de lavado. También se pueden desarrollar en regiones húmedas bajo condiciones de alta demanda evaporativa, nivel freático superficial y actividad humana. La presencia de sales en el agua de riego es una de las principales causas de salinización de los suelos. Por esta razón la irrigación se debe planear y manejar de modo que se pueda mantener un óptimo balance de sales en la zona radical. Un balance de sales favorable ocurre cuando la cantidad de sales que entran a la zona de raíces es menor o igual a la cantidad que sale en el agua de drenaje. Suelos Sódicos Se conoce como sódicos a aquellos suelos de las regiones semiaridas, semihúmedas y húmedas en los cuales predomina el ión Na+ en el complejo de cambio. En estas condiciones el pH es alto y se deterioran las condiciones físicas del suelo por dispersión de las arcillas, los que afecta la capacidad para conducir agua y gases. Al mismo tiempo se presentan desbalances nutricionales que afectan los cultivos.

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RECUPERACION DE SUELOS SALINOS Y SODICOS La recuperación de suelos salinos, es un reto a la tecnología actual, la cual solo dispone de un procedimiento eficaz práctico y económico para eliminar las sales del suelo: el lavado de las mismas. Algunos factores que influyen en el éxito de un programa de recuperación son: a) drenaje inadecuado debido a un nivel freático alto, a conductividad hidráulica restringida en el perfil o a ambos, b) un suplemento inadecuado de agua y c) el costo del agua. En el caso de los suelos salinos deben considerarse además el costo y disponibilidad de enmiendas a base de Ca para desplazar el Na del complejo de cambio y la dificultad en conseguir una buena penetración del Ca en el suelo al comenzar el proceso de recuperación (Bresler et al., 1982).

Recuperación de Suelos sódicos La recuperación de suelos sódicos consiste fundamentalmente en el desplazamiento del Na adsorbido en el complejo de cambio, su reemplazo por Ca y el lavado del exceso de Na de la solución del suelo. Para ello es absolutamente indispensable que se disponga de un drenaje adecuado y es muy conveniente que los suelos conserven alguna permeabilidad remanente para que el lavado sea eficiente, o de lo contrario se deben efectuar labores (subsolada, arado, etc.) que lo faciliten. El Ca necesario puede provenir de. La aplicación de enmiendas químicas que lo proporcionan al disolverse. Entre ellas se tienen: Lavado de suelos El lavado de suelos es una tecnología ex situ, en la cual el suelo contaminado se excava y se lava con agua o soluciones de extracción en una unidad de lavado con el fin de disolver, suspender o precipitar el contaminante, lográndose así su transferencia a la fase acuosa. El lavado de suelos, a diferencia de la inundación, puede concentrar los contaminantes en un volumen menor de suelo, debido a la separación entre partículas finas y gruesas, reduciendo así el volumen del material contaminado (partículas finas) (Freeman 1998). Ventajas y desventajas En general, el lavado de suelos es una alternativa relativamente económica para la remoción de contaminantes, ya que minimiza el volumen del material contaminado y, por consiguiente, disminuye la cantidad a confinar o a tratar. Actualmente, existen sistemas móviles para el lavado de suelos que se pueden transportar al sitio contaminado, disminuyendo costos y el riesgo de dispersar los contaminantes durante el transporte (Van Deuren et al. 2002).

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Las principales ventajas y limitaciones de este proceso se resumen en el siguiente cuadro Técnicas de recuperación de suelos Adicción de enmiendas

Lavado Bajos costos

Los tratamientos no tienen efectos negativos sobre el medio ambiente y la salud de los consumidores

Efectivo para tratar suelo arenoso y muy permeable Ventajas

Disminuye la cantidad de material contaminado

ventajas

No requiere infraestructura sofisticada

Estas técnicas pueden tener precios altamente competitivos, principalmente por utilizar subproductos agrícolas

Son sistema cerrados, en donde se pueden controlar las condiciones del sistema y las emisiones al ambiente Se requiere escavar y manipular el suelo

Permite escavar el suelo sin necesidad de escavar

Las altas cantidades de MO dificultan el proceso de separación No es eficientes para tratar mezclas Desventaja complejas s Los contaminantes deben ser solubles

Mayores tiempo de tratamiento Desventajas

Dificultad para verificar la eficacia del proceso

Requiere de grandes cantidades de agua Se necesitan procesos secundarios para tratar partículas finas de suelo

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Proceso de descontaminación (físico, químico ó biológico) De acuerdo a la actividad presentada en el momento II, la técnica escogida para recuperar los suelos contaminados por sales es la técnica de El lavado que es un proceso físico - Químico

Periodo de tratamiento Tiempo y costos de la remediación Es una tecnología de corto a mediano plazo, que puede llevar entre dos y seis meses. Los costos de su aplicación, incluyendo la excavación, pueden variar entre 84 y 343 USD/m3; se calcula un costo promedio cercano a 238 USD/m3 (Van Deuren et al. 2002, US EPA 2001). Los usos del suelo después del tratamiento y manejo de residuos; Generalmente, después del lavado de suelos se emplean técnicas de separación (sedimentación, filtración, centrifugación) con el propósito de separar las partículas más finas, en donde se adsorben los contaminantes del volumen original. Las partículas gruesas (limpias) se regresan al sitio, mientras que a las finas (contaminadas) se les realiza un nuevo tratamiento o se disponen adecuadamente en un sitio de confinamiento. Debido a que la mayor parte de las partículas depositadas en el sitio después del tratamiento son gruesas, éstas sólo tienen utilidad como soporte de infraestructuras, después de una adecuada compactación en el sitio y no para fines agrícolas (Van Deuren et al. 2002, US EPA 2001). Descripción del proceso El proceso consiste de tres etapas: mezclado, lavado y enjuagado. Antes de iniciar, el material contaminado se tamiza para retirar los objetos de mayor tamaño. Posteriormente, el suelo se adiciona a la unidad de lavado, en donde se mezcla y se lava con el uso de agua con o sin aditivos, en un proceso en lote o continuo. Al finalizar el lavado del suelo, la fase líquida se envía a una planta de tratamiento de aguas, mientras que la fase sólida se enjuaga nuevamente con agua limpia (Van Deuren et al. 2002, US EPA 2001). El uso de agua como solución de extracción es efectivo para la remoción de compuestos orgánicos solubles de bajo peso molecular (alcoholes y fenoles) y sales inorgánicas (sulfatos y cloruros). Para aumentar la eficiencia de lavado en un suelo con sales y metales, pueden emplearse soluciones con las siguientes características (US EPA 2001): . Agentes quelantes. Forman complejos solubles con iones metálicos. Uno de los más usados es el ácido etilendiaminotetracético (EDTA). Otros ácidos usados como agentes quelantes son los ácidos cítrico, málico y acético.

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. Ácidos y bases. Movilizan, neutralizan o transforman el contaminante. Las soluciones ácidas se aplican principalmente para incrementar la solubilidad de muchos metales, mientras que las alcalinas se usan para remover fenoles y metales ligados a la fracción

Equipos y suministros necesarios Esta técnica, al igual que la inundación, es efectiva para suelos arenosos, por lo que los parámetros a considerar para su aplicación son los mismos que se incluyen en la inundación de suelos (US EPA 2001). Es una tecnología desarrollada, disponible comercialmente a escala industrial, que puede aplicarse en suelos contaminados con una variedad de compuestos orgánicos, combustibles y metales Dibujo del proceso de tratamiento

Figura 3 Riego como principal contaminante de suelo La principal causa de contaminación por sales en los suelos del valle del cauca. es por Aguas de riego. Puesto que las sales en el agua de riego son uno de los principales causantes de salinización de los suelos la irrigación se debe planear y manejar de modo que se pueda mantener un óptimo 9


balance de sales en la zona radical. Un balance de sales favorable ocurre cuando la cantidad de sales que entran a la zona de raíces es menor o igual a la cantidad que sales en el agua de drenaje (GARCIA O. A., 1998). La FAO establece que los problemas de los suelos afectados por sales son viejos, pero su magnitud e intensidad han ido aumentando rápidamente. Los problemas se han agravado por el desarrollo de sistemas de riego sin las medidas adecuadas para el drenaje y se ven agravadas por las malas prácticas de gestión del agua y los procedimientos poco sólidos de recuperación. (FAO, 1988). En el caso de aguas que van a ser utilizadas para riego, las características a tomar en cuenta pueden ser la presencia de contaminantes de naturaleza química (contenido total de sales y de ciertos iones y sustancias contaminantes en solución), de naturaleza física (contenido de sedimentos, temperatura) y de naturaleza biológica (contenido de organismos patógenos). La calificación de aguas para riego en relación a posibles problemas de salinización y sodificación de los suelos se basa fundamentalmente en el contenido absoluto y relativo de sales y ciertos iones (HCO3-, Cl-, SO4=, NO3-,Ca2+, Mg2+, Na+, K+) (PLA, 1979) Solubilidad de algunas sales

Figura 4

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Movimiento de las sales en el suelo

La dinámica de las sales en el suelo se influenciada principalmente por dos procesos, uno es el flujo de masa y el otro es la difusión. Como lo muestra GARCÍA (1998) son procesos que producen la redistribución de diversos compuestos (fertilizantes y pesticidas entre otros) dentro del perfil del suelo. También son importantes para reducir, mediante los lavados, las concentraciones de sales a niveles inofensivos para los cultivos La difusión es un proceso causado por diferencias de movilidad térmica como en el movimiento Browniano. La velocidad de difusión varía con la velocidad promedia de las moléculas y a mayor temperatura mayor es la velocidad de las moléculas y más rápida la difusión. También se sabe que la difusión es una respuesta a un gradiente de concentración El flujo en masa se conoce como flujo convectivo. Se diferencia de la difusión en que requiere movimiento de masas de la fase líquida, o de la gaseosa, dependiendo de si se está considerando un movimiento de solutos o de componentes gaseosos. Así, por ejemplo, las sales se mueven a través del suelo bajo riego o lluvia porque son arrastradas hacia los estratos inferiores del perfil por el flujo de agua y es, generalmente, mucho más rápida que el movimiento por difusión. No es necesaria la existencia de un gradiente de concentración para que ocurra el flujo en masa pero a menudo se presenta, como cuando se riega un suelo que contiene sales o cuando se añade un fertilizante

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Figura 5 Modelo Predictivo (ZAPATA,2004)

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Planeamiento de hipótesis del problema de contaminación, donde establezca los posibles agentes causales, los procesos de acumulación de contaminantes en el suelo y, su solubilidad y afectación de los recursos hídricos locales. Tengan en cuenta el uso de citas bibliográficas para justificar la hipótesis.

CHIQUINQUIRA (BOYACA) La ciudad mariana de Colombia con una población de 62 453 habitantes, a causa del notable incremento en la población civil también se han observado de la misma manera un significativo aumento en la zona industrial lo que ha generado una notable contaminación del suelo específicamente debido a la expansión urbana este es uno de los factores más importantes en la pérdida de suelo además de diferentes actividades del hombre que causan la degradación inminente del suelo como se puede apreciar a continuación

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MOMENTO TRES

TÉCNICAS Y ALTERNATIVAS PARA LA DESCONTAMINACIÓN DEL SUELO CHIQUIQUIREÑO

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BIORREMEDIACIÓN

A las técnicas de biorremediación también se las conoce como medidas biocorrectivas. Consisten en el uso de microorganismos para degradar las sustancias tóxicas, convirtiéndolas, al ser posible, en dióxido de carbono, agua y sales inocuas. Normalmente los microorganismos utilizan los compuestos orgánicos tóxicos como fuente de carbono, aunque existen otros procesos basados en la degradación sintróficade los tóxicos. En la degradación sintrófica, también denominada cometabolismo, el microorganismo no utiliza el compuesto tóxico ni como fuente de carbono ni como fuente de energía, sino que obtiene ambos a partir de otras sustancias. La biorestauración se usa para la eliminación de productos tóxicos presentes tanto en el suelo como el agua. Se puede realizar in situ modificando las condiciones físico-químicas de la zona contaminada incrementando el número de microorganismos capaces de degradar los tóxicos presentes, como su tasa metabólica con el propósito de incrementar la velocidad de degradación de los

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FITORRESTAURACIÓN

Consiste en utilizar cultivos de plantas para eliminar tóxicos presentes en agua y suelo. Las plantas pueden fijar los tóxicos o metabolizarlos tal y como hacen los microorganismos en los procesos de biorrestauración. La fitorremediación se basa principalmente en las interacciones entre las plantas, el suelo y los microorganismos. El suelo es una compleja estructura que sirve de soporte para el desarrollo de las plantas y los microorganismos que se alimentan de los compuestos orgánicos o inorgánicos que lo componen. Cuando algunos de estos compuestos se encuentra en exceso con respecto al estado inicial del suelo, éste se describe como un suelo contaminado (esto también se aplica al agua y al aire, a diferencia del suelo son fluidos). Los compuestos en exceso puede ser utilizados como fuente de energía por las plantas y microorganismos

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tóxicos. • VENTAJAS - No producen polvos tóxicos durante el proceso de limpieza ya que no hay que excavar ni desplazar el suelo contaminado. - Se pueden tratar grandes cantidades de tierra a la vez.

• DESVENTAJAS - Es un proceso lento que puede durar varios años en el caso de que los compuestos se biodegraden lentamente. - No se puede aplicar a suelos estratificados ni arcillosos debido a que estas condiciones no favorecen la buena distribución del aire en la zona contaminada.

VENTAJAS: Son especialmente útiles para su aplicación en grandes superficies, con contaminantes relativamente inmóviles, o con niveles de contaminación relativamente bajos; Al formar una cobertura vegetal mejora las propiedades físicas y químicas del suelo; No requiere la transportación del sustrato contaminado, evitando así la diseminación de contaminantes a través del aire o agua; Recuperación y reutilización de metales valiosos, biomasa y agua (las empresas que se especializan en la fitominería); No requiere energía eléctrica; Evita la excavación y tráfico pesado; Es el método menos destructivo, ya que utiliza los organismos naturales y preserva el estado natural del medio ambiente (en comparación con el uso de procesos químicos, no hay ningún impacto negativo en la fertilidad de la tierra); DESVENTAJAS Un crecimiento lento y baja biomasa requieren una inversión considerable en tiempo, o/y, a veces la adición de agentes quelantes u otras sustancias (para los contaminantes inorgánicos como los metales pesados). Puede ser usado con plantas de crecimiento rápido No se puede, con un sistema de remediación a base de plantas, evitar completamente el paso de contaminantes a la capa freática (esto solo es posible mediante la eliminación total del suelo).

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El nivel y el tipo de contaminación afecta a la fitotoxicidad de de los contaminantes. En algunos casos, el crecimiento o la supervivencia de las plantas pueden estar disminuidos;

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BIBLIOGRAFÍA

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Documento - Sociedad Ecuatoriana de la Ciencia del Suelo www.secsuelo.org/...%20Simposio%20de%20Salinidad%20de%20Suelos... efectos de 3 enmiendas sobre un suelo salino-sodico con 9 ... sian.inia.gob.ve › Sumario › Volumen 13 Suelos afectados por sales www.agricoles.org/.../2011%20noviembre-%20ETSIA%20Lerida_Mane. http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=37012013006 Chaney, R.; Bronw, S.; Ying-Ming, L.; Angle, J.S.; Homer, Z.; Green, C. (1995). Potential use of hyperaccumulators. Mining Environmental Management, 3: 9-11. ITGE (1995). Contaminación y depuración de suelos. Publicaciones del ITGE. 330 pg. Reeves, R.D.; Baker, A.J.M.; Brooks, R.R. (1995). Abnormal accumulation of trace metales by plants. Mining Environmental Management, 3: 4-8. USEPA - Technology Innovation Office. Hazardous waste cleanup information. http://www.cluin.org USEPA – ORD. In situ treatment of soil and groundwater contaminated with Chromium. Technical resource guide. EPA/625/R-00/005, Octubre 2000. USEPA – ORD. Manual – Ground-water and leachate treatment systems. EPA/625/R-94/005, Enero 1995. US DOE – Office of Environmental Management. Remediation technology descriptions. http://www.em.doe.gov/define/techs/remdes2.html

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Momento 3 Contaminacion de Suelo

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