PRÁCTICA N°2: CONTAMINACION DE SUELOS Prácticas de Impacto Ambiental Programa Profesional de Ingeniería Civil – Universidad Nacional San Agustín
Ing. Mauricio León Tejada
OBJETIVOS -
Identificar las principal principales es causas y contaminantes del suelo Identificar Identif icar las principales fuentes de contaminac contaminación ión del suelo Reconocer técnicas de recuperación de suelos.
MARCO TEÓRICO El suelo es el Material no consolidado compuesto por partículas inorgánic inorgánicas, as, materia orgánica, agua, aire y organismos, que comprende desde la capa superior de la superficie terrestre hasta diferentes niveles de profundidad. Los distintos tipos de suelo varían en su composición: arcillas, sales, material orgánico, número de capas, textura, compactación, etc; lo cual afecta la movilidad de contaminantes a través del suelo. Algunas predicciones de qué tan profundo y el área de afectación se pueden llegar a conocer en base al conocimiento de las características del suelo y su contenido de arcilla. (Arellano Díaz, 2002) Según el D.S. N° 002-2013002-2013-MINAM, MINAM, se define como suelo contaminado a aquel cuyas características químicas, han sido alteradas negativamente por la presencia de sustancias contaminantes depositadas por la actividad humana, según lo establecido en el D.S. N° 002-2013-MINAM. Se considera contaminante contaminante a toda sustancia o actividad que tiene el potencial de presentar un riesgo de dañar la salud o cualquier otro valor medioambie medioambiental. ntal. Desde el siglo XVIII con la revolución industrial las actividades industriales han sido una de las principales fuentes de contaminación de suelos y muchas veces la intensidad de la contaminación no es una función directa del tamaño de la actividad. En la actualidad se puede mencionar a las principales industrias potencialmente contaminantes de suelos: Industrias de extracción de petróleo, gas y minerales metálicos, industrias de productos alimenticios y bebidas, industria textil,
industria de confección y teñido, industria de cuero y calzado, industria de madera y corcho, industria de papel, industria de artes gráficas, industria de coque, refino de petróleo y combustibles nucleares; industria química, industria de transformación del caucho y materias plásticas, industrias de productos minerales son metálicos, industrias de productos metálicos, industria de equipos electrónicos, industria de transporte, industrias manufactureras, industrias de mantenimiento de vehículos, etc. (Sabroso Gonzales, 2004) Las principales causas de contaminación son -
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Mala gestión de los residuos: vertidos incontrolados, acumulaciones incorrectas, etc. Malas prácticas prácticas en instalacione instalaciones s industriales: fugas, almacenamientos incorrectos, etc. Malas prácticas industriales: accidentes en el transporte, almacenamiento y manipulación de productos o residuos peligrosos. Deterioro:: fugas por mal estado de Deterioro tuberías, infraestructura, etc.
En la Tabla N°1 se muestra además los principales contaminantes industriales y sus efectos en la salud y el medio ambiente. De igual manera se tienen residuos domésticos que, al no ser depositados en forma adecuada, generan mal aspecto y proliferación de fauna nociva como ratas, cucarachas, moscas, etc., por su parte los residuos orgánicos de la basura generan gas
Tabla N°1. Principales contaminantes y efectos. Contaminante Plata (Ag) Aluminio (Al) Arsénico (As)
Cadmio (Cd)
Cromo (Cr)
Cobre (Cu)
Mercurio (Hg)
Plomo(Pb)
Cianuros Sulfatos sulfitos sulfuros
Salud Humana
Ecosistemas
Por inhalación, ingestión, penetración cutánea. Enfermedad Argiria Por inhalación, ingestión, penetración cutánea. Toxicidad, quemaduras daño en tejido nervioso y cerebro. Posible cáncer Por inhalación, ingestión, penetración cutánea. Veneno, irritación de mucosas, lesiones en piel, daño neuronal coma o muerte en 4 horas a 1 semana
Riesgo de incendio y explosión Extremadamente toxico, forma vapores explosivos, incendios.
Por inhalación, ingestión, penetración cutánea. Edema pulmonar, vómitos diarrea, insuficiencia renal, alteraciones del metabolismo, afección a los pulmones Por inhalación, ingestión, penetración cutánea. Afecta piel, vías respiratorias, cáncer bronquial, calambres musculares, coma, ulceras, necrosis renal. Por inhalación, ingestión, penetración cutánea. Nauseas, diarrea, convulsiones, irritación de mucosas, ulceración, lesión en hígado riñones, huesos. Por inhalación, ingestión, penetración cutánea. Se acumula en el SNC, irritación de mucosas, fiebre, demencia, depresión insuficiencia renal, ceguera, retardo mental, parálisis cerebral, etc. Por inhalación, ingestión, penetración cutánea. Se acumula en tejido óseo, dolor de cabeza, disfunción motriz, debilidad en extremidades, sensación de hormigueo, dolor muscular, calambre, problemas cardiovasculares, anemia, alteraciones del SNC y periférico Por inhalación, ingestión, penetración cutánea Efectos mortales, síntomas de envenenamiento. Por inhalación, ingestión, penetración cutánea Queratitis, edema pulmonar paro cardiaco
Plaguicidas organoclorados Por inhalación, ingestión, penetración cutánea Daños degenerativos en hígado, riñón, acumulación en órganos y feto. Carcinogénico
Plaguicidas organofosforados Hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPS)
Extremadamente tóxico
Se acumula en plantas(Toxina de acumulación) y en raíces
Extremadamente toxico
Extremadamente toxico
Muy toxico.
Muy toxico. Ataca raíces de plantas e impide crecimiento. Extremadamente toxico, la lluvia acida acidifica los suelos. Persistente, se acumula en organismos vivos. Se fija en el suelo y contribuye a disminución de fertilidad. Su descomposición o hidrolisis genera tóxicos al suelo.
Por inhalación, ingestión, penetración cutánea Visión borrosa, problemas respiratorios y cardiovasculares.
Persistente , se acumula en organismos vivos
Inhalación ingestión y penetración cutánea. Efectos mutagénicos
Lenta degradación, acumulación en sedimentos, suelos, plantas peces e invertebrados.
metano. Sin embargo, la principal fuente de contaminación de suelos es la disposición de residuos municipales, la disposición ilegal de residuos peligrosos y los sitios abandonados con residuos peligrosos, sitios enterrados clandestinamente o tanques subterráneos de combustibles. En la Tabla N°2 se muestra el tiempo que tarda un residuo en degradarse, por ello es importante tomar acciones para el manejo general de residuos que permitan su adecuada gestión. Entre ellas tenemos: reducir el flujo de materiales en la sociedad, reducir cantidad de materias primas, reducir cantidad de residuos sólidos, reciclar, recuperar materiales, recuperar energía, consolidar el manejo diario de los residuos, compactación, segregación, separación, disposición final en rellenos sanitarios. (Arellano Díaz, 2002)
Tabla N°2. Tiempo de descomposición de los residuos Residuo
Tiempo de degradación
Papel bond Materiales de algodón Palillos de fósforos Media de lana Zapato de cuero Chicle Lata de aluminio Tetrapak Tapas plásticas Encendedor Zapatillas Muñecas juguetes Plástico Poliestireno Pilas Vidrio cerámica, loza
3-8 semanas 1-5 meses 6 meses 1 año 3-5 años 5 años 10-100años 30 años 100 años 100 años 200 años 300 años 500 años 1000 años 1000 años 4000 a + años.
Identificación del sitio contaminado La Fase de identificación, tiene por objeto determinar si un sitio supera o no los ECA para Suelo o los niveles de fondo. Para su desarrollo se debe realizar una evaluación preliminar que comprende la investigación histórica y el levantamiento técnico del sitio; y sobre esta base se ejecuta el muestreo de identificación o exploratorio. Los parámetros que se analicen serán aquellas sustancias químicas de interés toxicológico o eco
toxicológico, generados por la actividad presente o pasada, en el sitio de estudio. Cuando se determine la existencia de un sitio contaminado derivado de las actividades extractivas, productivas o de servicios, el titular debe presentar el Plan de Descontaminación de Suelos (PDS), el cual es aprobado por la autoridad competente. El PDS abarca la fase de caracterización y las propuestas de acciones de remediación. La fase de caracterización procede cuando los resultados de la fase de identificación determinan que se supera los ECA para suelo o los niveles de fondo. Tiene por objeto determinar la extensión y profundidad de la contaminación del sitio, y comprende el desarrollo del muestreo de detalle, el estudio de caracterización, el estudio de evaluación de riesgo a la salud y el ambiente (ERSA) cuando corresponda, que junto a la propuesta de acciones de remediación, conforma el Plan de Descontaminación de Suelos (PDS), que debe ser presentado a la autoridad competente para su evaluación y aprobación. (MINAM, 2014)
Residuo de construcción y demolición Son aquellos que se generan en el entorno urbano y no se encuentran dentro de los comúnmente conocidos residuos sólidos urbanos (RSU) ya que su composición es cuantitativa y cualitativamente distinta. Son residuos básicamente inertes constituidos por tierras y áridos mezclados, piedras, restos de hormigón restos de pavimento asfáltico, materiales refractarios, ladrillos., cristal, plásticos, yeso, fierro, madera, y general todos los desechos producidos por el movimiento de tierras y construcción de edificaciones nuevas y obras de infraestructura, así como los generados por la demolición o reparación de edificaciones antiguas. En el Catálogo Europeo de Residuos (CER), aprobado por las Instituciones Comunitarias, los residuos de construcción y demolición están identificados con el código CER 170000 y proceden, en su mayoría, de derribos de edificios o de rechazos de los materiales de construcción de obras de nueva planta, y de obras de reformas en viviendas o urbanizaciones:
17 01 Hormigón, ladrillos, tejas y materiales cerámicos. 17 02 Madera, vidrio y plástico. 17 03 Mezclas bituminosas, alquitrán y otros productos alquitranados. 17 04 Metales (incluidas sus aleaciones). 17 05 Tierra (incluida la excavada de zonas contaminadas), piedras y lodos de drenaje. 17 06 Materiales de aislamiento y materiales de construcción que contienen amianto. 17 08 Materiales de construcción en base a yeso. 17 09 Otros residuos de construcción y demolición.
En cuanto a residuos peligrosos, el CER presenta 16 corrientes:
17 01 06* Mezclas de o fracciones separadas de hormigón, ladrillos, tejas y material cerámico que contienen substancias peligrosas. 17 02 04* Vidrio, plástico y madera que contienen substancias peligrosas o están contaminadas por ellas. 17 03 01 * Mezclas bituminosas que contienen alquitrán de hulla. 17 03 03* Alquitrán de hulla y productos alquitranados. 17 04 09* Residuos metálicos contaminados con substancias peligrosas. 17 04 10* Cables que contienen hidrocarburos, alquitrán y/o sustancias peligrosas 17 05 03* Tierras y piedras que contienen substancias peligrosas. 17 05 05* Lodos de drenaje que contienen substancias peligrosas. 17 05 07* Balasto de vías férreas que contiene substancias peligrosas. 17 06 01* Materiales de aislamiento que contienen amianto. 17 06 03* Otros materiales aislantes que consisten en o contienen substancias peligrosas. 17 06 05* Materiales de construcción que contienen amianto. 17 08 01* Materiales de construcción a base de yeso contaminado con substancias peligrosas. 17 09 01* Residuos de construcción y demolición que contienen mercurio. 17 09 02* Residuos de construcción y demolición que contienen PCB (pe. Sellantes que contienen PCB,
revestimientos de suelo a base de resinas que contienen PCB, acristalamientos dobles que contienen PCB, condensadores con PCB). 17 09 03* Otros residuos de construcción y demolición mezclados que contienen
Gestión de los residuos de construcción y demolición 1. Reutilización: directa en la propia obra, en otras obras, implicando selección previa del material y limpieza del mismo. 2. Reciclaje: reconversión de residuos en nuevas materias primas Holanda, Bélgica y Dinamarca superan el 90% de reciclaje para la fracción de hormigón, ladrillos, tejas, etc. 3. Eliminación: se debe considerar como última alternativa, de todas las opciones presenta el mayor impacto incluso maximizado cuando no se encuentran clasificados y cuando es realizado en vertederos no controlados.
DESARROLLO
Casos de estudio Revise los siguientes casos de estudio:
CASO 1: El Canal Love fue construido en los años 1800 en el estado de Nueva York (EEUU) junto a las cataratas del Niágara, con la finalidad de conectar el río superior y más bajo del Niágara. En 1920 el canal fue usado como vertedero municipal e industrial por aproximadamente 33 años, en los cuales se llegó a depositar 21 000 toneladas de productos químicos muy tóxicos: disolventes orgánicos, ácidos, metales, pesticidas y subproductos, muchos de ellos carcinógenos o teratogénicos (creando defectos del nacimiento). En 1953, los dueños, La Hooker Chemical Company, cubrieron el canal con arcilla para actuar como barrera y lo vendieron a la ciudad por 1 dólar. En el lugar se construyó la ciudad de Niagara Falls con cerca de 100 hogares y una escuela. A finales de los años cincuenta se reportaron problemas cuando se realizaban construcciones, los niños sufrían quemaduras, enfermedades y muchos de ellos murieron; vapores tóxicos emanaban del suelo y dañaban las plantas, la lluvia generaba barro oscuro y tóxico. Por años los problemas continuaron y en 1978 los análisis de aguas en la zona reportaron
la presencia de 82 productos químicos contaminantes. Se comprobó que una de cada 3 mujeres había tenido abortos espontáneos, y que de 24 niños 5 tenían malformaciones, así mismo, la incidencia de enfermedades era superior a la población en general. Finalmente, la zona se declaró como área catastrófica y fue evacuada. El proceso demandó 200millones de dólares además de los graves daños a la salud de las personas.
CASO 2: “El Complejo Metalúrgico de La Oroya (CMLO)
está compuesto de un conjunto único de fundiciones y refinerías especialmente diseñadas para transformar el mineral polimetálico típico de los Andes centrales peruanos en diez metales (Cobre, Zinc, Plata, Plomo, Indio, Bismuto, Oro, Selenio, Telurio y Antimonio) y siete subproductos (Sulfato de Zinc, Sulfato de Cobre, Ácido Sulfúrico de Zinc, Ácido Sulfúrico de Plomo, Trióxido de Arsénico, Polvo de Zinc y Concentrado Zinc/ Plata). El Complejo Metalúrgico de La Oroya maneja cuatro circuitos integrados y con sinergia entre ellos, para el procesamiento de Cobre, Plomo, Zinc y metales preciosos. Consecuentemente, la producción en La Oroya consiste en diversos procesos complejos, que se ejecutan gracias al conocimiento especializado y la experiencia adquiridos a través del tiempo.El presidente de la ONG Vida, Arturo Alfaro, manifestó que con el análisis de suelos realizado en las zonas afectadas se ha encontrado niveles elevados de plomo que superan los estándares de calidad (superiores a los 2.000 mg/Kg de plomo en algunas viviendas). Además, este problema se ha encontrado tanto en las zonas de cultivos como en las zonas urbanas.
CASO 3: En abril del 2016 más de 600 adolescentes chinos del centro privado de Lenguas extranjeras de Changzhou en la provincia de Jiangsu, fueron evaluados identificando que 493 de ellos desarrollaron diversas enfermedades, entre ellas cáncer, anomalías en la sangre, leucemias entre otros. Según los medios locales chinos, la escuela Changzhou Foreign Languages abrió un nuevo campus en 2015 cerca de las antiguas instalaciones de tres fábricas químicas: Changyu, Huada y Changlong. Aparentemente, las clases empezaron antes de que se publique un informe de impacto ambiental que alertaba que el agua subterránea y el suelo de esa zona había sido contaminada.
El Tribunal popular Intermedio de Changzhou ha aceptado la demanda presentada por tres organizaciones no gubernamentales contra tres empresas químicas a las que acusan de contaminar el terreno cerca de la escuela afectada. Las investigaciones apuntan a que la construcción del centro por un valor de 310 millones de yuanes (47 millones de dólares) comenzó siete meses antes de que terminara la evaluación del terreno donde habían operado plantas químicas.
Sesión De Trabajo En grupos, seleccionar uno de los casos de estudio y realizar un análisis crítico de los hechos, identificado a las partes involucradas y el rol que desempeñaron en el evento, las causas y efectos o consecuencias del evento diferenciándolos de acuerdo a su magnitud y relevancia. Finalmente, se deberán proponer posibles alternativas de prevención y/o mitigación para las causas y consecuencias identificadas. Usar la estructura de contenido propuesta en el Anexo 2.
CUESTIONARIO. 1. Explique el concepto de residuo 2. Mencione la clasificación de los residuos 3. Realice una revisión de la legislación peruana en materia de contaminación de suelos (LMP) 4. Explique brevemente cuales son las técnicas de recuperación de suelos 5. Explique qué es un relleno sanitario y cuales son sus consideraciones técnicas 6. De su opinión respecto al actuar de la Unión Europea y países como Holanda frente al problema de los RDC 7. ¿Qué sistemas de reciclado y aprovechamiento de materiales existen? 8. ¿Para qué es importante la correcta identificación de sitios contaminados?
Bibliografía Arellano Díaz, J. (2002). Introducción a la Ingeniería Ambiental. MExico D.F: Alfaomega Grupo Editor S.A. MINAM. (2014). Guía para la elaboración de planes de descontaminación de suelos. Lima: MAVET IMPRESIONES E.I.R.L. Sabroso Gonzales, M. (2004). Guía sobre suelos contaminados. Zaragoza.
Anexo 1 ESTANDAR DE CALIDAD AMBIENTAL PARA SUELO Usos del suelo Suelo Agrícola
Suelo Residencial / Parques
Suelo Comercial / Industrial / Extractivos
1 Benceno (mg/kg MS)
0.03
0.03
0.03
EPA 8260-B EPA 8021-B
2 Tolueno (mg/kg MS)
0.37
0.37
0.37
EPA 8260-B EPA 8021-B
3 Etilbenceno (mg/kg MS)
0.082
0.082
0.082
EPA 8260-B EPA 8021-B
4 Xileno (mg/kg MS)
11
11
11
EPA 8260-B EPA 8021-B
5 Naftaleno (mg/kg MS)
0.1
0.6
22
EPA 8260-B
N
Parámetros
Método de Ensayo
I Orgánicos
6
Fracción de hidrocarburos F1 (C5-C10) /mg/kg MS)
200
200
500
EPA 8015-B
7
Fracción de hidrocarburos F2 (C10-C28) /mg/kg MS)
1200
1200
5000
EPA 8015-M
8
Fracción de hidrocarburos F3 (C28-C40) /mg/kg MS)
3000
3000
6000
EPA 8015-D
9 Benzo(a) pierno (mg/kg MS)
0.1
0.7
0.7
EPA 8270-D
0.5
1.3
33
EPA 8270-D
11 Aldrín (mg/kg MS) (1)
2
4
10
EPA 8270-D
12 Endrín (mg/kg MS) (1)
0.01
0.01
0.01
EPA 8270-D
0.7
0.7
12
EPA 8270-D
0.01
0.01
0.01
EPA 8270-D
15 Cianuro libre (mg/kg MS)
0.9
0.9
8
EPA 9013-A/APHAAWWA-WEF 4500 CN F
16 Arsénico total (mg/kg MS) (2)
50
50
140
EPA 3050-B EPA 3051
17 Bario total (mg/kg MS) (2)
750
500
2000
EPA 3050-B EPA 3051
18 Cadmio total (mg/kg MS) (2)
1.4
10
22
EPA 3050-B EPA 3051
19 Cromio total (mg/kg MS) (2)
0.4
0.4
1.4
DIN 19734
20 Mercurio total (mg/kg MS) (2)
6.6
6.6
24
EPA 7471-B
21 Plomo total (mg/kg MS)
70
140
1200
EPA 3050-B EPA 3051
10
Bifenilos policlorados - PCB (mg/kg MS)
13 DDT (mg/kg MS) (1) 14 Heptacloro (mg/kg MS) (1)
II Inorgánicos
(2)
EPA: Environmental Protection agency (Agecia de Protección Ambiental de los Estados Unidos) DIN: German Institute for Standardization MS: Materia seca a 105 C°, excepto para compuestos orgánicos y mercurio no debe exceder 40 C°, para cianuro libre se debe realizar el secado de muestra fresca en estufa a menos de 10 C° por 4 días. Luego de secada la muestra debe ser tamizada con malla de 2mm. Para el análisis se emplea la muestra tamiza da menor a 2mm.
Anexo 2 Estructura de informe de identificación de sitios contaminados CONTENIDO 1. Información documental del predio (Actual e histórico)
Nombre del sitio (Nombre oficial o denominación popular) Ubicación del sitio (incluye dirección y coordenadas geo-referenciadas) Usos del suelo actual e histórico Mapa de procesos Cuadros de materia prima, productos, subproductos, residuos Sitios de disposición y descargas 2. Características generales naturales del sitio
Geológicas (estructura, estratigrafía, litología) Hidrogeológicas Hidrológicas (localización de pozos, datos de potenciometría, profundidad de nivel de agua, calidad de agua, zonas de recarga y descarga) Topográficas Datos climáticos (precipitación, temperatura, dirección predominante del viento, velocidad del viento) Cobertura vegetal 3. Fuentes potenciales de contaminación
Fugas y emisiones visibles Zonas de almacenamiento de materiales finos Áreas con corrientes de aire Áreas con alto tránsito y uso de maquinarias y/o equipos Zonas industriales 4. Vías de propagación y puntos de exposición
Características del uso actual y futuro 5. Propuesta de actividades de prevención y/o mitigación .
