CONTAMINACIÓN DEL SUELO POR HIDROCARBUROS Y RELLENOS SANITARIOS SANITARIOS El suelo y el subsuelo constituyen un recurso natural difícilmente renovable, entre sus principales funciones se encuentran: • • • •
Filtrante durante la recarga de los mantos acuíferos Lugar donde ocurren los ciclos biogeoquímicos. Espacio de actividades agrícolas y ganaderas Soporte de la vegetación
La contaminación del suelo suelo se define por la la presencia de determinado determinado nivel de partículas, sustancias o materiales contaminantes sólidos o líquidos que deterioran la superficie terrestre o la pérdida de una o ms de sus funciones. Las causas son: !. "lmacenamie "lmacenamiento nto incorrecto incorrecto de productos productos y #o residuos residuos en actividad actividades es industriale industrialess $. %erti %ertidos dos incon incontro trolad lados os de residuo residuoss &. Esco Escomb mbro ro indu indust stri rial al '. (idon (idones es ente enterr rrad ados os ). "lmacenamie "lmacenamiento nto incorr incorrecto ecto de product productos os o residuos residuos *. "ccide "ccidente ntess en el transp transport orte e de mercanc mercancías ías +. Fugas Fugas en tanque tanquess o operacio operaciones nes defic deficien ientes tes . %ertidos %ertidos incontrolad incontrolados os de aguas residuales residuales -. so so incorre incorrecto cto de de pestic pesticida idass y #o abono abonoss !/. "lcantarillado antiguo antiguo en mal estado estado !!. !!. "ntiguos "ntiguos entierros entierros de residuos !$. 0eposición de contaminantes contaminantes atmosféricos atmosféricos Contaminación por hidrocarburos Los 1idrocarburos son compuestos de gran abundancia en la naturale2a integrados por tomos de carbono e 1idrógeno. 3stos se clasifican seg4n la estructura de los enlaces e5istentes entre los tomos de carbono que componen la molécula. Los 1idrocarburos estipulan una actividad económica de primera importancia a nivel mundial ya que son los princi principale paless combus combustib tibles les fósile fósiles, s, adems adems sirven sirven de materi materia a prima prima para para todo todo tipo tipo de plsticos, ceras y lubricantes. Los derram derrames es de 1idroc 1idrocarb arburo uross de petról petróleo eo son una de las principal principales es fuente fuentess de contaminación de suelos y aguas ya que ocasionan perturbaciones en los ecosistemas al afectar su estructura y bioprocesos. El petróleo contiene compuestos químicos tó5icos que producen da6os a plantas, animales, 1umanos y principalmente a poblaciones de microorganismos, los cuales representan parte importante del ecosistema y son claves para los procesos.
La contaminación por petróleo se produce por su liberación accidental o intencionada en el ambiente, provocando efectos adversos sobre el 1ombre o sobre el medio, directa o indirectamente. La contaminación involucra todas las operaciones relacionadas con la e5plotación y transporte de 1idrocarburos, que conducen inevitablemente al deterioro gradual del ambiente. Las propiedades físicas del suelo ms afectadas por derrames de 1idrocarburos son: • • •
La estructura del suelo debido a la ruptura de los agregados "umento de la retención del agua en la capa superficial El potencial 1ídrico
Las propiedades químicas del suelo ms afectadas por un derrame de 1idrocarburos son: •
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"umento de carbono orgnico, ya que el +)7 del carbono del petróleo crudo es o5idable. 0isminución del p8, debido a la acumulación del carbono orgnico y generación de cidos orgnicos. "umento del manganeso y 1ierro intercambiable. "umento del fósforo disponible.
Los efectos tó5icos de los 1idrocarburos en el ambiente dependern de: 9 9 9 9 9 9
La cantidad y composición del petróleo. La frecuencia y tiempo de e5posición. El estado físico del derrame. Las características del sitio donde sucedió el derrame. %ariables ambientales como temperatura, 1umedad y o5ígeno. El uso de dispersantes químicos est restringido su uso;.
Fuentes de contaminación por 1idrocarburos La contaminación por 1idrocarburos se produce de forma frecuente y los principales orígenes de aparición de 1idrocarburos en el suelo
Fuga de depósitos %ertidos accidentales Enterramiento de residuos que contienen 1idrocarburos Lavado de aglutinantes de caminos asfaltados =iegos de caminos de tierra con aceites residuales para evitar el polvo
Las principales actividades consideradas como fuentes de contaminación de 1idrocarburos son: •
Saneamiento in situ nitratos, microorganismos fecales, tra2as de 1idrocarburos sintéticos;
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>asolineras y talleres automotrices benceno, otros 1idrocarburos aromticos, fenoles e 1idrocarburos 1alogenados; 0epósito final de residuos sólidos amonio, salinidad, 1idrocarburos 1alogenados y metales pesados; ?ndustrias metal4rgicas tricloroetileno ,tetracloroetileno ,otros 1idrocarburos 1alogenados ,metales pesados, fenoles y cianuro; @alleres de pinturas y esmaltes tetracloroetileno, alcalobenceno y otros 1idrocarburos 1alogenados; ?ndustria de la madera pentaclorofenol y algunos 1idrocarburos aromticos; @intorerías tricloroetileno y tetracloroetileno; Aanufactura de pesticidas fenoles, 1idrocarburos 1alogenado, arsenico y metales pesados; 0epósito final de lodos residuales nitratos, 1idrocarburos 1alogenados, plomo y 2inc; Burtidurías cromo, salinidad, 1idrocarburos 1alogenados y fenoles; E5plotación y e5tracción de salinidad 1idrocarburos aromticos;
Bomportamiento del 1idrocarburo en el ambiente n derrame de 1idrocarburo, lleva consigo una serie de cambios progresivos de sus propiedades físico
*.< Sedimentación: Este proceso se da cuando el 1idrocarburo se intemperi2a, provocando un incremento de su densidad respecto al agua circundante y por consiguiente se 1unde. +.< (iodegradación: Aediante este proceso el 1idrocarburo desaparece del medio ambiente. Biertas especies de 1ongos y otros organismos, especialmente bacterias, utili2an los 1idrocarburos como nutrientes. Bomo proceso natural es muy lento. Aovilidad de un 1idrocarburo en el subsuelo, donde las flec1as roDas representan los arrastres de vapor en sentido ascendente.
@ecnologías de tratamiento Son varias las tecnologías aplicadas en la descontaminación de suelos y se pueden clasificar como e5 situ se e5cava el suelo contaminado; e in situ no se e5cava el suelo contaminado;. Las técnicas también pueden clasificarse entre off
Las técnicas a aplicar se escogen en función del grado de remediación que queremos conseguir, los parmetros del suelo, el contamínate a e5traer y el presupuesto del que se dispone. "lgunas de las tecnologías ms aplicadas en la descontaminación de suelos son:
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Desorción térmica: consiste en calentar la tierra a -/<)'/ B con el fin de que los
contaminantes con un punto de ebullición baDo se evaporen y por consiguiente, se separen del suelo. Los contaminantes vapori2ados se recogen y se tratan generalmente con un sistema de tratamiento de emisiones a la atmosfera. Extracción con disolventes: Bonsiste en usar un disolvente para separar o retirar contaminantes orgnicos. La e5tracción con disolventes no destruye los contaminantes, sino que los concentra para que sea ms fcil retirarlos o destruirlos con otra técnica. Lavado del suelo: El lavado e5 situ del suelo es una técnica que consiste en el uso de líquidos, generalmente agua combinada a veces con aditivos químicos y un procedimiento mecnico para depurar el suelo. Bon este método se retiran contaminantes peligrosos y se los concentra reduciendo su volumen. En el procedimiento se separa la tierra fina de la gruesa. El lavado in situ consiste en moDar los suelos contaminados con una solución que arrastra los contaminantes 1asta un lugar donde pueden e5traerse por bombeo. El tipo de solución puede ser agua con un cido o base, agua con un agente tensioactivo o simplemente agua. Este método es efica2 para el tratamiento de suelos con baDo contenido de limo o arcillas. Extracción multifásica, extracción suelo-vapor, bioventing: Se trata de 1acer el vacío para e5traer los gases voltiles y el agua subterrnea que se separarn en el e5terior y se tratarn para ser depurados. Catálisis qumica: es transformar los contaminantes en productos inocuos para el medio mediante el uso de sustancias abióticas , normalmente o5idantes. !n"ección de aire: Bonsiste en la inyección de aire a través de bombas y conductos con tal de que se produ2ca un contacto con el agua y que las burbuDas de aire capten los contaminantes. El vapor contaminado sale a través de los po2os de e5tracción y éste puede ser tratado. #ump-and-treat: roceso de e5tracción del agua subterrnea mediante bombas situadas en po2os de e5tracción para su posterior tratamiento e5 situ. $ioremediación: consisten en la utili2ación de microorganismos naturales para degradar sustancias peligrosas a sustancias menos tó5icas. %itoremediación: consisten en el uso de plantas y rboles para depurar aguas y suelos contaminados. Es una técnica pasiva y estéticamente agradable que utili2a la energía solar y se puede usar Dunto con otras técnicas de limpie2a mecnicas.
Contaminación por rellenos sanitarios Los compuestos provenientes de los residuos sólidos que entran en contacto con los suelos pueden ser relativamente inertes e inofensivos, pero e5iste un gran n4mero de ellos que pueden causar serios da6os a los seres vivos presentes en el suelo, a4n en peque6as concentraciones. "lgunos de los efectos no deseables de la inadecuada disposición de los residuos sólidos en el suelo son: 9
Los organismos vivos presentes en el suelo pueden ser in1ibidos o eliminados, rompiendo el equilibrio bioquímico del suelo.
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Los compuestos químicos pueden ser transportados del suelo al aire o a los cuerpos de agua y de esta manera entrar en contacto, en un rea muy amplia, con un gran n4mero de organismos produciendo efectos adversos a la salud 1umana y a los ecosistemas.
or sus propiedades físicas, los residuos sólidos se pueden clasificar en tres grupos: 9 9 9
Aateriales inertes: vidrio, plstico, tierras, ceni2as y metales. Aateriales fermentables: materia orgnica. Aateriales combustibles: papel, cartón, plsticos, madera, goma, cuero y trapos.
Formación de li5iviados En algunas ocasiones, cuando el agua entra en contacto con los residuos sólidos depositados en un relleno sanitario se produce una solución que se denomina li5iviado, rica en elementos contaminantes que al despla2arse verticalmente llegan al subsuelo. Se pueden formar de cuatro formas distintas: 9 9 9 9
" partir de agua de lluvia que cae directamente sobre los residuos sólidos. "gua que se mueve 1ori2ontal al suelo y que llega directamente al depósito. Bontacto directo de las aguas subterrneas con los residuos por la elevación del nivel pie2ométrico. "porte o derrame de líquidos.
La composición de un li5iviado producido en un depósito puede ser muy compleDa, aunque e5isten características químicas ms o menos comunes en este tipo de instalaciones: 9 9 9 9 9
>ran cantidad de 1idrocarburos solubles >ran cantidad de nitrógeno orgnico y amoniacal. resencia de metales pesados como: cadmio Bd;, niquel Gi;, 2inc Hn;, plomo b;. 0emanda química de o5ígeno 0IC; que llega incluso a valores de mg de o5ígeno por litro C$#l;. Salinidad muy elevada
Selección de sitios para la ubicación de rellenos sanitarios 0ado que uno de los fenómenos a evitar en un sitio de disposición final de residuos sólidos es la li5iviación y la posible contaminación de mantos freticos como consecuencia de ella, para determinar la ubicación de un relleno sanitario, es necesario considerar las características 1idrogeológicas, geofísicas y meteorológicas del sitio y tomar las medidas adicionales necesarias. E5isten diversas causas por las cuales puede e5istir un alto riesgo de contaminación: Contaminante
Enlace
Efectos muy probables
Efectos posibles
Ácidos
Covalentes polares
Alteran el pH
Disuelven minerales y materia orgánica
Bases
Iónicos
Alteran el pH
Disuelven minerales anfóteros
Carbonato de sodio
Iónico soluble
Aumenta el pH y la conductividad
!l suelo pierde te"tura# se e"pande
el carbonato se hidroliza
ocupa posiciones en $sodicidad%& 'a el compleo de materia orgánica se intercambio solubiliza
(itrato de sodio
Iónico soluble no se hidroliza
Aumenta la conductividad y viaa a cuerpos de agua
Contamina acu)feros
(itrato de amonio
Iónico soluble#
Aumenta la conductividad y viaa a cuerpos de agua
!utroficación de cuerpos de agua
+cupa poros# se adsorbe# permanente
-e bioacumulan
+cupa poros
0uita o")geno# mata la vida del suelo y lentamente contamina acu)feros
+cupa poros
0uita o")geno# mata la vida del suelo y lentamente contamina acu)feros
hidrólisis ácida
*laguicidas
Covalente#
+rganoclorados
,olecular dipolos inducidos
.asolina
Covalente no polar ')/uido
'ubricantes
Covalente no polar ')/uido
concentrándose en grasa
Cloruro de plomo
Arseniato de sodio
Iónico
Iónico
!n suelos ácidos /ueda soluble o forma /uelatos insolubles
-e precipita en la ra)z puede contaminar cuerpos de agua ácidos
!n suelos básicos forma minerales insolubles
-e acumula como mineral
*uede cambiar de Afecta la microbiota# estado de o"idación# Contamina acu)feros y formar y en e"tremo la compuestos volátiles atmósfera
La ubicación de un SDF en un terreno calcáreo formador de sarro . En este caso los
mecanismos mediante los cuales el suelo retiene a los li5iviados son prcticamente ine5istentes, por lo que éstos 4ltimos baDan con gran velocidad llegando por las discontinuidades de la roca a las aguas subterrneas. Utilización de zonas excavadas aprovechadas para la explotación de gravas. Este tipo de
actividades se reali2a a menudo en un terreno de aluvión, con el nivel pie2ométrico muy pró5imo a la superficie topogrfica, por lo que los li5iviados entran en contacto fcilmente con las aguas subterrneas. Instalación de un SDF en huecos cauces fluviales secos. Si se producen precipitaciones
intensas, los empla2amientos se pueden inundar por la elevación del nivel fretico, contaminando a las aguas subterrneas. " continuación se mencionan algunas directrices importantes a considerar para el empla2amiento de un relleno sanitario 9 9 9 9 9
Bontrol de las aguas de lluvia que penetran en el relleno sanitario. Evitar que los cuerpos de agua subterrneos y superficiales;, entren en contacto con los residuos e5istentes. ?nterceptar y canali2ar el agua y los li5iviados. Las aguas contaminadas debern ser sometidas a un proceso de tratamiento antes de su descarga final. Bontar con normatividad referente a la permeabilidad de los li5iviados en suelos, en función del tipo de residuos peligrosos, no peligrosos e inertes; de los que se trate.
Formación de gas en un relleno sanitario
La generación de los gases en un relleno sanitario se produce en cinco o menos fases secuenciales: •
!"uste inicial. En esta primera fase los componentes orgnicos biodegradables,
sufren una descomposición al ser colocados en el depósito. •
Fase de transición . En esta fase la concentración de C$ disminuye por lo que se
comien2an a dar condiciones de tipo anaerobio favoreciéndose la formación de gas nitrógeno, sulfuro de 1idrógeno y metano debido a la disminución del potencial de ó5ido#reducción. •
Fase ácida. En esta fase se producen cantidades importantes de cidos orgnicos
y de 8$, en un primer paso se da la transformación 1idrólisis; mediante en2imas de compuestos de alto peso molecular lípidos, proteínas, etc.; en compuestos ms peque6os que sern utili2ados por los microorganismos como fuente de energía y de carbono estructural. En el segundo paso acidogénesis; se da la transformación de los compuestos del paso anterior en cido acético, f4lvico y otros cidos orgnicos. •
Fase de fermentación del metano . En esta fase un segundo grupo de
microorganismos transforman el cido acético y el gas 1idrógeno producidos en la fase anterior en B8' y BC$. 0ic1os microorganismos son predominantemente anaerobios y se denominan metanogénicos o formadores de nitrógeno. •
Fase de maduración . En esta fase se comien2an a degradar compuestos que
anteriormente no se encontraban disponibles La duración de las fases en las que se producen los diversos gases variar en función de la distribución de los materiales orgnicos en el relleno sanitario, de la disponibilidad de los nutrientes, el contenido de 1umedad de los residuos, el paso de ésta por los residuos y el grado de compactación de los residuos. En un relleno sanitario bien dise6ado y operado, los gases producidos debern ser sometidos a diversos métodos alternativos de destrucción, control y# o aprovec1amiento. "lgunos de los métodos ms comunes son: 9 9 9 9 9 9 9 9 9
%entilación para reducir la presión#quemadores en la cobertura del relleno. HanDa perimétrica barrera;. (arreras impermeables dentro de los rellenos. (arreras absorbentes para los oligogases dentro del relleno. B1imeneas perimétricas 1ori2ontales y verticales; para la e5tracción del gas y para control de los olores. HanDas perimétricas para la e5tracción del gas. ?ncineración del biogas del relleno. Sistemas de recuperación de energía a partir del biogas del relleno. urificación y recuperación del biogas.
Conclusiones
Los efectos sobre el suelo: las 2onas ocupadas por po2os, baterías, playas de maniobra, piletas de purga, ductos y red caminera comprometen una gran superficie del terreno que resulta degradada. Los derrames de petróleo y los desec1os producen una alteración del sustrato original en que se implantan las especies vegetales deDando suelos inutili2ables durante a6os. El dise6o y la construcción de un relleno sanitario es una actividad continua que termina cuando la capacidad disponible o permitida del relleno 1a sido completada. ara su cierre es necesario desarrollar un plan de saneamiento y clausura, el cual debe estar dise6ado antes de la finali2ación de la vida 4til del relleno sanitario, esto con la finalidad de conformar con los residuos sólidos la conformación deseada del sitio para su uso posterior, para ello el plan de clausura y saneamiento deber incluir los siguientes puntos:
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0ise6o de la conformación final 0ise6o paisaDistico de la 2ona 0ise6o de la cobertura final. "seguramiento de calidad Sistemas de control de las aguas superficiales y de drenaDe. Sistemas de control del biogas del relleno. Sistemas de control y tratamiento de los li5iviados. 0ise6o del programa de mantenimiento Sistemas de monitoreo ambiental.
Bibliografía 1ttps:##ddd.uab.cat#pub#trerecpro#$/!$#1dlJ$/+$J$/*&-*#FBJ=aquel"lonso=iesco.p df 1ttp:##es.slides1are.net#=aul'$&-*-/#contaminacion
