Ingeniería Ambiental
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Ingeniería Ambiental
Introducción El suelo es considerado como uno de los recursos naturales más importantes, de ahí la necesidad de mantener su productividad, para que a travs de l y las prácticas agrícolas adecuadas se estable!ca un equilibrio entre la producción de alimentos y el acelerado incremento del índice demográfco" El suelo es esencial para la vida, como lo es el aire y el agua, y cuando es utili!ado de manera prudente puede ser considerado como un recurso renovable" Es un elemento de enlace entre los #actores bióticos y abióticos y se le considera un hábitat para el desarrollo de las plantas" $racias al soporte que constituye el suelo es posible la producción de los recursos naturales, por lo cual es necesario comprender las características #ísicas y químicas para propiciar la productividad y el equilibrio ambiental %sustentabilidad&"
' Ingeniería Ambiental: El suelo, defnición y contaminantes
Ingeniería Ambiental
E( )uelo
El suelo Se denomina suelo a la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que proviene de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre ella.Los suelos son sistemas complejos donde ocurren una vasta gama de procesos físicos y biológicos que se ven reflejados en la gran variedad de suelos existentes en la tierra. Son muchos los procesos que pueden contribuir a crear un suelo particular, algunos de estos son la deposición eólica, sedimentación en cursos de agua, meteorización, y deposición de material org!nico. "e un modo simplificado puede decirse que las etapas implicadas en la formación del suelo son las siguientes "isgregación mec!nica de las rocas.#eteorización química de los materiales regolíticos, liberados. $nstalación de los seres vivos %microorganismos, líquenes, musgos, etc.& sobre ese sustrato inorg!nico. 'sta es la fase m!s significativa, ya que con sus procesos vitales y metabólicos, contin(an la meteorización de los minerales, iniciada por mecanismos inorg!nicos. )dem!s, los restos vegetales y animales a trav*s de la fermentación y la putrefacción enriquecen ese sustrato.
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Ingeniería Ambiental #ezcla de todos estos elementos entre sí, y con agua y aire intersticiales. $nicialmente, se da la alteración de factores físicos y químicos de las rocas, realizada, fundamentalmente, por la acción geológica del agua y otros agentes geológicos externos, y posteriormente por la influencia de los seres vivos, que es fundamental en este proceso de formación. Se desarrolla así una estructura en niveles superpuestos, conocida como el perfil de un suelo, y una composición química y biológica definida. Las características locales de los sistemas implicados +litología y relieve, clima y biota+ y sus interacciones dan lugar a los diferentes tipos de suelo. Los procesos de alteración mec!nica y meteorización química de las rocas, determinan la formación de un manto de alteración o eluvión que, cuando por la acción de los mecanismos de transporte de laderas, es desplazado de su posición de origen, se denomina coluvión. Sobre los materiales del coluvión, puede desarrollarse lo que com(nmente se conoce como suelo el suelo es el resultado de la din!mica física, química y biológica de los materiales alterados del coluvión, origin!ndose en su seno una diferenciación vertical en niveles horizontales u horizontes. 'n estos procesos, los de car!cter biológico y bioquímico llegan a adquirir una gran importancia, ya sea por la descomposición de los productos vegetales y su metabolismo, por los microorganismos y los animales zapadores. 'l conjunto de disciplinas que se abocan al estudio del suelo se engloban en el conjunto denominado -iencias del Suelo, aunque entre ellas predomina la edafología e incluso se usa el adjetivo ed!fico para todo lo relativo al suelo. 'l estudio del suelo implica el an!lisis de su mineralogía, su física, su química y su biología
+aturale!a del suelo omo criterio general se consideran los siguientes antecedentes: a& En suelos de peso ligero y de origen volcánico, se obtiene menor peso volumtrico que en aquellos provenientes de rocas %gravas, arenas, limos y arcillas&, al ser sometidos a idnticos mtodos de compactación" b& (as arcillas pesadas pueden ser compactadas con una gran variación del contenido de humedad, con cambios relativamente peque-os en el peso volumtrico" c& (os suelos granulares y bien graduados pesos volumtricos altos a una cierta energía de compactación. pero reaccionan drásticamente ante peque-os cambios del contenido de humedad, producindose cambios acentuados en su peso volumtrico" d& El suelo no plástico, limpio y mal graduado, son inestables a los cambios de humedad y a cualquier energía de compactación, se obtienen pesos volumtricos ba/os" e& n aumento e1cesivo de grava, a#ecta las características de compactación y se-ala la disminución del peso volumtrico total"
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3aterial 4arental a. Material Parental El material parental, o regolita, en ciencia del suelo, signifca el material geológico inalterado %generalmente roca madre o de un depósito superfcial o arrastrado& en donde se irán #ormando los hori!ontes del suelo" (os suelos típicamente tienen un gran compromiso estructural y de minerales desde su material parental" El material parental hecho de minerales consolidados o inconsolidados que son sometidos a alg5n grado de meteori!ación #ísica o química o biológica"
b. Residual 3aterial 4arental es imprecindible para el suelo siempre que sea transportado es llamado material parental residual" on #recuencia se conoce roca madre" )on materiales provenientes de la meteori!ación de las rocas originarias que permanecen en el lugar de su #ormación"
c. Transportado El material parental se clasifca por su 5ltimo medio de transporte" 4uede haber sido transportado por un 6glaciar7, y luego depositado por arroyos, tal material se clasifca como 8transporte 9uvial de material parental8" (a morrena de glaciar se refere al material desli!ado por el movimiento de la capa de hielo" ebido a que no es transportado por un líquido, el material no es separado por tama-o
lasifcación de los suelos (a clasifcación de suelos es una categori!ación de tierras basado en características distintivas y en criterios de uso" na clasifcación de suelos es muy dinámica, en sí mismo de la estructura del sistema, a las defniciones de clases, y fnalmente en la aplicación a campo" 4uede ser una #orma apro1imada de las perspectivas de pedognesis y de orogenesis" onceptos di#erentes de pedognesis, y di#erencias en la signifcancia de los desarrollos mor#ológicos a los varios usos de la tierra no a#ecta la apro1imación a la clasifcación" Además de esas di#erencias, en un sistema bien construido, los criterios clasifcatorios similares de grupo hacen que las interpretaciones no varíen ampliamente" (a aplicación e1itosa al campo es un desa#ío, ya que hay naturale!a comple/a ; Ingeniería Ambiental: El suelo, defnición y contaminantes
Ingeniería Ambiental en la #ormación de los suelos, y la opacidad inherente de los recursos edáfcos" El propósito de cualquier clasificación es ser capaz de organizar el conocimiento de tal modo de que las propiedades de los objetos puedan ser recordados y sus relaciones entendidas más fácilmente para un objetivo específico. El proceso de formación de clases por agrupamiento de objetos se hace sobre la base de sus propiedades comunes. En cualquier sistema de clasificación, lo más trascendente no es acerca de cual es el número más grande, sino que sean más precisos, y se puedan deducir más conclusiones importantes de los objetivos y así sirvan de mejor manera al propósito clasificatorio. Principios básicos de clasificación de suelo , oil cience, !"#$%!&$', !&$(
Ciencias que estudian los suelos Geología: Es la ciencia que estudia la composición y estructura interna de la
El
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Ingeniería Ambiental )in embargo, el grado de evolución de un suelo no está directamente ligado de #orma cronológica al tiempo" (os suelos más antiguos no siempre son los más evolucionados, ya que esta relación puede discutirse con base a la cantidad de minerales intemperi!ables presentes en un momento dado" n suelo será más vie/o, cuanto menor sea la cantidad de minerales intemperi!ables, a menos que estos se hayan heredado de ciclos previos" 4ero esta afrmación no es absoluta, puesto que es di#ícil encontrar suelos con pocos minerales alterables que no presentan perfl genticamente desarrollado"
Estructura de los suelos (a estructura del suelo es como el estado del mismo, que resulta de la granulometría de los elementos que lo componen y del modo como se hallan stos dispuestos" (a evolución natural del suelo produce una estructura vertical estratifcada %no en el sentido que tiene estratifcación en ecología& a la que se conoce como perfl" (as capas que se observan se llaman hori!ontes y su di#erenciación se debe tanto a su dinámica interna como al transporte vertical"
El transporte vertical tiene dos dimensiones con distinta in9uencia seg5n los suelos:
(a li1iviación o lavado la produce el agua que se infltra y penetra verticalmente desde la superfcie, arrastrando sustancias que se depositan sobre todo por adsorción" (a otra dimensión es el ascenso vertical por capilaridad, importante sobre todo en los climas donde alternan estaciones h5medas con estaciones secas"
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Ingeniería Ambiental )e llama roca madre a la que proporciona su matri! mineral al suelo" )e distinguen suelos autóctonos, que se asientan sobre su roca madre y representan la situación más com5n" ebemos de tener en cuenta que el suelo es parte de nuestra vida
a) Horizontes del suelo )e llama hori!ontes del suelo a una serie de estratos hori!ontales que se desarrollan en el interior del mismo y que presentan di#erentes caracteres de composición, te1tura, adherencia, etc" El perfl del suelo es la ordenación vertical de todos estos hori!ontes"lásicamente, se distingue en los suelos completos o evolucionados tres hori!ontes #undamentales que desde la superfcie hacia aba/o son:
Horizonte O, o capa superfcial del hori!onte A: es la parte más superfcial del suelo, #ormado por ho/as, ramas y restos vegetales" Horizonte A, o !ona de lavado vertical: es el más superfcial y en l enraí!a la vegetación herbácea" )u color es generalmente oscuro por la abundancia de materia orgánica descompuesta o humus elaborado, determinando el paso del agua arrastrándola hacia aba/o, de #ragmentos de tama-o fno y de compuestos solubles" Horizonte B o !ona de precipitado: carece prácticamente de humus, por lo que su color es más claro %pardo o ro/o&, en l se depositan los materiales arrastrados desde arriba, principalmente, materiales arcillosos, ó1idos e hidró1idos metálicos, etc", situándose en este nivel los encostramientos calcáreos áridos y las cora!as lateríticas tropicales" Horizonte C o subsuelo: está constituido por la parte más alta del material rocoso in situ, sobre el que se apoya el suelo, más o menos #ragmentado por la alteración mecánica y la química %la alteración química es casi ine1istente ya que en las primeras etapas de #ormación de un suelo no suele e1istir coloni!ación orgánica&, pero en l a5n puede reconocerse las características originales del mismo" Horizonte D, hori!onte ?, roca madre o material rocoso: es el material rocoso subyacente que no ha su#rido ninguna alteración química o #ísica signifcativa" Algunos distinguen entre , cuando el suelo es autóctono y el hori!onte representa a la roca madre, y ?, cuando el suelo es alóctono y la roca representa sólo una base #ísica sin una relación especial con la composición mineral del suelo que tiene encima"
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na clasifcación más detallada de los suelos se presenta en la tabla siguiente, la que da una primera indicación de las características de la constitución de los suelos y de la in9uencia que estas tienen en las propiedades de carácter agronómico de los mismos, como son la aeración del terreno, la permeabilidad, la capacidad de retención del agua, etc" )in embargo, esta clasifcación no tiene en cuenta la calidad y propiedad de determinados componentes del suelo, los cuales pueden provocar acciones determinantes sobre la dinámica del suelo mismo y sobre la relación agua suelo"
(a ?oca B Ingeniería Ambiental: El suelo, defnición y contaminantes
Ingeniería Ambiental En geología se le denomina roca a la asociación de uno o varios minerales, natural, inorgánica, heterognea, de composición química variable, sin #orma geomtrica determinada, como resultado de un proceso geológico defnido" (as rocas están sometidas a continuos cambios por las acciones de los agentes geológicos, seg5n un ciclo cerrado %el ciclo de las rocas&, llamado ciclo litológico, en el cual intervienen incluso los seres vivos" (as rocas están constituidas en general como me!clas heterogneas de diversos materiales homogneos y cristalinos, es decir, minerales" (as rocas poliminerálicas están #ormadas por granos o cristales de varias especies mineralógicas y las rocas monominerálicas están constituidas por granos o cristales de un mismo mineral" (as rocas suelen ser materiales duros, pero tambin pueden ser blandas, como ocurre en el caso de las rocas arcillosas o arenosas" En la composición de una roca pueden di#erenciarse dos categorías de minerales:
Minerales esenciales o Minerales formadores de roca )on los minerales que caracteri!an la composición de una determinada roca, los más abundantes en ella" 4or e/emplo, el granito siempre contiene cuar!o, #eldespato y mica" Minerales accesorios )on minerales que aparecen en peque-a proporción %menos del = C del volumen total de la roca& y que en algunos casos pueden estar ausentes sin que cambien las características de la roca de la que #orman parte" 4or e/emplo, el granito puede contener !ircón y apatito" a. Rocas ígneas )e #orman gracias a la solidifcación del magma, una masa mineral #undida que incluye volátiles, gases disueltos" ' El proceso es lento, cuando ocurre en las pro#undidades de la corte!a, o más rápido, si acaece en la superfcie" El resultado en el primer caso son rocas plutónicas o intrusivas, #ormadas por cristales gruesos y reconocibles, o rocas volcánicas o e1truidas, cuando el magma llega a la superfcie, convertido en lava por desgasifcación"
. Rocas !edimentarias (os procesos geológicos que operan en la superfcie terrestre originan cambios en el relieve topográfco que son imperceptibles cuando se estudian a escala humana, pero que alcan!an magnitudes considerables cuando se consideran períodos de D Ingeniería Ambiental: El suelo, defnición y contaminantes
Ingeniería Ambiental decenas de miles o millones de a-os" Así, por e/emplo, el relieve de una monta-a desaparecerá inevitablemente como consecuencia de la meteori!ación y la erosión de las rocas que a9oran en superfcie" En realidad, la historia de una roca sedimentaria comien!a con la alteración y la destrucción de rocas pree1istentes, dando lugar a los productos de la meteori!ación, que pueden depositarse in situ, es decir, en el mismo lugar donde se originan, #ormando los depósitos residuales, aunque el caso más #recuente es que estos materiales sean transportados por el agua de los ríos, el hielo, el viento o en corrientes oceánicas hacia !onas más o menos ale/adas del área de origen" Estos materiales, fnalmente, se acumulan en las cuencas sedimentarias #ormando los sedimentos que, una ve! consolidados, originan las rocas sedimentarias"
c. Rocas Metam"r#cos En sentido estricto es metamórfca cualquier roca que se ha producido por la evolución de otra anterior al quedar está sometida a un ambiente energticamente muy distinto de su #ormación, mucho más caliente o más #río, o a una presión muy di#erente" uando esto ocurre la roca tiende a evolucionar hasta alcan!ar características que la hagan estable ba/o esas nuevas condiciones" (o más com5n es el metamorfsmo progresivo, el que se da cuando la roca es sometida a calor o presión mayores, aunque sin llegar a #undirse %porque entonces entramos en el terreno del magmatismo&. pero tambin e1iste un concepto de metamorfsmo regresivo, cuando una roca evolucionada a gran pro#undidad ba/o condiciones de elevada temperatura y presión pasa a encontrarse en la superfcie, o cerca de ella, donde es inestable y evoluciona a poco que alg5n #actor desencadene el proceso"
aracterísticas Fídricas del suelo Agua Estructural: Está contenida en los minerales del suelo %hidrómica, ó1idos hidratados, etc"& solamente son liberados en procesos edáfcos Agua Figroscópica: Es Agua inmóvil, es removida solamente por calentamiento o sequía prolongada" Agua apilar: Es agua retenida en los micro poros por #uer!a de capilaridad, el agua de los capilares mayores puede percolar pero no puede drenar #uera del perfl '0 Ingeniería Ambiental: El suelo, defnición y contaminantes
Ingeniería Ambiental Agua $ravitacional: Es agua retenida en los macro poros y puede drenar #uera del perfl.
ontaminación del suelo
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(a contaminación del suelo supone la alteración de la superfcie terrestre con sustancias químicas que resultan per/udiciales para la vida en distinta medida, poniendo en peligro los ecosistemas y tambin nuestra salud" Esta
alteración
de
la
calidad
de
la
tierra
puede
obedecer
a
muy diferentes causas, y del mismo modo sus consecuencias provocan serios problemas de salubridad que a#ectan gravemente a la 9ora, #auna o a la salud humana a lo largo del tiempo" (o hacen, por e/emplo, a travs de la agricultura o a#ectando al equilibrio del ecosistema, polucionando el agua potable o el agua de riego, ya sea por entrar en contacto con estos lugares o por el simple hecho de que proceda de ellos" (amentablemente, no siempre puede solucionarse el problema, y en ocasiones
sólo
se
recupera
parcialmente,
consiguiente degradación del área"
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con
la
Ingeniería Ambiental Ca$sas de la contaminaci"n El contacto con el área polucionada no siempre es directo" Es lo que ocurre cuando se entierran sustancias tó1icas ba/o el suelo y stas acaba contaminando aguas subterráneas que luego se utili!an para regar, para beber o acaban into1icándonos a travs de la cadena alimentaria o trófca, al comer pescado, aves o cualquier otro animal contaminado"
El almacenamiento incorrecto de residuos, su ertido intencionado o accidental, la acumulación de basuras en su superfcie o el enterramiento de los mismos, así como fugas en tanques superfciales o subterráneos por averías o in#raestructuras defcientes son algunas de sus principales causas" )in embargo, la lista es mucho más larga" 4odemos citar otras causas no menos importantes, como las #ugas radiactivas, el uso intensivo de pesticidas o abonos químicos, la miner!a, las actividades de la industria química, los metales pesados que vomita el tubo de escape del tráfco rodado y las chimeneas de la industria, los materiales de construcción" sobre todo por la escorrentía del agua que disemina los productos nocivosG, el alcantarillado antiguo en mal estado o, sin ir más le/os, la misma lluvia ácida" '2 Ingeniería Ambiental: El suelo, defnición y contaminantes
Ingeniería Ambiental
Fabida cuenta de la variedad de los focos de contaminación, las causas a menudo son di#íciles de identi#car, ya que los contaminantes pueden llegar hasta las plantas o los animales o, pongamos por caso, contaminar el agua por muy di#erentes ra!ones que no siempre resultan obvias"
%as consec$encias (a prdida de calidad del terreno supone una serie de consecuencias
negatias que van desde su desalorización hasta la imposibilidad de uso para construir, cultivar o, simple y llanamente, para albergar un ecosistema sano" (as consecuencias pueden su#rirse de #orma silenciosa, provocando un constante goteo de víctimas, ya sean humanas o de especies animales y vegetales, como manifesta" En este segundo caso, se trata de una contaminación abrupta que causa autnticas cat$strofes ambientales ' y
muchas
víctimas"
(a
#uga
radioactiva
de
la
central
/aponesa
de %u&us'ima es un claro e/emplo, pues la contaminación del suelo ha a#ectado a la agricultura, la ganadería y la pesca" Incluso se ha encontrado
cesio
radiactivo
#rente
a
la
costa
de
Huushima,
concretamente en el fondo marino terroso procedente de esos mismos vertidos, seg5n un reciente estudio del Instituto de iencias Industriales '; Ingeniería Ambiental: El suelo, defnición y contaminantes
Ingeniería Ambiental de la niversidad de
4or
otro
lado,
/unto
a
un
lógico deterioro
del
paisa(e por
el
empobrecimiento del ecosistema, a menudo una prdida irreversible, la contaminación del suelo supone prdidas millonarias al impedir la e1plotación de ese entorno natural por parte de la población autóctona o de inversores industriales"
%as sol$ciones (a prevención es la me/or solución, de eso no cabe duda, pero tambin es cierto que no siempre se puede %ni se quiere& eitar este tipo de contaminación" En ocasiones se producen accidentes o lo ocasiona la lluvia ácida, con lo que es di#ícilmente controlable, cuando no imposible" Lendo directamente a las raíces del problema, sería necesario un dr$stico
cambio del modelo productivo o una pro'ibición de determinadas prácticas como la e1tracción minera, la actividad industrial que produce desechos tó1icos o, por e/emplo, el uso de #ertili!antes y abonos artifciales"
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Ingeniería Ambiental Así las cosas, esas premisas no son sino pura utopía" 4or lo tanto, ante hechos consumados, se buscan soluciones que van desde la limpieza de la !ona hasta la simple delimitación de la !ona da-ada y la prohibición de su uso para determinadas actividades" En casos graves, como el de Huushima las áreas a#ectadas no son aptas para la vida" L, puesto que la contaminación ha aumentado en las 5ltimas dcadas a consecuencia de la industriali!ación y del desarrollo urbano, las soluciones provienen precisamente del control de estos #ocos" Fabitualmente, las actuaciones de centran en la me/ora de las plantas de recicla/e para reducir la contaminación del suelo y, al mismo tiempo, del agua, pues aquella acaba polucionándola"
(a bioremediación de los suelos es una estrategia que busca restaurar ecosistemas
contaminado
utili!ando
seres
vivos,
como bacterias,
plantas, hongosM ependiendo del tipo de contaminación que se quiera combatir se utili!ará uno u otro agente bioremediador" )u aplicación es amplia,
con
resultados
interesantes
en
suelos contaminados por
radiactividad o, por e/emplo, por actividades mineras"
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Ingeniería Ambiental omo buenas pr$cticas, un adecuado recicla/e de basuras y depuración de desechos, la promoción de las energías renovables y desechos a nivel industrial
y
domstico
o
el
#omento
de
la agricultura
ecológica ayudarían a mantener los suelos libres de polución" 3antener las redes de alcantarillado en buen estado y me/orar la depuración de las aguas residuales, así como el tratamiento de los vertidos industriales que se devuelven a la naturale!a"
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