INTRODUCCIÓN La presencia en los suelos de concentraciones nocivas de algunos elementos químicos y compuestos (es un tipo especial de degradación) se.

Presentación del tema: "INTRODUCCIÓN La presencia en los suelos de concentraciones nocivas de algunos elementos químicos y compuestos (es un tipo especial de degradación) se."— Transcripción de la presentación:

1

2 INTRODUCCIÓN La presencia en los suelos de concentraciones nocivas de algunos elementos químicos y compuestos (es un tipo especial de degradación) se denomina contaminación. El contaminante está siempre en concentraciones mayores de las habituales (anomalias) y en general tiene un efecto adverso sobre algunos organismos. geogenico o antropogenico. Por su origen puede ser geogenico o antropogenico. Desde un punto de vista legal, los contaminantes antropogenicos son los verdaderos contaminantes (Galán y Romero 2008).

3 GENERALIDADES  La tabla periodica incluye unos 70 elementos metálicos, y de ellos 59 pueden ser considerados “metales pesados”, que son aquellos con peso atomico mayor que el del hierro (55,85 g/mol) (Galán y Romero 2008).  Para autores como Breckle (1991) y Tiller (1989), el termino de “metal pesado” se refiere a aquellos metales de la tabla periodica cuyo peso especifico es superior a 5 g/cm 3 o que tienen un numero atomico por encima de 20, excluyendo generalmente a los metales alcalinos y elementos alcalinoterreos.  Se han utilizado otros términos como “metal tóxico” o “elemento traza”, sin que ninguno de ellos se refiera a los mismos elementos, resultando igualmente poco satisfactorios.  En cualquier caso, de acuerdo con Tiller (1989), parece que el término de “metal pesado” puede ser utilizado de una forma globalizadora para referirse a aquellos metales clasificados como contaminantes ambientales.

4 Tabla periódica de los elementos con anotaciones de relevancia en estudios de suelos (Fuente: Brady y Weil 2002).

5 Entre los metales pesados hay elementos esenciales y no esenciales para los seres vivos,  Esenciales: (Fe), (Mn), (Zn), (Cu), (Co) y (Mo),  elementos beneficos al (Ni) y (Cr), y  se considera que no tienen ninguna funcion biologica elementos como el (Cd), (Hg), (Pb) y (As) (Brady y Weil 2002). El incremento de metales pesados en los suelos inhibe la actividad enzimatica microbiana y reduce la diversidad de las poblaciones de flora y fauna, provocando infertilidad e incrementando los procesos erosivos. Los efectos toxicologicos de los metales hacia los humanos, particularmente de Cd, Hg y Pb y de metaloides como el As, que representan algunos de los mas peligrosos, han sido muy estudiados (Diez 2008). GENERALIDADES

6 son fácilmente movilizados por la actividad humana en proporciones que exceden en gran medida la de los procesos geológicos. La EPA (US Environmental Protection Agency) incluye a estos cuatro elementos en la lista de contaminantes prioritarios, toxicos y disponibles (Galán y Romero 2008).

7 Plomo (Pb).  El plomo entra a los suelos por la deposición de partículas arrastradas por el viento,  El contacto con aguas residuales industriales,  El riego de cultivos con aguas que contengan pequeñas fracciones de este metal, y  Aguas de escorrentía provenientes de apilamientos minerales. En el suelo el plomo tiene una gran afinidad con las sustancias húmicas y el pH y depende de ellos para fijarse, pero debido a que es poco móvil permanece en los horizontes superiores y no es asimilado en grandes cantidades por las plantas (Acosta y Montilla 2011).

8 Cadmio (Cd).  Es introducido en el suelo por el uso de agroquímicos en la agricultura,  el contacto con aguas residuales,  el uso de aguas de riego que contengan este elemento o  por la deposición sobre la superficie de partículas húmedas y secas que son arrastradas por el aire provenientes de procesos industriales. Se moviliza a través del suelo dependiendo de factores como el pH y el contenido de materia orgánica, a este último se adhiere fuertemente hasta entrar en contacto con la superficie radical de las plantas a través de una difusión de iones (Acosta y Montilla 2011).

9 Mercurio (Hg).  Esta presente en muy pequeñas cantidades en los suelos no contaminados, a una concentración promedio de alrededor de 100 ppb.  Muchos diferentes tipos de actividades humanas remueven el Hg de la corteza terrestre con algún propósito, y esto conduce a que el Hg sea liberado en el medio ambiente en general.  Se puede producir Hg elemental para uso humano a partir de un mineral llamado cinabrio, que contiene altas concentraciones de sulfuro de mercurio.  También puede producirse Hg elemental como un subproducto de la minería y refinación de metales como cobre, oro, plomo y zinc.  El Hg también puede recuperarse mediante operaciones de reciclaje y a veces se obtiene del gas natural o de otros combustibles fosiles (Weingberg 2007).

10 Arsénico (As).  Las fuentes principales de la contaminación arsenical son las fundidoras,  el agua de ciertas regiones,  el humo de tabaco, algunos plaguicidas,  los huevos de gallinas criadas en régimen industrial (se les da arsénico para combatir los parásitos) y los mariscos (Valdés 1999).

11

12 Principales fuentes de procedencia de metales pesados en los suelos (Fuente: Mas y Azcúe 1993). A.Fuentes Antropogénicas De Contaminación De Suelos Por Metales Pesados.

13  Actividades mineras. pirita produce anualmente millones de toneladas de residuos, la mayoría con pirita y otros sulfuros, cuya oxidación libera grandes cantidades de metales pesados al ambiente, y en particular a los suelos. En estas áreas, las capas superiores de los suelos presentan concentraciones elevadas de As, Pb, Cd, Hg, etc., dependiendo lógicamente del tipo de mineralización explotada y beneficiada (Galán y Romero 2008). A.Fuentes Antropogénicas De Contaminación De Suelos Por Metales Pesados.

14  Actividades industriales. Depositacion de material particulado y emisiones gaseosas, como ocurre con las fundiciones y el transporte. También puede contaminar a través de aguas residuales. las principales industrias contaminantes son las fabricas de hierro y acero, que emiten metales asociados a las minas de Fe y Ni. La fabricación de baterías produce cantidades considerables de Pb. Las industrias de productos químicos, fármacos, pigmentos y tintes, el curtido de pieles, etc. A.Fuentes Antropogénicas De Contaminación De Suelos Por Metales Pesados.

15  Actividades agrícolas. la aplicación de fertilizantes que contienen trazas de metales pesados, de estiércol, purines, compost, y lodos de aguas residuales. Los fertilizantes minerales aportaron cantidades altas de Cd, el superfosfato y otros fertilizantes fosforados tienen alta concentración de Pb, los fertilizantes con calcio o cal tienen una mayor concentración de Pb. En distintas muestras de concentraciones de metales pesados en la materia seca de lodos provenientes de distintas plantas de tratamiento de aguas servidas, se observan altas concentraciones de metales pesados como As, Cr, Ni, Pb y Zn. Algunos estudios revelan el aporte de metales pesados como el Cd y Pb por plaguicidas como el Molinato (herbicida), Tiobencarb (herbicida) y Propineb (fungicida). A.Fuentes Antropogénicas De Contaminación De Suelos Por Metales Pesados.

16  Residuos domésticos. Aproximadamente el 10% de la basura esta compuesta por metales. Su enterramiento puede contaminar las aguas subterráneas, mientras que la incineración puede contaminar la atmosfera al liberar metales volátiles y como consecuencia contaminar los suelos. A.Fuentes Antropogénicas De Contaminación De Suelos Por Metales Pesados.

17 B. Formas de presentación de los contaminantes en el suelo y su disponibilidad relativa.  como partículas (contaminantes particulados),  como películas liquidas,  adsorbidos,  absorbidos,  disueltos en el agua intersticial de los poros, o  como fases solidas en los poros.

18 Disponibilidad relativa de los metales pesados retenidos en el suelo por las plantas (Fuente: Kabata-Pendias 1995).

19 C. La movilidad de los metales pesados y los parámetros geoedáficos.  pH.  El pH se considera el factor dominante en el comportamiento de metales, ya que afecta a la carga de superficie de las arcillas, la materia orgánica y los óxidos de Fe y Al e influye en la complejacion de los metales con la materia orgánica, en las reacciones de precipitación- disolución, reacciones redox y dispersión de coloides. adsorciónretención  Un incremento de pH provoca un incremento de la adsorción y retención de cationes, con un máximo en torno a la neutralidad. Excepciones son el Mo, Cr(III) y metaloides como el As y el Se, comúnmente menos móviles bajo condiciones acidas.  En el caso del Cd, el incremento de la solubilidad con el descenso del pH comienza a un pH de 6,5. En el Pb y Hg comienza a valores de pH 4, mientras que otros elementos como As comienza a solubilizarse a pH entre esos dos valores extremos (Diez 2008).

20 C. La movilidad de los metales pesados y los parametros geoedáficos.  Textura. Los suelos arcillosos retienen mas metales por adsorcion o en el complejo de cambio de los minerales de la arcilla. Por el contrario, los arenosos carecen de capacidad de fijacion y puede contaminarse el nivel freatico.  Mineralogía de las arcillas. Cada mineral de la arcilla tiene unos determinados valores de superficie especifica y de descompensacion electrica. Cuanto mayor es la superficie activa de un filosilicato, mayores son sus posibilidades de adsorber metales. Sin embargo la importancia de los minerales de la arcilla como adsorbentes es secundaria cuando en un suelo existe abundante materia organica y/o oxihidroxidos de hierro, componentes mas competitivos (Galan, 2000).

21 C. La movilidad de los metales pesados y los parámetros geoedáficos.  Materia Orgánica. La M. O. reacciona con los metales formando complejos de cambio o quelatos. La adsorción puede ser tan fuerte que queden estabilizados, como el caso del Cu, o formen quelatos también muy estables, como puede pasar con el Pb y Zn. En muchos casos se forman complejos organometalicos lo que facilita la solubilidad del metal, la disponibilidad y dispersión porque pueden degradarse por los organismos del suelo. Esto conduce a una persistencia de la toxicidad (Galán y Romero 2008).

22 C. La movilidad de los metales pesados y los parametros geoedáficos.  Capacidad de Intercambio Catiónico. La CIC de los suelos es ampliamente dependiente de las superficies de determinadas por la cantidad y tipo de arcillas, materia organica y oxidos de Fe, Al y Mn. En general, cuanto mayor es el contenido en arcilla, mayor es la CIC y por tanto mayor es la cantidad de metales que pueden ser retenidos sin peligro potencial, ya que se limita la solubilidad y movilidad de los metales intercambiados. La capacidad de adsorcion de los oxidos de Fe, Al y Mn tambien puede jugar un papel importante en el control de la inmovilizacion de metales en los suelos y sedimentos (Diez 2008).

23 C. La movilidad de los metales pesados y los parametros geoedáficos.  Carbonatos. La presencia de carbonatos garantiza el mantenimiento de los altos pH, y en estas condiciones tienden a precipitar los metales pesados. El Cd y otros metales tienden a quedar adsorbidos por los carbonatos (Galán y Romero 2008).  Óxidos e hidróxidos de Fe y Mn. Juegan un importante papel en la retencion de metales pesados y en su inmovilizacion. Se encuentran finamente diseminados en la masa de suelo por lo que son muy activos. Por su baja cristalinidad y pequen ̃ o taman ̃ o de particula, tienen una alta capacidad sorcitiva para metales divalentes, especialmente Pb, y en menor extension As (Galán y Romero 2008).  Salinidad. El aumento de la salinidad puede incrementar la movilizacion de metales y su retencion por dos mecanismos. Primeramente, los cationes Na y K pueden reemplazar a metales pesados en lugares de intercambio cationico. En una segunda fase, los aniones cloruro y sulfato pueden formar compuestos mas estables con metales tales como Pb, Zn, Cu, Cd y Hg. Por otra parte, las sales normalmente dan pH alcalino (Galán y Romero 2008).

24 IV. EFECTO DE LA CONTAMINACIÓN DE SUELOS CON METALES PESADOS SOBRE LA AGRICULTURA.

25 COMPORTAMIENTO DE LOS METALES EN EL SISTEMA SUELO-PLANTA SISTEMA SUELO-PLANTA:  se considera un sistema abierto.  sujeto a aportes, tales como: (contaminantes, fertilizantes y pesticidas).  Sujeto a perdidas por (lixiviación, erosión o volatilización). INCORPORACION DE LOS METALES PESADOS POR LAS PLANTAS:  Absorción por las Raíces-influenciada por factores, entre ellos:  tipo de suelo,  la temperatura,  pH,  aireación,  condiciones redox y fertilización, l  a especie vegetal,  el momento del desarrollo y el sistema radicular,  Absorcion foliar.

26  Movimiento de metales en las plantas dependen de:  tipo de metal,  del órgano de la planta  y de la edad.  se movilizan en las plantas:  Cd>B>Zn>Cu>Pb.  Vías de los metales pesados incorporados al suelo:  Quedar retenidos en la solución del suelo o bien, fijados por adsorción, complejación y/o precipitación.  Ser absorbidos por las plantas e incorporarse a las cadenas tróficas.  Pasar a la atmósfera por volatilización.  Movilizarse a las aguas superficiales o subterráneas.  Para valorar el impacto ambiental de la contaminación en el sistema suelo-planta:  conocer las características del contaminante,  del medio receptor y su entorno.  los modelos que rigen el comportamiento del contaminante y su transferencia a las plantas.

27 UMBRALES DE CONTAMINACIÓN EN EDAFOLOGÍA.  Las aportaciones de residuos de origen industrial, urbano o agrícola pueden ser optimizadas teniendo en cuenta que el suelo puede actuar como filtro y reactor mediante procesos físico-químicos y biológicos. Sin embargo, al considerar el suelo como receptor de residuos hay que reconocer que su capacidad de aceptación no es ilimitada. De forma que, las prácticas agrícolas habituales como la utilización agrícola de compost y lodos de depuradora, han determinado que en diferentes países como Holanda y determinados organismos oficiales, pusiesen a punto una legislación basada en valores de referencia máximos de contenido en metales pesados que podrían alcanzarse en los suelos, de modo que por encima de estos umbrales se puede considerar que existe contaminación.

28 EFECTOS DESFAVORABLES DE LA CONTAMINACIÓN CON METALES PESADOS. 1. Efectos directos sobre los suelos.  Inhibición de la actividad enzimática de los mismos.  Disminución cualitativa y cuantitativa del crecimiento normal de las poblaciones de microorganismos y la fauna del suelo.  Disminución del rendimiento de las cosechas.  Cambios en la composición de los productos, con riesgo para la salud de los consumidores. 2. Efectos indirectos sobre los suelos.  Contaminación de las aguas superficiales y freáticas por procesos de transferencia.  Variación de la disponibilidad de elementos a largo plazo en los suelos, como consecuencia de cambios en las propiedades físico-químicas de los mismos.  Reducción de la fertilidad del suelo, al disminuir la flora y fauna del mismo.  Modificación de la estructura del suelo debido a la pérdida de fertilidad del mismo.

29 3. La presencia en el suelo de metales como contaminantes pueden producir a las plantas diferentes alteraciones, tales como:

30 V. CONSECUENCIAS AMBIENTALES DE LA CONTAMINACION DE SUELOS POR METALES PESADOS.  La degradación y muerte de vegetación, ríos, animales e, incluso, de daños directos en el hombre.  De los 106 elementos conocidos por el hombre, 84 son metales, por lo que no es de extrañar que las posibilidades de contaminación metálica en el ambiente sean numerosas.  el crecimiento demográfico en zonas urbanas y la rápida industrialización han provocado serios problemas de contaminación y deterioro del ambiente, sobre todo, en los países en vías de desarrollo.  Entre los metales más contaminantes destacan el plomo y el mercurio, seguidos por el berilio, el bario, el cadmio, el cobre, el manganeso, el níquel, el estaño, el vanadio y el cinc.  La actividad industrial y minera arroja al ambiente metales tóxicos como plomo, mercurio, cadmio, arsénico y cromo, muy dañinos para la salud humana y para la mayoría de formas de vida. , las aguas residuales no tratadas, provenientes de minas y fábricas, llegan a los ríos, mientras los desechos contaminan las aguas subterráneas.

31 VI. EFECTOS EN EL HOMBRE DE LA CONTAMINACION DE SUELOS POR METALES PESADOS  Vías por las cuales las personas padecen las consecuencias de la contaminación del suelo por metales pesados:  por contacto directo con el suelo,  por la inhalación de los contaminantes del suelo que se han evaporado y/o  por la infiltración de la contaminación del suelo en acuíferos de agua subterránea para consumo humano.  La presencia de metales pesados en el suelo provoca efectos muy adversos y perjudiciales sobre la salud humana:  Arsénico. este metal, que puede existir de forma natural en los suelos, es consumido a través de los alimentos provoca: pérdida de apetito y de peso, trastornos estomacales como estreñimiento y la formación de gases, diarrea, gastroenteritis y también puede generar conjuntivitis y enfermedades de la piel, entre otros efectos más.

32  Cadmio. Este metal es originado principalmente por la industria química, la minería y la metalúrgica. Los efectos sobre la salud humana son: intoxicación crónica, alteraciones en el funcionamiento del riñón y puede generar cálculos renales.  Plomo. Se presenta mayormente por los almacenamientos de baterías y fundiciones de plomo. El envenenamiento por este metal es muy peligroso y puede generar graves trastornos, retraso mental e incluso la muerte.  Mercurio. La fuente principal de este metal son los desechos industriales. Tanto el mercurio como sus compuestos son altamente tóxicos para la naturaleza y los humanos, dando lugar a problemas neurológicos y daños renales.