3. Cont. Suelos Metales Pesados

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Contaminación por metales pesados

Metal pesado Elemento que tiene una densidad igual o superior a 5 gr/cm3 cuando está en forma elemental, o cuyo número atómico es superior a 20 (excluyendo a metales alcalinos y alcalino-térreos). Su presencia en corteza terrestre es inferior al 0,1% y casi siempre menor del 0,01%. Junto a estos metales pesados hay otros elementos químicos que aunque son metales ligeros o no metales se suelen englobar con ellos por presentar orígenes y comportamientos asociados: As, B, Ba y 2

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Metales pesados en suelo Dentro de metales pesados hay dos grupos:

Oligoelementos o micronutrientes, requeridos en pequeñas cantidades por plantas y animales; son necesarios para que organismos completen su ciclo vital. Pasado cierto umbral se vuelven tóxicos. Dentro de este grupo están: As, B, Co, Cr, Cu, Mo, Mn, Ni, Se y Zn.

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Metales pesados en suelo

Metales pesados sin función biológica conocida, cuya presencia en determinadas cantidades en seres vivos conlleva disfunciones en funcionamiento de sus organismos. o Resultan altamente tóxicos y presentan propiedad de acumularse en organismos vivos. o Son, principalmente: Cd, Hg, Pb,

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Ni, Sb, Bi.

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Metales pesados en suelo

Más abundantes: Mn, Cr, Zn, Ni y Pb (1-1500 mg/kg; Mn puede llegar a 10000 mg/kg); Menos abundantes: Co, Cu y As (0,1-250 mg/kg); Con mínimos porcentajes: Cd y Hg (0,01-2 mg/kg). Contenido de metales pesados en suelos, debería ser sólo función de composición del material original y de procesos edafogenéticos que dan lugar al suelo. Pero actividad humana incrementa contenido de estos metales en cantidades considerables, siendo ésta, sin duda, causa más frecuente de concentraciones tóxicas.

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Dinámica de metales pesados en suelo Metales pesados incorporados al suelo pueden seguir cuatro vías: Quedar retenidos en suelo, disueltos en solución del suelo o fijados por procesos de adsorción, complejación y precipitación; Ser absorbidos por plantas y así incorporarse a cadenas tróficas; Pasar a atmósfera por volatilización; Movilizarse a aguas superficiales o

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Metales pesados en suelo

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Riesgos de metales pesados

Riesgos producidos son función: Toxicidad; Carácter acumulativo de cada elemento, destacando aquellos metales que presenten un índice de bioacumulación superior a 1.

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Riesgos de metales pesados Entre iones metálicos más tóxicos destaca Cd y Hg. Primero se encuentra en forma catiónica y sus propiedades se asemejan a las del ión calcio. Su interacción con constituyentes edáficos es más fuerte que la de este último. Debido a su extrema toxicidad, cualquier vertido en el suelo da lugar a situaciones muy problemáticas. 10

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Bioacumulación Acumulación de contaminantes en organismos;

Índice de bioacumulación se expresa por relación entre cantidad de un contaminante en organismo y [ ] de ese contaminante en suelo. Iones metálicos más tóxicos: Cd y Hg 11

Bioacumulación de metales pesados

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Bioacumulación de metales pesados en gramíneas tras abonar con compost

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Metales pesados de origen natural

Metales pesados contenidos en material original, al meteorizarse, se concentran en suelos. Estas concentraciones naturales de metales pueden llegar a ser tóxicas para crecimiento de plantas; por ejemplo, níquel puede aparecer en concentraciones tóxicas en suelos derivados de rocas ultrabásicas. 13

Metales pesados de origen natural

Concentraciones naturales muy altas en suelos pueden ocasionar acumulación de algún metal en plantas y ocasionar efectos tóxicos para animales que las consumen. También se considera actividades volcánicas, que emiten metales pesados tales como: As, Hg, Se, ..... 14

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Composición en metales pesados de diferentes entes naturales

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Fuentes antropogénicas

Actividades humanas han ejercido un efecto considerable en concentración y movilidad de metales en suelos. Productos químicos agrícolas y lodos residuales. Actividades de minería y fundición. Generación de electricidad y otras actividades industriales. Residuos domésticos. 16

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Fuentes antropogénicas

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Contaminación de metales pesados en suelos tiene orígenes muy

Factores del suelo que afectan su diversos Sensibilidad de suelos a agresión de contaminantes acumulación y disponibilidad va a ser muy distinto dependiendo de una serie de características edáficas: pH,notextura, estructura, Toxicidad de contaminante sólo depende de sí mineralogía materiadel orgánica, capacidad mismo sino de de arcillas, características suelo donde se de cambio, condiciones redox, óxidos e hidróxidos encuentre. de Fe y Mn, carbonatos, salinidad. H+

Ca++

Ca++ K+ NH4+

K+ Al+++

H+

Ca++

Ca++

Al+++ Ca++ Mg++

NH4+

K+

Mg++

H+

Ca++

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Ca++

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Importancia de especiación

Cantidades totales presentes en un suelo constituye medida poco representativa de posible toxicidad de un metal pesado. Resulta fundamental conocer forma química bajo la que se presenta, es decir, especiación, pues toxicidad de un elemento es muy distinta dependiendo de su presentación, que va a regular no sólo su disponibilidad (según se encuentre disuelto, adsorbido, ligado o precipitado) sino que también grado de toxicidad que

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presente va a depender de forma química en sí misma.

¿Qué pasa con mercurio cuando llega al suelo?

Uno de los elementos químicos más perjudiciales para medio ambiente y humanos es mercurio, por lo que resulta importante analizar en qué

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Especiación del mercurio Movilización del Hg es a través de su metilación, formación de un compuesto órgano-metálico. En caso concreto del mercurio, se forma metilmercurio, CH3Hg+, liposoluble. En consecuencia, estos compuestos presentan una elevada toxicidad, puesto que pueden atravesar fácilmente membranas biológicas y, en particular, piel, y a partir de aquí, incorporación del metal en cadena trófica está asegurada. Aparte del Hg, otros metales susceptibles a metilación son Pb, As y

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Especiación del cadmio

Cadmio: "Enfermedad de itai-itai". Cambio del laboreo del suelo provocó efecto nocivo aunque cantidades de Cd se mantuvieron constantes. En regiones donde suelo es ácido, papas parecen fijar altos niveles de cadmio. Además, ciertas plantas no consumidas por ser humano, pero sí por ganado (vacas, llamas, corderos), pueden fijar grandes cantidades de arsénico y cadmio. 22

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Especiación del manganeso

Propiedades fisicoquímicas de suelos se modifican por aportes de Mn, que en un principio son inertes, luego pasan a formas bioasimilables y, por tanto, perniciosas. En plantas, iones del Manganeso son transportados hacia hojas después de ser tomados en suelo. Puede causar síntomas de toxicidad y deficiencia en plantas. Cuando pH del suelo es bajo, deficiencias de Manganeso son más com

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Actividades de minería y fundición Proceso de minería implica: extracción de materiales, procesado preliminar, evacuación de residuos y transporte de productos semiprocesados. Todas estas operaciones pueden producir una contaminación localizada de metales. Se contamina medio ambiente (aire, agua y suelo) por transferencia de metales pesados a partir de actividades mineras y metalúrgicas

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Actividades de minería y fundición Polvo originado puede ser depositado en suelos a muchos kilómetros de distancia. En áreas mineras, capas superiores de suelos minerales presentan concentraciones elevadas de cobre, níquel, arsénico, selenio, hierro y cadmio. 25

Generación de electricidad y otras actividades industriales Combustión de carbón es una de las principales fuentes de deposición de metales en suelos. Centrales térmicas de combustión de petróleo pueden ser fuentes de plomo, níquel y vanadio. Mayores fuentes industriales de metales incluyen fábricas de hierro y acero que emiten metales asociados con menas de hierro,

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Generación de electricidad y otras actividades industriales

Fábricas de baterías, pueden emitir cantidades considerables de plomo. Metales asociados con áreas altamente industrializadas, incluyen arsénico, cadmio, cromo, hierro, níquel, plomo, zinc y mercurio. 27

Residuos domésticos

Aproximadamente 10% de basura está compuesta de metales. Uno de los problemas más serios de sociedades modernas es como deshacerse de este volumen de basuras. 28

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Residuos domésticos

Las dos alternativas son enterrar o incinerar. Enterramiento puede contaminar aguas subterráneas, mientras que incineración puede contaminar atmósfera al liberar algunos de metales volátiles. 29

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6. Contaminación por minería

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Actividades mineras

Actividades más antiguas realizadas por hombre. Muchas actividades están relacionadas directa o indirectamente por esta práctica, como construcción de viviendas (uso de hormigón, hierro, ladrillos), industria farmacéutica (caolín, talco, esmectitas etc...), industrias petroquímicas, etc...

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Actividades mineras

Desechos industriales y productos de extracción minera y petrolera generan gran parte de materiales peligrosos que afectan suelo.

Minería produce cambios muy

severos en ambiente (pérdida de flora y fauna), meteorización química y física del suelo y derrame de una serie de productos contaminantes.

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Actividades mineras

Según obtención de recursos naturales, existen dos formas de extracción: Explotación subterránea, su agresividad es menos grave que la de superficie.

Explotación superficial o a cielo abierto, ofrece un mayor impacto en

medio ambiente. Incluyen canteras de materiales para construcción y rocas ornamentales y de áridos para carreteras.

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Actividades mineras

Actividades mineras provocan generalmente fuertes impactos ambientales, con destrucción de suelos naturales y creación de nuevos suelos (Antrosoles) que presentan fuertes limitaciones físicas, químicas y biológicas que dificultan reinstalación de vegetación. 34

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Impactos mineros

Impactos ambientales producidos por minas se dividen en: atmósfericos, paisajisticos, hidrológicos, edáficos, faunísticos y florísticos.

Atmosféricos, contaminación por emisión de partículas sólidas, gases y ruidos.

Paisajísticos, modificación de formas naturales del terreno, apareciendo pendientes muy pronunciadas e incluso una gran frecuencia de paredes verticales, así como destrucción o profunda modificación de

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cobertura vegetal.

Impactos mineros

Hidrológicos, modificación de cauces; cambios en

balance de agua entre infiltración y escorrentía debido a modificación del suelo y vegetación; escombreras se convierten en peligrosos focos de contaminación para aguas superficiales y subterráneas.

Faunísticos y florísticos: debidos a eliminación o

alteración de hábitats de muchas especies, ruptura de cadenas tróficas, así como introducción de sustancias nocivas en biósfera. 36

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Impactos mineros

Edafológicos, consecuencia de eliminación o modificación profunda del suelo.

Suelos que quedan tras una explotación minera son materiales deteriorados, con graves problemas para desarrollo de cubierta vegetal; con siguientes características: clase textural desequilibrada, ausencia o baja presencia de estructura edáfica, propiedades químicas muy anómalas, escasez o desequilibrio en contenido de nutrientes fundamentales, baja capacidad de cambio, presencia de compuestos tóxicos,

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Drenaje ácido de mina

Drenaje ácido de mina,

producto de lixiviación en condiciones oxidantes de pirita. Aparte del hierro, drenaje ácido puede transportar otros metales en solución.

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Contaminantes de origen minero

Minería produce serie de contaminantes gaseosos, líquidos y sólidos, que van a parar al suelo: Por depósito a partir de atmósfera como partículas sedimentadas o traídas por aguas de lluvia; Por vertido directo de productos líquidos de actividad minera y metalúrgica;

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Contaminantes de origen minero

Por infiltración de productos de lixiviación del entorno minero: aguas provenientes de minas a cielo abierto, escombreras (mineral dumps), etc., Por disposición de elementos mineros sobre suelo: escombreras, talleres de mina u otras edificaciones más o menos contaminantes en cada caso. 40

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7. Contaminación por lluvia ácida

Cómo se forma lluvia ácida? Dióxido de azufre y óxido de nitrógeno son liberados por combustión de fósiles

Gases mezclados con vapor

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de agua forman ácidos nítrico y sulfúrico

Precipitación ácida

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Daños que origina lluvia ácida

Aumenta acidez de suelos, produciendo cambios en su composición (se lixiviación nutrientes, como Ca, y se movilizan metales tóxicos, como Cd, Ni, Mn, Pb, Hg). Vegetación expuesta directamente a lluvia ácida sufre no sólo a consecuencia del deterioro del suelo, sino también por daño directo que puede llegar a ocasionar incluso la muerte de muchas especiesi

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Efecto de lluvia ácida No hay peligro en suelo, cuando hay cationes de iones tóxicos de Al, Hg, Cd y otros metales, atraídos por cargas negativas de superficie de partículas de suelo. Cuando lluvia ácida incrementa iones H+, entonces reemplaza iones tóxicos positivos y suelos se acidifican.

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Efectos de lluvia ácida

Efectos de óxidos de azufre y nitrógeno que se encuentran en aire. Efectos de lluvia ácida sobre: Sistemas acuáticos; Bosques; Cultivos; Fauna y flora; Aguas subterráneas; Salud humana;

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Construcciones, materiales y pinturas Otros efectos

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