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• Mariela Isabel A. Gonzales

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SIRANP-AREQUIPA 2013

Contaminación del suelo

OLOGIA DE LA CIUDAD

2013 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN AREQUIPA

FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

ltad de Arquitectura y Urbanismo - FAU

ECOLOGIA DE LA CIUDAD A

CATEDRA: ARQ. DUEÑAS SIRANP-AREQUIPA INTEGRANTES:

ECOLOGIA DE LA CIUDAD

2013

ARO GONZALES MARIELA ESCOBAR TORRES LUCERO MAMANI SALAS PAMELA MAMANI VILCA FERNEL QUISPE GRANDE MARIA

SUELO IMPACTOS Y SOLUCIONES TIPOS DE CONTAMINACIÓN

“La tierra no es del hombre, el hombre es de la tierra”

INTRODUCCION

El aumento de la destrucción de los recursos naturales y la contaminación del medio ambiente han llevado en lo últimos años a pensar sobre la verdadera labor del hombre en el mundo; creándose un ambiente de preocupación y búsqueda de soluciones, ya que está en juego la propia supervivencia del ser humano. En las últimas décadas el problema ambiental comienza a ser tomado como prioridad mundial; iniciativas como la Conferencia de las Naciones Unidas en Estocolmo entre el 5 y el 16 de junio de 1972 marcarían el inicio de una serie de actividades en pro de la conservación y protección de la biodiversidad.

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El desarrollo humano especialmente desde el boom de la revolución industrial ha originado un avance y evolución irresponsable y despreocupada por el medio ambiente; que ha llevado a la humanidad hacia el aprovechamiento insostenible de los recursos naturales y a la alteración de su ciclo natural con la introducción de elementos externos como ciudades y residuos que estas producen; elementos que no hacen otra cosa que perjudicar el desarrollo de la vida y por ende a nosotros mismos. Ante tales consecuencias es obligación emprender una carrera de protección y cuidado de nuestro hogar (el medio ambiente); mediante la concientización y formación de valores, con un trato menos agresivo a la naturaleza. El siguiente trabajo resume las principales causas y consecuencias que originan la degradación de nuestro suelo y la degradación de la calidad ambiental y plantea con un deseo de reflexión la búsqueda de un comportamiento más amable con el planeta y respeto por la vida.

DEFINICION a) 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 los seres vivos que se asientan sobre ella.

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Los suelos son sistemas complejos donde ocurren una vasta gama de procesos químicos, físicos y biológicos que se ven reflejados en la gran variedad de suelos existentes en la tierra.

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COMPOSICION DE LOS SUELOS

PROCESOS DE FORMACION -

Disgregación mecánica de los suelos Meteorización química de los materiales regolíticos liberados

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Desde el punto de vista del urbanismo y la planificación territorial, el suelo es el espacio físico, en tanto que lugar sobre el que se construyen los edificios y las infraestructuras.

b) CONTAMINACION -

La contaminación es la introducción de contaminantes a un medio natural que provocan en este un cambio adverso. Es siempre una alteración negativa del estado natural del medio, y por lo general, se genera como consecuencia de la actividad humana considerándose una forma de impacto ambiental

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La contaminación del suelo consiste en la acumulación de sustancias a unos niveles tales que repercuten negativamente en el comportamiento de los suelos.

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Las sustancias, a esos niveles de concentración, se vuelven tóxicas para los organismos del suelo. Se trata de una degradación química que provoca la pérdida parcial o total de la productividad del suelo.

LA BASURA COMO AGENTE CONTAMINANTE

DEGRADACION DE LOS SUELOS (DESERTIFICACION)

TIPOS DE CONTAMINACION Existen una gran cantidad de actividades y causantes para la contaminación del suelo según su procedencia, daño al ecosistema, etc. La mayoría de los procesos de pérdida y degradación del suelo son originados por la falta de planificación y el descuido de los seres humanos. Las causas más comunes de dichos procesos son:

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EROSIÓN: La erosión corresponde al arrastre de las partículas y las formas de vida que conforman el suelo por medio del agua (erosión EROSION HIDRICA DE LOS SUELOS

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hídrica) y el aire (erosión eólica). Generalmente esto se produce por la intervención humana debido a las malas técnicas de riego (inundación, riego en pendiente) y la extracción descuidada y a destajo de la cubierta vegetal (sobre pastoreo, tala indiscriminada y quema de la vegetación). 

CONTAMINACIÓN: La contaminación de los suelos se produce por la deposición de sustancias químicas y basuras. Las primeras pueden ser de tipo industrial o domésticas, ya sea a través de residuos líquidos, como las aguas servidas de las viviendas, o por contaminación atmosférica, debido al material articulado que luego cae sobre el suelo.

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COMPACTACIÓN: La compactación es generada por el paso de animales, personas o vehículos, lo que hace desaparecer las pequeñas cavernas o poros donde existe abundante micro fauna y micro flora.



EXPANSIÓN URBANA: El crecimiento horizontal de las ciudades es uno de los factores más importantes en la pérdida de suelos. La construcción en altura es0020una de las alternativas para reducir el daño.

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CONTAMINACION DE LOS SUELOS

COMPACTACION Y DEGRADACION DEL SUELO

EXPANSION URBANA

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FUENTES NATURALES Este tipo de contaminación se produce por fenómenos naturales; las consecuencias de este tipo de contaminación suele tener graves efectos a corto plazo. También puede darse por la presencia natural de algunos minerales en las rocas las cuales al momento de su fragmentación entran en contacto con el suelo alterando su composición química Se conoce que un solo volcán activo puede aportar mayores cantidades de sustancias externas y contaminantes, como cenizas, metales pesados, que varias centrales térmicas de carbón.

EFECTOS DE UNA ERUPCION VOLCANICA

FUENTES ANTROGÉNICAS Este tipo de contaminación es la de mayor frecuencia, ocasionadas por un mal manejo de los desperdicios producidos por el hombre cambiando de manera negativa las características de los suelos; siendo las actividades que mayor contaminación produce: -

Desechos de industrias por la cantidad de desechos tóxicos que produce

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La actividad minera y petrolera

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Tecnología agrícola nociva (uso de aguas negras ó de aguas de ríos contaminados; uso indiscriminado de pesticidas, plaguicidas y fertilizantes peligrosos en la agricultura). Carencia o uso inadecuado de sistemas de eliminación de basura urbana. Industria con sistemas antirreglamentarios de eliminación de los desechos.

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RELACIÓN ENTRE TIPOS DE BASURA

ALMACENAMIENTO INCORRECTO DE PRODUCTOS Y/O RESIDUOS EN ACTIVIDADES INDUSTRIALES: Una de las fuentes de contaminación del suelo más usual es el almacenamiento incorrecto de productos y/o residuos en actividades industriales. Como ejemplos más comunes de RELACIÓN DE BASURA este tipo de problema podemos citar las fugas en tanques de ORGÁNICA E INORGÁNICA

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Fuente: www.peruecologico.com.pe

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almacenamiento o los vertidos accidentales en superficies sin impermeabilizar.

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VERTIDOS DE RESIDUOS INCONTROLADOS: Aparte del impacto visual que generan, los vertidos de residuos incontrolados pueden provocar, a partir de la lixiviación de determinados residuos, la contaminación del suelo, aguas subterráneas y aguas superficiales. Por lo tanto, debe impedirse el abandono de residuos utilizando las instalaciones controladas para su disposición. ESCOMBROS INDUSTRIALES: Con el abandono de antiguas actividades industriales pueden generarse restos de edificación. A menudo, estos restos de edificación están contaminados como consecuencia de los anteriores procesos industriales y pueden provocar la aportación adicional de contaminación al entorno, así como suponer un riesgo para las personas que puedan estar en contacto con los mismos. La gestión de escombros industriales debe llevarse a cabo con un control adecuado. El desmantelamiento de estos escombros deberá incluir actividades de distinta tipología: el vaciado y la limpieza de tuberías, tanques y depósitos, la gestión de posibles residuos almacenados en el emplazamiento, la identificación y retirada controlada de estructuras o instalaciones que contengan material tóxico o peligroso, la demolición y gestión adecuada de los escombros, etc. ALMACENAMIENTO INCORRECTO DE PRODUCTOS O RESIDUOS: Con relación al abandono de antiguas actividades industriales pueden hallarse abandonados determinados productos y residuos en malas condiciones de almacenamiento con el consiguiente

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DESTINO POSIBLE DE LA BASURA

DESECHOS INDUSTRIALES

BASUREROS NO PLANIFICADOS

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riesgo de contaminación del suelo y de las aguas, así como de evaporación de compuestos volátiles. -

FUGAS EN TANQUES U OPERACIONES DEFICIENTES: Las pequeñas fugas en tanques enterrados, en caso de producirse en un largo período de tiempo, pueden llegar a provocar la pérdida de una gran cantidad de producto con el consiguiente riesgo de contaminación del subsuelo y de las aguas subterráneas. Con el fin de evitar las fugas y pérdidas, los tanques de almacenamiento deben estar sometidos a mantenimiento y control con una periodicidad adecuada. VERTIDOS INCONTROLADOS DE AGUAS RESIDUALES: Debido al vertido incontrolado de aguas residuales no tratadas procedentes de industrias, municipios o instalaciones ganaderas, que puedan contener sustancias químicas contaminantes, puede producirse una contaminación del suelo, de las aguas superficiales y de las aguas subterráneas. Por este motivo, deben utilizarse las depuradoras y realizarse un vertido controlado de las aguas. USO INCORRECTO DE PESTICIDAS Y/O ABONOS: El uso continuado y abusivo de pesticidas y abonos puede provocar una contaminación directa del suelo o indirecta de las aguas superficiales debido a la escorrentía superficial o de las aguas subterráneas a causa de la migración de los mismos a través de la zona no saturada. ALCANTARILLADO ANTIGUO EN MAL ESTADO: En un alcantarillado antiguo en mal estado pueden producirse fugas y escapes que pueden provocar la contaminación del subsuelo y de las aguas subterráneas. El deterioro del alcantarillado puede verse acelerado,

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FUGAS DE AGENTES CONTAMINANTES

CONTAMINACION POR QUIMICOS

USO DE PESTICIDAS

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por ejemplo, con el vertido continuado de sustancias corrosivas. DEPOSICIÓN DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS: Las emisiones no controladas de una industria pueden suponer la aportación a la atmósfera de determinados compuestos que posteriormente pueden quedar acumulados en el suelo debido a la deposición. Se trata de contaminaciones difundidas que a menudo abarcan extensas áreas y que son difíciles de solucionar.

ELIMINACION DE SUSTANCIAS CONTAMINANTES

IMPACTOS NEGATIVOS EN EL ECOCISTEMA Los efectos negativos de las acciones del hombre se manifiestan conforme su paso por la historia y en cada lugar donde se establece y deja su huella. El suelo es uno de los principales testigos de la irracionalidad en torno al aprovechamiento de recursos por parte del hombre, efectos observables en la contaminación del mismo definida como: “la degradación del suelo al acumularse sustancias que repercuten negativamente en su comportamiento Debido a la facilidad de transmisión de contaminantes a otros medios como el agua y el aire es que se multiplican sus efectos nocivos 1. Erosión y compactación: La agricultura es una de las actividades más contaminantes para el suelo , ya que afecta a grandes superficies del mismo .la contaminación del suelo se efectúa tanto en el manejo como en los aditivos utilizados, fertilizantes y pesticidas como también en el uso sucesivo del suelo , sin que este descanse. El uso de fertilizante y pesticidas en la agricultura , trae como consecuencia el deterioro del suelo , dejándolo muerto ( sin producción). El aplicación en exceso o continua de los fertilizantes acidifica los suelos, favorece la erosión y afecta los organismos (flora y fauna) y altera las propiedades químico-físicas de los componentes del suelo. Los compuestos químicos aplicados en los fertilizantes se disuelven en la solución del suelo, son retenidos por las arcillas y la materia orgánica (adsorción), o se filtran a través del suelo para llegar a los cuerpos de agua. El agotamiento de la fertilidad del suelo y la acumulación de sustancias que inhiben el crecimiento de las plantas son las consecuencias principales de la degradación química del suelo. La lixiviación y la absorción de nutrientes por los cultivos merman gradualmente la fertilidad de ciertos suelos. Las cosechas se hacen raquíticas y la delgada capa vegetal deja al suelo sin protección suficiente para resistir la erosión.

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2. Perdida de suelos sobrepastoreo:

por

el

El sobrepastoreo generalmente aumenta la erosión del suelo. La reducción de la profundidad del suelo, la materia orgánica del suelo y la fertilidad del suelo pueden afectar la productividad futura de la tierra. La pérdida de profundidad del suelo y materia orgánica toma siglos en corregir. La producción de ganado es el pastoreo o consumo excesivo (explotación excesiva) del forraje, y esto conduce a la degradación de la vegetación, la mayor erosión de los suelos, y el deterioro de su fertilidad y estructura. El pastoreo desmesurado es el resultado del uso excesivo del terreno: el número y tipo de animales supera a la capacidad del área. Esto causa una reducción en las especies de forrajes favoritos y un aumento en las malezas desabridas. Se aumenta la erosión de los suelos, indirectamente, debido a la pérdida de la cobertura vegetal, y, directamente, porque se afloja el suelo, exponiéndolo a la erosión hidráulica y eólica. La ganadería que se pastorea de manera desordenada, lo que está provocando deforestación de regiones y desequilibrios ecológicos.

3. Baja demanda laboral del sistema de producción pecuaria: El sector ganadero puede llegar a generar más gases de efecto invernadero que el sector del transporte.se reconoce además que se trata de una de las prácticas más estrechamente relacionadas con la degradación del suelo y de los recursos hídricos. Unos problemas que, de no adoptarse nuevas alternativas, continuarán en aumento atendiendo a los datos que muestran que cada año se consume más carne y productos lácteos y que para el año 2050 podrían llegarse a las 465 millones de toneladas de producción mundial de carne. Facultad de Arquitectura y Urbanismo - FAU

SIRANP-AREQUIPA ECOLOGIA DE LA CIUDAD Los alimentos están produciendo un cambio en el sabor , cada vez son más amargos y poco agradables , al igual que las carnes . 4. Emigración de la población rural Falta de servicios y escasa interrelación social entre las familias que residen en áreas rurales, la poca productividad de los suelos origina: -

PÉRDIDA DE VALOR DEL SUELO: económicamente, y sin considerar los costes de la recuperación de un suelo, la presencia de contaminantes en un área supone la desvalorización de la misma, derivada de las restricciones de usos que se impongan a este suelo, y por tanto, una pérdida económica para sus propietarios.

Esto provoca que las personas busquen mejores posibilidades económicas en la zona urbana, de este modo se dale crecimiento descontrolado de las ciudades.

5. Perdida y amenaza de especies nativas La biodiversidad seguirá disminuyendo mientras continuemos con la destrucción y limitación de hábitats silvestres. La pérdida de la biodiversidad es costosa, porque los ecosistemas naturales brindan servicios vitales a las sociedades humanas. Las perdidas recreativas, estéticas y comerciales serán inevitables. Por lo tanto la desaparición de las especies traerá consecuencias serias y desagradables, pues está vinculada la degradación y destrucción de los ecosistemas.

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SIRANP-AREQUIPA ECOLOGIA DE LA CIUDAD Un aspecto importante de la extinción en la actualidad son los intentos del ser humano de preservar a las especies que corren el peligro de extinguirse. También origina: -

DEGRADACIÓN PAISAJÍSTICA: la presencia de vertidos y acumulación de residuos en lugares no acondicionados, generan una pérdida de calidad del paisaje, a la que se añadiría en los casos más graves el deterioro de la vegetación, el abandono de la actividad agropecuaria y la desaparición de la fauna.

Si una especie desaparece de manera natural, es porque es menos eficiente que otra, de forma que se trata de una sustitución en aras de los perfeccionamientos ene el uso de los recursos. En cambio la extinción causada por el hombre difícilmente es asimilable por la naturaleza de modo que el nicho ecológico vacante puede quedar vacío, con la consiguiente pérdida de biodiversidad o puede ser ocupado en forma aberrante, produciendo graves e irreversibles desequilibrios en el ecosistema. 6. Creciente contaminación de los ecosistemas rurales por uso de los agroquímicos Los agroquímicos son sustancias ampliamente usadas en la agricultura, como los insecticidas, herbicidas y fertilizantes. El efecto de estos sobre el terreno sembrado se expande hacia el aire y con mayor perjuicio se instala en el agua, contaminando las napas subterráneas, los ríos y lagos, así como los alimentos cultivados en terrenos donde se utilizó. Por eso su uso se debe reducir al mínimo indispensable. Sin embargo, si no fuese por su presencia, la historia de la humanidad estaría plagada de ingentes estadísticas de muertes por falta de alimento o por plagas cuya consigna es producir un daño irreparable a la humanidad. El tema en cuestión es polémico, pues el objeto en debate es un mal necesario, donde el radicalismo solo consigue nublar y hacer más enrevesado este complejo dilema. -

PERJUICIOS DE LOS AGROQUÍMICOS

El uso indiscriminado de agroquímicos en la agricultura es lo que ha provocado la disminución de la biodiversidad, además del grave impacto

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SIRANP-AREQUIPA ECOLOGIA DE LA CIUDAD negativo en la salud humana así como la contaminación del agua, suelo y aire. Otra de las razones para demandar públicamente la reducción de los plaguicidas y su uso indiscriminado en la agricultura, ocurre porque estos agroquímicos se han convertido en agentes causantes del desequilibrio en el ecosistema provocando la destrucción de plantas alimenticias y silvestres, muerte de animales y graves problemas de salud en seres humanos.

SOLUCIONES TECNOLOGICAS PARA SU SOLUCIÓN Existen bastantes técnicas para la descontaminación del suelo pero que tiene ventajas como desventajas como: TRATAMIENTOS FÍSICO-QUÍMICOS 1. EXTRACCIÓN Son técnicas típicamente aplicadas in situ que tienen como objetivo separar los contaminantes del suelo para su posterior tratamiento depurador. Son tratamientos sencillos que requieren que los suelos sean permeables y que las sustancias contaminantes tengan suficiente movilidad y no estén altamente adsorbidas en el suelo. Según con qué elementos se realice la extracción, se habla de:

a) Extracción de aire Se emplea para extraer los contaminantes adsorbidos en las partículas de suelos no saturados mediante su volatilización o evaporación a través de pozos de extracción verticales y/u horizontales que conducen el aire con los contaminantes a la

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SIRANP-AREQUIPA ECOLOGIA DE LA CIUDAD superficie. Allí, pueden ser tratados en plantas especializadas (generalmente adsorbidos a carbono) o ser degradados en la atmósfera de forma natural. Esta técnica está indicada para suelos contaminados con sustancias volátiles y semivolátiles b) Extracción de agua Es una técnica empleada principalmente para acuíferos contaminados que consiste en extraer el agua contaminada del suelo y del subsuelo, tanto de la zona saturada como de la zona no saturada.  Cuando se trata la zona saturada, el agua es bombeada a la superficie para su posterior tratamiento, conocido con el término de Pump&Treat.  Cuando se busca actuar sobre la zona no saturada, normalmente se hace una inyección previa de agua, por gravedad o a presión, que arrastre y lave los elementos contaminantes del suelo y que los almacene en la zona saturada para ser posteriormente bombeada a la superficie. Dependiendo del terreno, del tipo de contaminación y de la recuperación que se quiera realizar, la extracción de agua se puede llevar a cabo mediante pozos, a los que se les acopla un sistema de bombeo. Drenes y zanjas de drenaje. La técnica que permite recuperar la fase libre en zonas poco profundas o donde la construcción de pozos presenta dificultad consiste en la excavación de una zanja. La extracción de fases densas se realiza a través de pozos, a veces inyectando disolventes en la zona contaminada que favorezcan lacirculación de los contaminantes hacia el pozo, y dependiendo del método de extracción pueden ser extraídas en solitario con bombas de skimmer, mezcladas con el agua (con la consiguiente disminución del rendimiento de la extracción), o por bombeo dual de ambas fases por separado. c) Extracción con disolventes y ácidos Extracción de los contaminantes mediante la mezcla en un tanque del suelo con un disolvente orgánico como acetona, hexano, metanol, éter dimetílico y trietilamina. El disolvente orgánico arrastra los contaminantes y se separa del suelo por evaporación, y mediante la adición de nuevos disolventes o destilación los contaminantes se eliminan para que el disolvente orgánico empleado pueda ser reutilizado. A su vez, el suelo tratado se lava para arrastrar cualquier resto que pueda quedar del disolvente. Con esta técnica se obtienen muy buenos resultados para eliminar compuestos orgánicos como PCBs, COVs 2. LAVADO El que el suelo excavado es previamente separado físicamente por tamizado, densidad o gravedad para eliminar las partículas de grava más gruesas, con poca capacidad de adsorción, de la fracción fina y seguidamente lavado con extractantes químicos que permitan disolver y solubilizar los contaminantes. Después del tratamiento químico, el Facultad de Arquitectura y Urbanismo - FAU

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SIRANP-AREQUIPA ECOLOGIA DE LA CIUDAD suelo se vuelve a lavar con agua para eliminar los contaminantes y agentes extractantes residuales y se devuelve a su lugar de origen. El lavado de suelos se utiliza fundamentalmente para suelos contaminados con compuestos orgánicos semivolátiles, hidrocarburos derivados del petróleo y substancias inorgánicas como cianuros y metales pesados, y es menos eficaz para tratar compuestos orgánicos volátiles y pesticidas.

3. FLUSHING Consiste en anegar los suelos contaminados con una solución que transporte los contaminantes a una zona determinada y localizada donde puedan ser eliminados. Así, los contaminantes son extraídos del suelo haciéndole pasar agua u otras soluciones acuosas mediante un sistema de inyección o infiltración. El agua subterránea y los fluidos extractantes se capturan y bombean a la superficie utilizando pozos de extracción, donde son tratados y, en ocasiones. El flushing se aplica a todo tipo de contaminantes, especialmente a compuestos inorgánicos incluidos los elementos radioactivos, y se suele combinar con otros tratamientos como la biodegradación y el Pump & treat. Asimismo, es difícil de aplicar en suelos de baja permeabilidad o ricos en elementos finos y requiere una vigilancia estrecha para impedir que los contaminantes migren en otra dirección distinta a la deseada. 4. ELECTROCINÉTICA Consiste en aplicar una corriente eléctrica de baja intensidad entre electrodos introducidos en el suelo contaminado que permite la movilización de agua, iones y partículas pequeñas cargadas. Los aniones se mueven hacia el electrodo positivo y los cationes hacia el negativo. La oxidación de agua en el ánodo genera protones, H , que se mueven hacia el cátodo creando un frente ácido. Este favorece la desorción de los cationes del suelo y fuerza la puesta en disolución de contaminantes precipitada como carbonatos, hidróxidos, etc. Por otro lado, los iones OH generados en el cátodo por la reducción del agua provocan la precipitación de los metales.

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5. ADICIÓN DE ENMIENDAS Los suelos contaminados por sales o metales pesados pueden también recuperarse añadiéndoles substancias orgánicas e inorgánicas y mezclándolas con los horizontes del suelo para transformar los contaminantes. Entre las estrategias de descontaminación de suelos salinos está la adición de compuestos químicos (o la utilización de agua de riego) que contengan Calcio para que substituya al sodio y el empleo de residuos orgánicos, existen dudas sobre si estos mecanismos de recuperación son permanentes o reversibles en el tiempo. 6. BARRERAS PERMEABLES ACTIVAS Se basa en la instalación de una pantalla perpendicular al flujo de la pluma de contaminación a través de la cual pasa el agua subterránea contaminada y cuyo material de relleno puede adsorber, precipitar o degradar biótica o abióticamente los contaminantes. Las barreras que con más éxito se han aplicado hasta el momento son las rellenadas con elementos metálicos de valencia cero como el hierro para la degradación abiótica mediante procesos de oxidación-reducción de disolventes.

7. INYECCIÓN DE AIRE COMPRIMIDO Tiene como objetivo separar los contaminantes disueltos en el agua en forma de vapor. La inyección in situ de aire comprimido a través de pozos volatiliza los contaminantes disueltos en el agua subterránea y provoca su desplazamiento en forma de vapor hacia la zona no saturada, promoviendo también la biodegradación al aumentar las concentraciones sub superficiales de oxígeno.

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8. POZOS DE RECIRCULACIÓN Al igual que la inyección de aire comprimido, esta técnica separa los contaminantes orgánicos volátiles del agua subterránea en forma de vapor pero, a diferencia de la primera, en los pozos de recirculación todo este proceso se lleva a cabo en la zona saturada 9. OXIDACIÓN ULTRAVIOLETA La oxidación ultravioleta representa una de las tecnologías emergentes más importantes para recuperar agua subterránea contaminada. Se trata de un proceso de destrucción a través de la oxidación de los contaminantes mediante la adición de compuestos de oxígeno muy oxidantes, como el peróxido de hidrógeno o el ozono, en conjunción con luz ultravioleta. TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS 1. LA BIORRECUPERACIÓN Degradan contaminantes orgánicos o disminuyen la toxicidad de otros contaminantes inorgánicos como metales tóxicos a través de la actividad biológica natural, principalmente la de los microorganismos, mediante reacciones que forman parte de sus procesos metabólicos. Estos tratamientos utilizan bacterias, hongos y plantas para detoxificar las sustancias de riesgo para el hombre y el medio ambiente. Para que los tratamientos de biorrecuperación de suelos sean efectivos no sólo hay que tener en cuenta factores biológicos, como la existencia de poblaciones microbianas susceptibles de transformar los contaminantes, la presencia de nutrientes y oxígeno u otros aceptores de electrones alternativos, sino también factores ambientales como el tipo de suelo, la temperatura y el pH. En la actualidad, hay un interés creciente por los métodos de recuperación biológicos ya que prometen tecnologías más sencillas, más baratas y más respetuosas con el medio ambiente que otros tratamientos en los que los contaminantes son simplemente extraídos y transportados a otros lugares. La principal ventaja de los tratamientos biológicos in situ frente a los ex situ es que el suelo tratado no tiene que ser excavado ni transportado, con lo que los costes se abaratan. Sin embargo, generalmente requieren más tiempo para su desarrollo, están sujetos a la heterogeneidad de las características de los suelos y acuíferos y su eficacia es más difícil de verificar. a) Biodegradación asistida Facultad de Arquitectura y Urbanismo - FAU

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SIRANP-AREQUIPA ECOLOGIA DE LA CIUDAD La Biodegradación es el proceso por el cual microorganismos indígenas o inoculados (bacterias y hongos) metabolizan los contaminantes orgánicos que se encuentran en suelos y/o el agua subterránea, convirtiéndolos en productos finales inocuos. En este proceso, los contaminantes orgánicos son biotransformados porque generalmente los microorganismos pueden utilizarlos para su propio crecimiento como fuente de carbono y energía y, en el caso de que no sean capaces de crecer a partir de ellos, pueden seguir transformándolos si se les aporta un sustrato de crecimiento alternativo o cosustrato. Cuando se estimula artificialmente la biodegradación in situ cerca de la superficie, se utilizan galerías de inyección que permitan la infiltración en los suelos de agua enmendada con donadores de electrones y/o nutrientes. Cuando la contaminación es más profunda, se emplean sistemas de inyección a través de pozos. En el caso de que las poblaciones microbianas indígenas no sean capaces de biodegradar los compuestos orgánicos tóxicos, se pueden adicionar al suelo microorganismos específicos que sí lo lleven a cabo, un proceso conocido como bioaumento.

b) Bioelectrocinética Es una técnica que trata de mejorar la biodegradación in situ aplicando la electrocinética al tratamiento de biorrecuperación. Consiste en favorecer la entrada en contacto del contaminante orgánico con las bacterias degradadoras, o en introducir aditivos que potencien la biodegradación como nutrientes, donadores y aceptores de electrones, agentes quelantes, etc., mientras que se aplica una corriente eléctrica in situ en el suelo contaminado. c) Biotransformación de metales Los microorganismos están íntimamente relacionados con la biogeoquímica de los metales a través de una serie de procesos que determinan su movilidad y biodisponibilidad. La interacción entre microorganismos y metales se puede examinar desde dos puntos de vista a la influencia de los metales sobre la población microbiana y sus funciones; y b) la influencia y el papel que juegan los microorganismos en la transformación de los metales. Los microorganismos pueden movilizar metales a través de lavado, quelación por metabolitos microbianos y sideróforos, transformaciones redox, metilación y consecuente volatilización. Dichos procesos pueden dar lugar a la disolución de compuestos metálicos insolubles y minerales, incluidos óxidos, fosfatos, sulfuros

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SIRANP-AREQUIPA ECOLOGIA DE LA CIUDAD y menas metálicas, y a la desorción de los metales de arcillas o materia orgánica del suelo. Así, determinadas bacterias oxidantes de hierro y/o azufre. 2. FITORRECUPERACIÓN La Fitorrecuperación es una técnica emergente que utiliza la capacidad de ciertas especies vegetales para sobrevivir en ambientes contaminados con metales pesados y sustancias orgánicas y a la vez extraer, acumular, inmovilizar o transformar estos contaminantes del suelo. Las plantas utilizadas en la fitorrecuperación presentan mecanismos constitutivos y adaptados para tolerar o acumular un elevado contenido de metales en su rizosfera y en sus tejidos. El éxito de este tratamiento está controlado por la selección de las especies vegetales adecuadas para recuperar un suelo determinado, así como de la cuidada selección de enmiendas (materia orgánica, agentes quelantes, cal, etc.) que permitan mejorar las propiedades del suelo y fomenten la supervivencia y el crecimiento de las plantas La fitorrecuperación es un tratamiento natural, limpio y económico, alternativo a otros procesos físicos y químicos más invasivos. a) Fitoestabilización Consiste en la reducción de la biodisponibilidad de los contaminantes mediante la revegetación con especies vegetales tolerantes a la toxicidad que inactiven los contaminantes para reducir el riesgo para el medio ambiente y la salud humana e implica una mejora mecánica de las propiedades físicas del suelo y su protección frente a la erosión y el transporte de contaminantes. b) Fitoinmovilización Provoca la inmovilización y reducción de la biodisponibilidad de los contaminantes mediante la producción de compuestos químicos en la interfaz suelo-raíz que inactiven las substancias tóxicas, ya sea por procesos de absorción/adsorción o precipitación. c) Fitoextracción También llamada fitoacumulación, emplea la capacidad de las plantas para extraer el contaminante, principalmente metales, y acumularlo en sus raíces, tallos u hojas. Una vez terminado el proceso, las plantas son retiradas junto con el contaminante y destruidas o recicladas. d) Fitodegradación Consiste en la degradación de los contaminantes por la acción de las plantas y de los microorganismos asociados a ellas. Los contaminantes son metabolizados dentro de los tejidos vegetales y las plantas producen enzimas, como la dehalogenasa y la oxigenasa, que ayudan a catalizar la degradación. e) Rizodegradación o Rizorrecuperación La degradación tiene lugar alrededor de las raíces de las plantas en contribución con las poblaciones rizomicrobianas. Las raíces liberan sustancias naturales que suministran nutrientes a los microorganismos asociados como bacterias, levaduras y hongos, estimulando su actividad biológica.

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SIRANP-AREQUIPA ECOLOGIA DE LA CIUDAD f) Fitovolatilización En la que la planta da lugar a la volatilización de los contaminantes del suelo. g) Rizofiltración Que produce la absorción de metales en aguas contaminadas a través de las raíces de las plantas. 3. LANDFARMING Se trata de un tratamiento de recuperación biológica practicado en todo el mundo desde hace un siglo, que reduce la concentración de hidrocarburos del petróleo de peso mediano que no pueden ser eliminados por evaporación pero que sí pueden ser degradados por microorganismos. Generalmente, el suelo se excava y se extiende en una delgada capa (no más de 1,5 m) sobre la superficie del lugar donde se está realizando la recuperación y se estimula la actividad microbiana aeróbica mediante aireación y/o adición de nutrientes, minerales y agua. La aireación se consigue a través de labranza o arado del terreno. Es frecuente la adición de bacterias alóctonas degradadoras de hidrocarburos para acelerar el proceso y la estimulación de la actividad de los microorganismos incrementa la degradación de los productos de petróleo adsorbidos. 4. LODOS BIOLÓGICOS Es otro tratamiento de biodegradación en el que el suelo contaminado es excavado, tamizado para eliminar los elementos gruesos y mezclado con agua y otros aditivos en un biorreactor controlado. La mezcla del lodo resultante mantiene a los sólidos en suspensión y a los microorganismos biodegradadores en contacto con los contaminantes. En estos biorreactores se controlan parámetros que pueden limitar el crecimiento microbiano en la naturaleza como la disponibilidad de substratos, nutrientes y oxígeno, la temperatura, el pH y la humedad. Asimismo, el proceso de mezcla facilita la homogeneidad del material contaminado para evitar la concentración de los contaminantes en bolsadas.

5. DESORCIÓN TÉRMICA Se trata de otro tratamiento térmico ex situ en el que se somete al suelo a unas temperaturas más bajas (90-320ºC, desorción térmica de baja temperatura; 320-560°C, desorción térmica de alta temperatura) para conseguir la desorción en vez de la destrucción de los contaminantes que persigue la incineración. Las temperaturas empleadas están elegidas para volatilizar contaminantes orgánicos

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SIRANP-AREQUIPA ECOLOGIA DE LA CIUDAD

2013 pero no para

oxidarlos. En concreto, durante la desorción térmica de baja temperatura, el suelo retiene sus propiedades físicas y sus componentes orgánicos, lo que hace posible que pueda conservar su capacidad para soportar futura actividad biológica. 6. ATENUACIÓN NATURAL La atenuación natural, también llamada recuperación pasiva o intrínseca, se está utilizando cada vez más dado que se trata de un método de recuperación de suelos y aguas contaminadas de bajo coste. No obstante, a pesar de que puede ser utilizado en lugares muy variados, raramente se suele aplicar de forma individual puesto que es un tratamiento mucho más lento que los que utilizan tecnologías ingenieriles.

1. TRATAMIENTOS TÉRMICOS Basados en la aplicación de calor a los suelos, que previamente se habrán extraído del terreno para luego reponerlos. Si hay que incinerar los compuestos orgánicos contaminantes deben usarse temperaturas muy altas que dejan el suelo biológicamente inerte y alterado en su estructura. Si los contaminantes orgánicos son volátiles, pueden usarse temperaturas algo más bajas, con lo que aunque también quedan biológicamente inertes, al menos su estructura se mantiene. 1.1.

Incineración

Se trata de un tratamiento ex situ en el que los contaminantes son destruidos mediante el suministro de calor. El suelo se somete a elevadas temperaturas, alrededor de los 1000ºC, con el fin de oxidar y volatilizar los compuestos orgánicos contaminantes. 1.2.

Desorción térmica

Se trata de otro tratamiento térmico ex situ en el que se somete al suelo a unas temperaturas más bajas (90-320ºC, desorción térmica de baja temperatura; 320-560°C, desorción térmica de alta temperatura) para conseguir la desorción en vez de la destrucción de los contaminantes que persigue la incineración. Las temperaturas empleadas están elegidas para volatilizar contaminantes orgánicos pero no para oxidarlos. En concreto, durante la desorción térmica de baja temperatura, el suelo retiene sus propiedades físicas y sus componentes orgánicos, lo que hace posible que Facultad de Arquitectura y Urbanismo - FAU

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2013 pueda conservar su capacidad para soportar futura actividad

biológica.

2. TRATAMIENTOS MIXTOS 2.1.

Extracción multifase

Consiste en extraer simultáneamente in situ, mediante zanjas o pozos, sustancias contaminantes que estén presentes en el suelo en fase vapor (compuestos orgánicos volátiles), fase líquida (en disolución) y, especialmente, compuestos no acuosos en fase libre

2.2.

Atenuación natural

La atenuación natural, también llamada recuperación pasiva o intrínseca, se está utilizando cada vez más dado que se trata de un método de recuperación de suelos y aguas contaminadas de bajo coste (Mulligan and Yong, 2004). No obstante, a pesar de que puede ser utilizado en lugares muy variados, raramente se suele aplicar de forma individual puesto que es

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SIRANP-AREQUIPA ECOLOGIA DE LA CIUDAD un tratamiento mucho más lento que los que utilizan tecnologías ingenieriles.

3. TECNICAS BIOLOGICAS 3.1.

La Biorremediación.

Se denomina así al proceso de degradación o ruptura de ciertos contaminantes químicos mediante el uso de plantas o microorganismos, que generan compuestos inocuos o menos agresivos para el entorno. Es un proceso de descontaminación y detoxificación de los contaminantes químicos llevada a cabo por seres vivos. Estos procesos ocurren por sí solos de forma natural, pero a velocidades tan bajas que es conveniente acelerarlos si se quieren utilizar para la recuperación de medios contaminados. Existen dos tipos de biorremediación según el tipo de organismo que la lleva acabo: -

3.2.

Fitorremediación Remediación microbiana

Fitorremediación

Se da mediante el uso de plantas y algas, que actúan solas o en simbiosis con bacterias. Sus procesos metabólicos les permiten almacenar o eliminar substancias tóxicas, como metales pesados presentes en el suelo. Pueden plantarse en suelos contaminados o hacer pasar el agua cargada de contaminantes, a modo de filtro, a través de sus raíces. OBJETIVO El objetivo final de la fitorremediación de un suelo contaminado no debe ser sólo eliminar o reducir el contaminante sino, sobre todo, recuperar la calidad del mismo.

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Y esta nueva tecnología de recuperación se está desarrollando con el objetivo de remover contaminantes del ambiente y restaurar la calidad de los ecosistemas. Estas tecnologías incluyen vio remediación (usando microbios para descontaminar sitios), fito remediación (usando plantas para descontaminar sitios), y atenuación natural (permitiendo que el medio ambiente se limpie a sí mismo con el tiempo). Las distintas formas de fitorremediación -

Fitoextracción Fitotransformacion o fitodegradación Fitofiltración o rizofiltración

-

Fitovolatilización

-

Fitoestabilización

-

Fitorrestauración

-

Fitoestimulation

Ventajas:  

El costo de la fitorremediación es mucho menor que el de los procedimientos tradicionales in situ et ex situ; Las plantas pueden ser fácilmente objeto de seguimiento;



Recuperación y reutilización de metales valiosos (las empresas que se especializan en la fitominería);



Es el método menos destructivo, ya que utiliza los organismos naturales y preserva el estado natural del medio ambiente (en comparación con el uso de procesos químicos, no hay ningún impacto negativo en la fertilidad de la tierra.

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Los límites: 





La fitorremediación se limita a la superficie y a la profundidad ocupada por las raíces (tengamos en cuenta que muchos contaminantes basados en los metales también se mantienen en la capa superior del suelo); Un crecimiento lento y baja biomasa requieren una inversión considerable en tiempo, o/y, a veces la adición de agentes quelantes u otras sustancias (para los contaminantes inorgánicos como los metales pesados). Puede ser usado con plantas de crecimiento rápido - ver tablas de hiperacumuladoras, que muestran una amplia gama de elección para la mayoría de los contaminantes de todo tipo; No se puede, con un sistema de remediación a base de plantas, evitar completamente el paso de contaminantes a la capa freática (esto sólo es

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posible mediante la eliminación total del suelo). Una experiencia en Iowa (Estados Unidos), muestra, sin embargo, que álamos plantados entre un campo de maíz y un arroyo reducen significativamente la concentración de nitratos en las aguas superficiales: en el borde del campo contenía 150 mg/l de nitratos, mientras que entre los álamos el contenido de nitratos fue sólo de 3 mg /l;2 

El nivel y el tipo de contaminación afecta a la fitotoxicidad de los contaminantes. En algunos casos, el crecimiento o la supervivencia de las plantas pueden estar disminuidos;



Posible bioacumulación de contaminantes a través de la cadena alimentaria, desde el nivel de los consumidores primarios a los secundarios. Es esencial disponer las plantas de manera responsable, y no a consumir las plantas utilizadas para la descontaminación del terreno.

Mejora de los rendimientos: La fitoacumulación está relacionada con la fitotolerancia de la planta hacia los contaminantes. La toxicidad de algunos contaminantes puede reducirse mediante la reducción química de los elementos implicados, que se transforman así en sustancias menos contaminantes, y/o mediante la incorporación de componentes orgánicos (otra forma de biotransformación). Para ello, se puede quelatar contaminantes con [[ligando ligandos] específicos que disminuyen la cantidad de iones libres.

(química)|

Se han llevado a cabo experimentos en electrocinética: el suelo se somete a una corriente directa para promover el movimiento de iones en el suelo. La interacción entre la fitorremediación y la biorremediación in situ (uso en el suelo de microorganismos, o sus enzimas) también se está estudiando. El campo de la ingeniería genética orientada hacia la fitorremediación está teniendo un gran desarrollo.

Plantas utilizadas Fitorremediación:

para

la

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Sauce, Eichhomia crasipe, Salvinia molesta, Lechuguilla (pistia stratiotes), Repollitos de agua, Junco, Semillas de Girasol, Espadaña (typha latifdia), Esparto, Bambú, Avena (fatua), Algas marinas, Papirus, Corazones de agua (Hydrocharis morsus), Ludwigia repens, Lithrum Salicaria, Cladium Mariscus, Iris Psedacorus, Elodea canadernis, Carrizo común (phramites australis), Acedera (Rumex acetosa): Planta resistente a los cultivos transgénicos.

Estrategias de fitorremediación utilizadas para remediar agua, suelo o aire contaminados. Plantas usadas como barrera hidráulica para prevenir la contaminación de napas y la dispersión horizontal de plumas.

CONCLUSIONES -

Los graves problemas

contaminación

de

existentes

en

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los

suelos

requieren

tecnologías

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efectivas y económicas que puedan aplicarse a gran escala, y la fotorremeditación surge como alternativa. Si no se toma conciencia para combatir estos impactos negativos que se están dando en nuestra naturaleza ,la tierra quedaría sin vida, totalmente vacía. La contaminación está matando al suelo, y con este a los seres que la habitan. La contaminación del suelo trae consigo graves efectos tanto para el medio ambiente como para los seres vivos en contacto con ella y resulta más aun preocupante por el hecho de que los efectos nocivos son de largo plazo incluso pudiendo tardar miles de años para su recuperación. Se debe implementar una política de protección y concientización ambiental para dejar de envenenar nuestro planeta En los intentos de la recuperación del suelo se puede ver que son diversos y distinto métodos, cada uno efectivo para acciones genérales y/o especificas pero todas con el mismo fin, la recuperación y el tratamiento de recomposición de los suelos, siendo algunas de estas, soluciones, menos costosas e incluso amistosa con el ambiente y el consumo de energías.

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