Contaminantes Del Suelo

Docente: ING. GLADYS LICAPA REDOLFO

CONTAMINANTES DEL SUELO

• Nutrientes

• Inorgánicos

• Orgánicos

• Minería

• Residuos Sólidos

NUTRIENTES

• Macronutrientes

• Nitrógeno

• Fósforo

• Potasio

• Micronutrientes

NITRÓGENO

• Formas Químicas

• Procesos de transformación

• Problemas Asociados

• Manejo Ambiental

PROBLEMAS ASOCIADOS

El uso excesivo de Nitrógeno provoca lo sgte.:

• Producción Agrícola Inferior al Óptimo • Excesivo desarrollo vegetativo

• Desbalances nutricionales.

• Producto Agrícola Contaminado con Nitrato

• Efectos Secundarios del uso Excesivo de Fertilizantes Nitrogenados • Costos de Producción excesivamente altos

• Acidificación

• Salinización

PROBLEMAS ASOCIADOS

• Contaminación de Aguas Subterráneas con

Nitratos

• Eutrofización de Aguas Superficiales y Mares

• Emisiones de Oxigeno Nitroso y Oxido Nítrico a

la atmósfera

• Emisión de Amoniaco a la Atmósfera

MANEJO AMBIENTAL

• Estrategias Generales

• Minimizar la Acumulación Excesiva de

Nitrato en el suelo

• Minimizar Las Pérdidas de Nitrato del

suelo

MANEJO AMBIENTAL

• Acciones Específicas

• Balance de masa del Nitrógeno en el Agrosistema

• Manejo Racional de la Fertilización Nitrogenada

• Dosis de aplicación de Nitrógeno

• Fertilizantes Nitrogenados Utilizados

• Fraccionamiento Temporal del Nitrógeno

• Método de aplicación

Curso – Docente: Ing. Gladys Licapa Redolfo Fecha

MANEJO AMBIENTAL

• Manejo Racional de Enmiendas Orgánicas

• Minimización de la Labranza y remoción del suelo

• Reducción de los periodos con el suelo descubierto y Establecimiento de Cultivos de Cobertura

• Control de la Erosión y Escorrentía Superficial

• Cambio Gradual en el uso de Antiguas Praderas

FÓSFORO

• Formas Químicas

• Procesos de transformación


• Manejo


PROBLEMAS ASOCIADOS

• El balance entre el N y P radica en la producción primaria, crecimiento de algas en sistemas acuáticos. N:P = 15:1limitante y 16:1 condiciones favorables de algas

• Fósforo en aguas subterráneas y superficiales

• Nivel trófico: • Oligotrófico: P <0.01 mg/L N < 0.2 mg/L

• Mesotrófico P = 0.01 – 0.02 mg/L N = 0.2 - 0.5 mg/L

• Eutrófico: P >0.02 mg/L N > 500 mg/L

• Hipertrófico: niveles mayores

• Cambios en la Biodiversidad, ecología, OD

MANEJO AMBIENTAL

• Medidas preventivas

• Medidas correctivas

MEDIDAS PREVENTIVAS

• Mantener el nivel de fósforo disponible del suelo en el rango óptimo para la producción del cultivo a través del desarrollo e implementación de planes de manejo de nutrientes eficientes.

• Prevenir la pérdida de fósforo del suelo través de partículas suspendidas y en forma disuelta mediante el uso de métodos eficientes de aplicación de nutrientes y prácticas de conservación de suelo bien diseñadas

• Reducir la solubilidad del Fósforo en desechos orgánicos antes de aplicarlos al suelo a través de la adicción de enmiendas químicas (alúmina, cal y compuestos de Fe)

• Manipulación del alimento suministrado a animales domésticos; reducir la concentración total del Fósforo en el alimento y aumentar su digestibilidad.

MEDIDAS CORRECTIVAS

• Suspender las acciones del P al suelo cuando el nivel

de P disponible en el suelo es excesivo, y permitir

que la solubilidad del P en el suelo se reduzca por

procesos naturales, incluyendo precipitación,

adsorción e inmovilización.

• Aplicar enmiendas de suelo específicamente

diseñadas para reducir los niveles de P soluble y de

P fácilmente desorbible del suelo.

CONTAMINANTES INORGÁNICOS

• Elementos Potencialmente tóxicos • Arsénico

• Cadmio

• Cromo

• Níquel

• Plomo

• Mercurio

• Cobre

• Cobalto

• Selenio

• Manganeso

• Radioisótopos


Elementos Potencialmente Tóxicos

• Definición

• Fuentes de origen

• Especies Químicas


• Determinación

• Manejo

Definición

• Elemento Traza

– “ Cualquier elemento químico cuya

concentración en una fase sólida es menor o

igual a 100 mg Kg-1”

» ( Sposito ( 1989) )

Definición

• Metal pesado

– “ Metal Cuya densidad es mayor a 5 o 6 Mg m-3 ”

» ( Wild ( 1993) ).

– Metal cuyo número atómico es mayor a 20, excluyendo metales alcalinos y alcalinotérreos

– Elementos químicos incluidos o asociados con el término “ metales

pesados”:Plata(Ag), arsénico(As), oro (Au), cadmio(Cd), cobalto(Co),

cromo(Cr), cobre(Cu), mercurio(Hg), manganeso(Mn), molibdeno(Mo), niquel(Ni), plomo(Pb), antimonio(Sb), selenio(Se), estaño(Sn), talio(TI), uranio(U), vanadio(V) y zinc (Zn).

» ( Alloway (1995) )

Fuentes de origen

Elementos Fuentes

Arsénico (As) Pesticidas, desecantes vegetales, aditivos de alimento animal, carbón y

petróleo, desechos mineros y detergentes

Cadmio (Cd) Galvanizado, pigmento para plásticos y pinturas, y estabilizadores para

plásticos y baterías.

Cromo (Cr) Acero Inoxidable, metales cromados, pigmentos y fabricación de ladrillos.

Cobre (Cu) Desechos Mineros, “fly ash”, fertilizantes y partículas de polvo acarreadas

por el viento.

Plomo (Pb) Combustión de petróleo, gasolina y carbón, y producción de hierro y

acero.

Mercurio( Hg) Pesticidas, catalizadores de polímeros sintéticos, metalurgia y

termómetros

Niquel (Ni) Combustión de petroleo, gasolina, y carbon, fabricación de aleaciones,

galvanizado y baterias

Zinc (Zn) Hierro y acero galvanizado, aleaciones, baterias, latón y fabricacion de

jebe.

Especiación Química

Elemento Suelo Acido Suelo Alcalino

Cadmio (Cd) Cd2+, CdSO4, CdCl+ Cd2+, CdCl+, CdSO4, CdHCO3+

Cobre (Cu) Compl. Org, Cu2+ CuCO3, Compl.Org, CuB(OH)4+

Cromo (Cr) Cr(OH)2+, CrO4

2- CrO42- , Cr(OH)4

--

Manganeso (Mn) Mn2+, MnSO4,Compl.Org Mn2+, MnSO4, MnCO3+, MnHCO3

+,

MnB(OH)4+

Molibdeno (Mo) H2MoO4, HMoO4- HMoO4

-, MoO4-2

Níquel (Ni) Ni2+,NiSO4,NiHCO3+,Compl.Org NiCO3, NiHCO3

+, Ni2+, NiB(OH)4+

Plomo (Pb) Pb2+, Compl.Org, PbSO4,PbHCO3+ PbCO3, PbHCO3

+, Pb(CO3)22-, PbOH+

Zinc (Zn) Zn2+, ZnSO4 ZnHCO3+, ZnCO3, Zn2+, ZnB(OH)4

+

Especies Químicas

Forma Química Cd Cr Cu Ni Pb Zn

Intercambiable 1 1 2 5 1 2 Adsorbido por fase

Orgánica 20 5 34 24 3 28

Adsorbido por

Carbonatos/ Óxidos 64 19 36 33 85 39

Residual 16 77 29 40 12 31

• Muestras Sólidas

– Fluorescencia de Rayos X

– Análisis de Activación de Neutrones

– Espectroscopia de Emisión basada

en fuentes de Arco y Chispa.

Determinación

• Muestras Líquidas

• Disolución de la matriz

– Ataque con soluciones ácidas

– Fusión

• Preconcentración

• Análisis Químico

– Espectrometría de Absorción Atómica

• Llama

• Electrotermal

• Generación de Hidruros

• Vapor Frío

Determinación

– Espectrometría de Emisión Atómica

• Llama

• Electrotermal

• Plasma de Inducción

– Espectrometría de Masa

– Otros

Determinación

Comportamiento químico del

mercurio en el suelo

• Ocurrencia y estabilidad de especies de mercurio inorgánico en el suelo

– Dependiendo de las condiciones redox, el mercurio puede ocurrir de tres Hg°, Hg2

2+, Hg2+, donde Hg° y el Hg2+ son las especies normalmente encontradas

– El pH y concentración de Cl- son parámetros importantes en la determinación de la especiación de Hg con la solución suelo y las transformaciones químicas que ocurren

– El Hg2+ forma complejos estables con el material

húmico

– Otra propiedad del Hg es la estabilidad para

enlazarse fuertemente al sulfuro HgS, HgS22-

Volatilización del Hg del suelo

• Se observa perdidas de Hg adicionadas al suelo en forma

de sales orgánicas

• La volatilización parece ser medida por microorganismos

• La volatilización del Hg se relaciona con el pH y el

contenido orgánico

• Para suelos con bajos contenidos de arcilla y humus la

evaporación se lleva mejor a medio neutro que en suelos

ácidos

• Para suelos con 4-5% humus y el 15 – 17% de arcilla la

evaporación se lleva a cabo con pH bajos

Mercurio en el sistema Planta - Suelo

• En general la disponibilidad del Hg del suelo para las

plantas es baja

• Existe una tendencia general a la acumulación del Hg en

las raíces indicando que las raíces sirven de barrera para la

toma de Hg

• La fracción de Hg retenido en las raíces es 20 veces la

observada en el vástago

• Estudios realizados en suelos agrícolas cercanos a minas

han encontrado que el contenido de Hg en la raiz está

relacionado con el Hg extractable con el acetato de amonio

• La concentración de Hg en las partes superficiales de

las plantas parecen ser dependientes de la tomo de

Hg° volatilizado del suelo

• Los compuestos de Hg aplicadas a partes

superficiales de las plantas pueden ser rápidamente

traslocadas en otros

– Cereales grano (3 – 10 veces más bajo que en paja)

– Granos de cebada y trigo 1-2 ng/g

• Se puede asumir que la toma foliar de Hg° del aire

tiene un rol significante

Contaminantes Orgánicos

• Hidrocarburos Petróleo

• Pesticidas

• Farmacos

Facultad de Ingeniería

Curso – QUÍMICA Docente: Ing. Gladys Licapa Redolfo Fecha

PROBLEMAS ASOCIADOS CON CONTAMINANTES

ORGÁNICOS

• Efectos directos sobre la salud humana

• Efectos negativos sobre plantas cultivadas • Crecimiento, desarrollo y producción reducido

• Presencia de sustancias tóxicas en el producto cosechado

• Efectos negativos sobre los organismos del suelo • Crecimiento, desarrollo y reproducción limitados

• Reducción de la diversidad de especies

• Contaminación y paso de los contaminantes a niveles Tróficos superiores

PROBLEMAS ASOCIADOS CON

CONTAMINANTES ORGÁNICOS

• Contaminación de aguas superficiales

• Contaminación de aguas subterráneas

• Contaminación del aire

• Pérdida del valor del suelo

ANÁLISIS QUÍMICOS DE CONTAMINANTES

• Procedimientos Preliminares • Preconcentración

• Purificación

• Derivatización

• Métodos analíticos • Cromatografía de gases (GC)

• Cromatografía líquida de alta performance (HPLC)

• Espectrometría de masa (MS)

• Espectrometría de Adsorción molecular UV / Visible

• Espectroscopía Infrarroja

• Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear (NMR)

• Otros

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