CONTAMINACION Y

GESTION DE LOS SUELOS

Ing. Agr. (MSc.) María Cristina Aruani

COMO NACE LA CIENCIA DEL SUELO?Impulsada por la Escuela Rusa (DOKUCHAEV, 1880)

• resume las ideas maestras de la nueva ciencia

• establece la doctrina de su escuela• resultó el embrión de la pedología (pedón=suelo)

Ideas fundamentales de la pedología

� El suelo es un medio natural resultante de una formación continua

� La influencia del clima es predominante

� La pedogénesis permite distinguir las características esenciales de los suelos.

FACTOR DE FORMACIÓN DEL SUELO

CLIMA

Jenny (1941)completa la idea de Dokuchaev

FACTORES DE FORMACIÓN DEL SUELO

S: ∫ C + B + MO + R + E

INFLUYEN A PARTIR DE

NUMEROSOS Y COMPLEJOS FENÓMENOS

PEDOGÉNESIS

COMO INFLUYEN ESTOS FACTORES EN EL SUELO

Conjunto de fenómenos que descomponen las rocas, prod uciendo suelos a sus expensas y provocando en ellos transform aciones y

desplazamientos de sustancias

Compuestos orgánicos (humus), compuestos inorgánicos (arcilla), óxidos y sales

FÉNOMENOS DE LA PEDOGENESIS

DESCOMPOSI-CION DE

SUSTANCIAS

MIGRACION DE SUSTANCIAS

ACUMULACION DE SUSTANCIAS

Arenas eólicas

ROCAS

METEORIZACION

DISGREGACION FÍSICA

La formación de un suelo comprende un conjunto de procesos que transforman la roca. La Edafogénesis se caracteriza por un predominio de cambios físicos y químicos, que afectan a la roca y a sus minerales, por la acción de agentes atmosféricos y por la circulación del agua. Estas reacciones constituyen el proceso de meteorización .

Feldespatos

MicasMinerales

Ferro-magnesianos

Illit a Montmorillonita Caolinita

Óxidos de

hierro y aluminio

Minerales Primarios Minerales Secundarios

ALTERACIÓN QUÍMICA

En forma natural : en los procesos de meteorización se liberan progresivamente los elementos contenidos en los minerales

constituyentes de las rocas o materiales originarios del suelo.

Minerales primarios

Erupción del volcán Hudson y Chaitén

Erupción del volcán en Islandia

Proceso de descomposición, mineralización y humificación de los restos orgánicos

Relación causa efecto entre los factores y los procesos de formación del suelo

ParentalParental

Como se detectan estos fenómenos

En función a:

La morfología del suelo Y sus propiedades

�Físicas�Químicas �Físico-químicas�Biológicas

EL SUELO ES UN CUERPO TRIDIMENSIONAL, NO ES

HOMOGÉNEO, TIENE UN ORIGEN Y EVOLUCIONA CON GRAN DINÁMICA,

NO ES UN SER VIVIENTE PERO CONTIENE VIDA, BACTERIAS, HONGOS

Y MICROORGANISMOS

�Es un cuerpo tridimensional que ocupa la parte más superficial de la corteza terrestre y cuyas propiedades difieren del manto rocoso subyacente como resultado de las interacciones entre los factores y procesos de formación.

�Es una formación que varía en el espacio y tiempo y las variaciones son de distinta magnitud algunas son diarias, anuales, estacionales o de mayor tiempo.

FUNCIONES DEL SUELO

Constituye un reservorio de agua

Interviene en los ciclos biológicos

Es proveedor y generador de nutrientes

Soporte físico para las comunidades vegetales y animales

Medio natural que genera arcilla y humus

Actúa como filtro en los procesos de contaminación. Funciona como purificador

Concentra niveles tóxicos de elementos como sales

FASES DEL SUELO

ESQUELETO: Fracción de la fase sólida que no se moviliza. Formado por detritos inorgánicos

PLASMA: Fracción móvil del suelo y es capaz de reorganizarse por su traslado vertical

Como estudiamos el suelo

El perfil del suelo representa un corte vertical del terreno, que permite estudiar el suelo en su conjunto desde la superficie hasta el material originario o hasta la napa freática

Realizando una calicata para observar el perfil del suelo

Napa freática a 35 cm

MORFOLOGIA DE SUELO

� La morfología de suelo son los atributos del suelo observables a campo dentro de los horizontes del suelo.

espesor de los horizontes, clase textural,tipo, forma y consistencia de la estructura,color de la matriz y presencia o no de moteados,distribución radicular, poros, evidencia de materiales traslocados como carbonatos, hierro, manganeso, carbono, arcilla,consistencia del suelo.

Horizonte

• Capa más o menos paralela a la superficie de la tierra, producto de la evolución del suelo a partir del material originario, con propiedades que la distinguen de los horizontes adyacentes.

La translocación de solutos se realiza por la acción del agua que se desplaza a través del suelo. El movimiento es vertical descendente, pero en relieves montañosos el desplazamiento lateral u oblicuo adquiere gran importancia. En los ambientes áridos es importante el movimiento vertical ascendente

el agua de precipitación se desplaza desde al superficie, a través de los poros del suelo, a horizontes cada vez más profundos debido a la acción de la gravedad

el agua arrastra diversos materiales, produciendo importantes pérdidas de materiales en los horizontes superiores, que pueden ser o no acumulados en los horizontes inferiores

En los procesos de translocación se distinguen dos fases: de pérdida de materiales por movilización y transporte, llamada eluviación y un proceso de inmovilización y acumulación, o sea de ganancia o enriquecimiento de sustancias que se llama iluviación (se forman los horizontes subsuperficiales, horizontes B

Perfil del suelo y algunos de sus procesos

, humus (Bh)

no consolidado. Cno consolidado. C

AB

BC

R

TEXTURA� Es la clasificación por tamaño de las partículas que

componen la fase sólida del suelo. A medida que dis minuye el tamaño aumenta considerablemente la superficie total de las mismas y la actividad

Se ve a ojo desnudo y es abrasiva

2-0.05Arena

Se ve al microscopioHarinosa y suave al tacto

0.05-0.002Limo

Se ve al microscopio electrónico. Es adhesiva y plástica

< 0.002Arcilla

CaracterísticasTamaño (mm)Partícula

Fragmentos gruesos: mayores de 2 mm (grava, piedra y pedregón)

CLASES TEXTURALES (USDA)

ARCILLOSO503020FINOS

LIMOSO58510

FRANCO254530MEDIOS

ARENOSO101080GRUESOS

ARCILLALIMOARENA

CLASE

TEXTURAL

TEXTURA DEL SUELO(% PESO SECO)

NOMBRES VULGARES

DE LOS SUELOS

�La granulometría es una de las características mas estables del suelo

�Es una determinación básica para cada horizonte

�A través de ella se infieren otras propiedades, muy relacionadas:

�Retención de agua�Almacenamiento de nutrientes�Circulación de agua�Laboreo�Riesgo de sellado y de costra superficial�Riesgo de erosión hídrica y eólica�Orden de magnitud de la superficie específica

ESTRUCTURA

� Las partículas primarias del suelo, por mecanismos físicos y físico - químicos, se agrupan en unidades compuestas, llamadas Agregados, Unidades estructurales o Peds .

ESTRUCTURA� Se identifica por el tipo, grado, y consistencia� Es modificable por el hombre

La estructura controla una serie de propiedades del suelo, entre ellas:

Características de la superficie del suelo

Espacio poroso

Compactación

Erodabilidad

POROSIDADUna consecuencia importante de la estructura es el grado de porosidad entre las partículas y entre los agregados. En su conjunto forman la porosidad total

Porosidad total, % macro y microporos en

diferentes clases texturales de suelos

43.210.854ARCILLOSO

30.515.546FRANCO

14.424.639ARENOSO

MICROPOROS(%)

MACROPOROS(%)

POROSIDAD TOTAL (%)

CLASE TEXTURAL

El color es uno de los criterios más simples para identificar los diferentes tipos de sueloSe utiliza la Tabla de Munssel

Ap 0-19 cm Pardo grisáceo (10YR 5/2) en seco y pardo grisáceo muy oscuro (10YR 3/2) en húmedo; franco arcilloso a limoso; granular, finos a medios, moderados; friable en húmedo; ligeramente adhesivo y ligeramente plástico en mojado; ligeramente alcalino; límite gradual y plano.

C1

19-44 cm Pardo grisáceo claro (10YR 6/2) en seco y pardo oscuro (10YR 3/3) en húmedo; franco arcillo limoso; masivo con tendencia laminar; friable en húmedo, adhesivo y plástico en mojado; moderadamente alcalino; moteados escasos, finos y disfusos; límite claro y plano.

C2 44-68 cm Pardo grisáceo claro (10YR 6/2) en seco y pardo grisáceo muy oscuro (10YR 3/2) en húmedo; franco arcillo limoso; masivo; friable en húmedo, adhesivo y plástico en mojado; ligeramente alcalino; moteados abundantes, destacados de color pardo amarillentos oscuro (10YR 4/4); límite claro y plano.

C3 68-110 cm+ Pardo grisáceo claro (10YR 6/2) en seco y pardo grisáceo oscuro (10YR 4/2) en húmedo; franco arcillo limoso; masivo; adhesivo y plástico en mojado; muy ligeramente alcalino; moteados comunes, difusos. Perfil mojado.

DESCRIPCIÓN DEL SITIOChacra: San Victorio – Cuadro 1 Cultivo: Pera Williams´

Coordenadas geográficas: INFORMACIÓN GEOMÓRFICA DEL SITIO

Geomorfología: Terraza aluvialMaterial originario: AluvialCONDICIÓN DEL AGUA:

Clase Natural de drenaje : Moderada a Imperfectamente Drenado.

PROPIEDADES DEL SUELO

� Propiedades son atributos o características que le confieren al suelo un carácter distintivo o particular. Hay un conjunto de propiedades que pueden predecirse en campañas simples o más sofisticadas en laboratorio.

– Estables: textura– Inestables: espacio poroso, contenido de humedad contenidos de CO2

– Modificables: estructura, salinidad, sodicidad

Propiedades Físico Químicas

REACCION DEL SUELO (pH)

CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO

SATURACION CON BASES (Relacionadas a la fracción coloidal orgánica e inorgánica)

SALINIDAD

SODICIDAD

Clasificación de los suelos según el pH

Extremadamente alcalino>9.0

Fuertemente alcalino8.5-9.0

Moderadamente alcalino7.9-8.4 Zona AlcalinaLigeramente alcalino7.4-7.8

Neutro6.6-7.3

Ligeramente ácido6.1-6.5

Moderadamente ácido5.6-6.0

Fuertemente ácido5.1-5.5

Muy fuertemente ácido4.4-5.0

Extremadamente ácido3.5-4.4Zona Acida

Ultra ácido< 3.5

ZonasTérminos descriptivospH

Influencia del pH del suelo en la absorción de los nutrientes

4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8.58 9 9.5 10

pH del Suelo

�El pH define el movimiento de los cationes

�Es importante para diagnosticar problemas de crecimiento de las plantas.

� Intervienen en la disponibilidad de nutrientes principalmente de fósforo y micronutrientes.

� Intervienen en el desarrollo y actividad de los microorganismos del suelo.

�Presencia o ausencia de elementos tóxicos (Al, Fe, Mn)

� Las cantidades totales presentes en un suelo constituyen una medida poco representativa. Es fundamental conocer la forma química bajo la que se presenta, es decir la especiación.

La especiación de un elemento hace referencia a las formas químicas de los iones libres o complejos solubles y define los modos de asociación entre aniones y cationes en solución y los modos de asociación y localización de los cationes y aniones sobre o en la matriz del suelo.

La forma resultante de la especiación condiciona la movilidad, la biodisponibilidad y toxicidad de un mismo elemento, es decir su comportamiento potencial en un determinado medio.

Movilidad de los metales pesados y elementos asociados en función del pH y Eh

Zn, Cu, Co, Ni, Hg, Ag, Au, Cd, Pb

Al, Sn, Cr, Zn, Cu, Co, Ni, Hg,

Ag, Au

Al, Sn Pt, CrFe, Mn, Al, SnPt, Cr, Zr

Muy baja

PbPbPbBaja

CdCdCu, Co, Ni, Hg, Ag, Au, Cd

Media

Zn, Cu, Co, Ni, Hg, Ag, Au

ZnAlta

ReductorNeutro y alcalino

AcidoOxidanteMovilidad

Plant y Raiswell (1983)

Capacidad de Intercambio Catiónica (CIC)

� Máxima capacidad de adsorción de nutrientes. El intercambio se produce en cantidades químicamente equivalentes. Se expresa en miliequivalente por 100 g de material.

80

2

4

6

8

pH

0

20 40 60 1000

% Saturación de bases

10

Relación entre el pH y el % de saturación de bases de los suelos

CIC de los materiales del sueloMáxima capacidad del suelo para absorber iones.

Estructura de las arcillas

Estructura de las arcillas expandibles

Como se absorben los nutrientes

Fertilidad Potencial

Fertilidad Actual

Fertilidad Potencial

Efectos de las propiedades de los iones sobre su capacidad de intercambio

Cationes polivalentes son absorbidos mCationes polivalentes son absorbidos máás fuertemente que los s fuertemente que los

monovalentes monovalentes EjEj: A: A++++++ > > CaCa++++ > > MgMg++++ > K> K++ > > NaNa++

SALINIDAD DEL SUELO

� El proceso de acumulación de sales en los suelos co n predominio de Ca ++ y Mg++ se denomina salinización.

� El contenido total de sales se mide como conductividad eléctrica CE en el extracto de saturación.

� Se expresa en dS/m

Fuertemente salino. Sólo algunos cultivos muy tolerantes rinden satisfactoriamente

> 16

Moderadamente salino. Sólo cultivos tolerantes rinden satisfactoriamente

8 – 16

Ligeramente salino. Disminución de rendimientos de muchos cultivos

4 – 8

Muy ligeramente salino. Pueden disminuir rendimientos de cultivos muy sensibles

2 – 4

No salino. Efecto de la salinidad despreciables

0 – 2

Respuesta de los cultivosSALINIDAD (CE, dS/m)

Clases de sales en los Suelos

++++mediaEn suelos sódicosSódico

BICARBONATO

+++++MediaEn suelos sódicosSódico

CARBONATOS

+AltaBajaPotásico

++++MediaComúnMagnésico

++Muy variableComúnSódico

SULFATOS

+AltaBajaPotásico

++AltaRaroCálcico

++++AltaComúnMagnésico

+++AltaComúnSódico

CLORUROS

TOXICIDAD PARA LAS PLANTAS

SOLUBILIDADPRESENCIA EN LOS SUELOS

SALINOS

CLASE

Porque es importante tener en cuenta el contenido salino?

Sodicidad

� El proceso de acumulación de sales con predominio de Na+ se denomina alcalinización o sodicidad.

� La concentración en Na+ se puede medir en la solución del suelo o en el complejo de cambio. En el primer caso se denomina razón de adsorción de sodio (RAS) y en el segundo hablamos del porcentaje de sodio intercambiable (PSI).

RAS = Na / (Ca+Mg)/2 ) 1/2

� El porcentaje de Na+ respecto a los demás cationes adsorbidos se denomina porcentaje de sodio intercambiable (PSI).

PSI = ( Na / CIC ) * 100

Las sales de sodio producen dispersión de las arcillas y el suelo se vuelve más impermeable

Material orgánico biológico de cualquier naturaleza, que se encuentre sobre o dentro del suelo, vivo, muerto o en estado de descomposición. Se mineralizan rápidamente por la acción biológica dando elementos minerales solubles o gaseosos.

Materia orgánica del suelo (MOS)

Materia orgánica del suelo

Residuos

Mineralización

Transformación

NH3, Ac. Orgánicos, fosfatos, sulfatos, CO2

Mineralización

Alto % en proteína, bajo en lignina se descomponen más rápido y en mayor cantidad

Sustancias Húmicas

�HUMUS: material orgánico que se encuentra en el suelo con tamaño de 20 micras

�Ac. Húmicos: soluble en solución alcalina pero que precipita cuando se acidifica.

�Ac. Fúlvicos: soluble en solución alcalina y permanece soluble cuando se acidifica.

�Huminas: insoluble en solución alcalina.

El humus al descomponerse produce una serie de productos coloidales que se unen con los minerales arcillosos y originan los complejos organominerales .

La formación de complejos organominerales gobiernan la solubilidad y la biodisponibilidad de los metales pesados.

Estos coloides son de carga negativa, lo que les permite absorber H + y cationes metálicos (Ca 2+, Mg2+, K+, Na+) e intercambiarlos en todo momento de forma reversible.

Propiedades físicas de MOS

• Estabilizador estructural.

• Mayor retención de agua.

• Facilita la infiltración del agua.

• Mejora la aireación

• Formación de complejos organominerales

Propiedades químicas de MOS

• Alta Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC).

• Alta capacidad tampón.

• Efectos antibióticos frente a organismos patógenos

• Capacidad de quelatar metales.

• Disponibilidad de nutrientes para las plantas

Efectos Ambientales

• Acción sobre pesticidas y herbicidas

• Secuestro de carbono.

• Control de erosión.

• Papel depurador frente a los vertidos, al regular la movilidad y biodisponibilidad de los productos tóxicos

�Poder de amortiguación: Los suelos presentan una determinada capacidad de depuración. Esta capacidad tiene un límite diferente para cada situación y para cada suelo.

�Cuando se alcanza ese límite el suelo deja de ser eficaz e incluso puede funcionar como una "fuente" de sustancias peligrosas para los organismos que viven en él o de otros medios relacionados.

�Cuando se superan determinados umbrales, el suelo no puede asimilar, inmovilizar, inactivar y degradar todos los contaminantes que recibe y los pueden transferir a otros medio e incorporarlos a las cadenas tróficas.

�Carga crítica : representa la cantidad máxima de un determinado componente que puede ser aportado a un suelo sin que se produzcan efectos nocivos.

Bomba química de tiempo

Se refiere a los efectos perjudiciales causados por la movilización o transformación de compuestos químicos almacenados en los suelos en respuesta a las alteraciones del ambiente.

La BQT depende de tres grandes factores:

La BQT es proporcional a la capacidad del suelo para almacenar tóxicos o productos químicos dañinos para el medio ambiente.

Propiedades control

La capacidad de almacenaje está controlada por las propiedades de los suelos y esta pueden ser afectada por cambios en estas propiedades.

» CIC» pH» Potencial redox»Contenido de MOS»Estructura»Salinidad»Actividad biológica

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

La Tierra recibe un flujo continuo de radiación solar que es aprovechado como energía interna por la biosfera y como energía externa por las capas sólida, líquida y gaseosa (litósfera, hidrósfera y atmósfera). La circulación de materia que se genera por esa energía que recibe tiene lugar en circuitos cerrados. Estos circuitos de materia son los denominados ciclos biogeoquímicos.

Los protagonistas en estos ciclos son elementos químicos como el C, N, P, S, K y otros compuestos como el agua.

Ciclo del Agua

CICLO DEL CARBONOCICLO DEL CARBONO

CICLO DEL NITROGENOCICLO DEL NITROGENO

Impacto ambiental del P y N en las aguas superficiales

La eutrofización tiene efectos adversos sobre la calidad de las aguas corrientes y de embalses:

� Enriquecimiento de los sistemas biológicos por nutrientes N y P.

� Crecimiento desmesurado de biomasa, en especial algas cianofíceas autótrofas.

� Demanda de O elevada para descomponer y biodegradar la materia orgánica muerta procedente de la biomasa

� En casos extremos crean condiciones de anaerobiosis que afectan negativamente a la fauna acuática. Los peces por Ej. Mueren cuando el O disuelto en el agua es inferior a 1 mg l-1.

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!