Contaminación del suelo

La contaminación del suelo como parte de la degradación de la tierra es causada por la presencia de productos químicos xenobióticos (hechos por el hombre) u otra alteración en el entorno natural del suelo. Por lo general, es causado por la actividad industrial, los productos químicos agrícolas o la eliminación inadecuada de desechos. Los productos químicos más comunes involucrados son los hidrocarburos de petróleo, los hidrocarburos aromáticos polinucleares (como la naftalina y el benzo(a)pireno), los solventes, los pesticidas, el plomo y otros metales pesados. La contaminación está correlacionada con el grado de industrialización y la intensidad de la sustancia química. La preocupación por la contaminación del suelo surge principalmente de los riesgos para la salud, del contacto directo con el suelo contaminado, el vapor de los contaminantes o la contaminación secundaria de los suministros de agua dentro y debajo del suelo.El mapeo de sitios de suelos contaminados y las limpiezas resultantes son tareas costosas y que consumen mucho tiempo, y requieren experiencia en geología, hidrología, química, modelado por computadora y GIS en contaminación ambiental, así como una apreciación de la historia de la química industrial.

En América del Norte y Europa occidental se conoce mejor la extensión de la tierra contaminada, y muchos de los países de estas áreas cuentan con un marco legal para identificar y abordar este problema ambiental. Los países en desarrollo tienden a estar menos regulados a pesar de que algunos de ellos han experimentado una industrialización significativa.

Causas

La contaminación del suelo puede ser causada por lo siguiente (lista no exhaustiva)

• Microplásticos
• Derrames de petróleo
• Minería y actividades de otras industrias pesadas
• Los derrames accidentales pueden ocurrir durante las actividades, etc.
• Corrosión de tanques de almacenamiento subterráneos (incluidas las tuberías utilizadas para transmitir el contenido)
• Lluvia ácida
• agricultura intensiva
• Agroquímicos, como pesticidas, herbicidas y fertilizantes
• Petroquímica
• accidentes de trabajo
• escombros de la carretera
• Drenaje de aguas superficiales contaminadas al suelo
• Municiones, agentes químicos y otros agentes de guerra
• Deposito de basura
  • Vertido de aceite y combustible
  • Residuos nucleares
  • Vertido directo de residuos industriales al suelo
  • Descarga de aguas residuales
  • Vertedero y vertido ilegal
  • ceniza de carbón
  • Residuos electrónicos
  • Contaminado por rocas que contienen gran cantidad de elementos tóxicos.
  • Contaminado por Pb por escape de vehículos, Cd y Zn por desgaste de neumáticos.
  • Contaminación por potenciación de contaminantes del aire por incineración de materias primas fósiles.

Los productos químicos más comunes involucrados son hidrocarburos de petróleo, solventes, pesticidas, plomo y otros metales pesados.

Cualquier actividad que conduzca a otras formas de degradación del suelo (erosión, compactación, etc.) puede empeorar indirectamente los efectos de la contaminación en el sentido de que la remediación del suelo se vuelve más tediosa.

Históricamente, la deposición de ceniza de carbón utilizada para la calefacción residencial, comercial e industrial, así como para procesos industriales como la fundición de minerales, fue una fuente común de contaminación en áreas que se industrializaron antes de 1960. El carbón concentra naturalmente plomo y zinc durante su formación., así como otros metales pesados ​​en menor grado. Cuando se quema el carbón, la mayoría de estos metales se concentran en las cenizas (la principal excepción es el mercurio). Las cenizas y escorias de carbón pueden contener suficiente plomo para calificar como un "desecho peligroso característico", definido en los EE. UU. como que contiene más de 5 mg/l de plomo extraíble utilizando el procedimiento TCLP. Además de plomo, las cenizas de carbón suelen contener concentraciones variables pero significativas de hidrocarburos aromáticos polinucleares (PAH, por ejemplo, benzo(a)antraceno, benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno, benzo(a)pireno, indeno(cd)pireno, fenantreno, antraceno y otros). Estos PAH son carcinógenos humanos conocidos y las concentraciones aceptables de ellos en el suelo suelen ser de alrededor de 1 mg/kg. La ceniza y la escoria de carbón se pueden reconocer por la presencia de granos blanquecinos en el suelo, suelo gris heterogéneo o (escoria de carbón) granos burbujeantes y vesiculares del tamaño de un guijarro.

Los lodos de depuradora tratados, conocidos en la industria como biosólidos, se han vuelto controvertidos como "fertilizantes". Como es el subproducto del tratamiento de aguas residuales, generalmente contiene más contaminantes como organismos, pesticidas y metales pesados ​​que otros suelos.

En la Unión Europea, la Directiva de Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas permite que los lodos de depuradora se pulvericen en la tierra. Se espera que el volumen se duplique a 185.000 toneladas de sólidos secos en 2005. Esto tiene buenas propiedades agrícolas debido al alto contenido de nitrógeno y fosfato. En 1990/1991, se roció el 13% del peso húmedo sobre el 0,13% de la tierra; sin embargo, se espera que esto se multiplique por 15 para el 2005. Los defensores dicen que es necesario controlar esto para que los microorganismos patógenos no ingresen a los cursos de agua y para asegurar que no haya acumulación de metales pesados ​​en la capa superior del suelo.

Pesticidas y herbicidas

Un pesticida es una sustancia utilizada para matar una plaga. Un plaguicida puede ser una sustancia química, un agente biológico (como un virus o una bacteria), un antimicrobiano, un desinfectante o un dispositivo utilizado contra cualquier plaga. Las plagas incluyen insectos, patógenos de plantas, malas hierbas, moluscos, aves, mamíferos, peces, nematodos (gusanos redondos) y microbios que compiten con los humanos por los alimentos, destruyen propiedades, se propagan o son vectores de enfermedades o causan molestias. Aunque existen beneficios en el uso de pesticidas, también existen inconvenientes, como la toxicidad potencial para los humanos y otros organismos.

Los herbicidas se utilizan para eliminar las malas hierbas, especialmente en aceras y vías férreas. Son similares a las auxinas y la mayoría son biodegradables por las bacterias del suelo. Sin embargo, un grupo derivado del trinitrotolueno (2:4 D y 2:4:5 T) tiene la impureza dioxina, que es muy tóxica y causa la muerte incluso en bajas concentraciones. Otro herbicida es el Paraquat. Es altamente tóxico pero se degrada rápidamente en el suelo por la acción de bacterias y no mata la fauna del suelo.

Los insecticidas se utilizan para librar a las granjas de plagas que dañan los cultivos. Los insectos dañan no sólo los cultivos en pie sino también los almacenados y en los trópicos se calcula que un tercio de la producción total se pierde durante el almacenamiento de alimentos. Al igual que con los fungicidas, los primeros insecticidas utilizados en el siglo XIX fueron inorgánicos, por ejemplo, Paris Green y otros compuestos de arsénico. La nicotina también se ha utilizado desde 1690.

Ahora hay dos grupos principales de insecticidas sintéticos:

1. Los organoclorados incluyen DDT, Aldrin, Dieldrin y BHC. Son baratos de producir, potentes y persistentes. El DDT se usó a gran escala desde la década de 1930, con un pico de 72.000 toneladas utilizadas en 1970. Luego, el uso disminuyó a medida que se dieron cuenta de los efectos nocivos para el medio ambiente. Se encontró en todo el mundo en peces y aves e incluso se descubrió en la nieve en la Antártida. Es solo ligeramente soluble en agua pero es muy soluble en el torrente sanguíneo. Afecta los sistemas nervioso y endocrino y hace que las cáscaras de los huevos de las aves carezcan de calcio, lo que hace que se rompan fácilmente. Se cree que es responsable de la disminución del número de aves rapaces como águilas pescadoras y halcones peregrinos en la década de 1950; ahora se están recuperando.Además de una mayor concentración a través de la cadena alimentaria, se sabe que ingresa a través de membranas permeables, por lo que los peces lo obtienen a través de sus branquias. Como tiene poca solubilidad en agua, tiende a permanecer en la superficie del agua, por lo que los organismos que viven allí son los más afectados. El DDT encontrado en el pescado que formaba parte de la cadena alimentaria humana causó preocupación, pero los niveles encontrados en los tejidos del hígado, los riñones y el cerebro fueron inferiores a 1 ppm y en la grasa fue de 10 ppm, que estaba por debajo del nivel que probablemente causaría daño. Sin embargo, el DDT fue prohibido en el Reino Unido y los Estados Unidos para detener su mayor acumulación en la cadena alimentaria. Los fabricantes estadounidenses continuaron vendiendo DDT a los países en desarrollo, que no podían pagar los costosos productos químicos de reemplazo y que no tenían regulaciones tan estrictas que rigieran el uso de pesticidas..

2. Los organofosforados, por ejemplo, paratión, metilparatión y alrededor de otros 40 insecticidas están disponibles a nivel nacional. El paratión es altamente tóxico, el metilparatión lo es menos y el malatión generalmente se considera seguro ya que tiene baja toxicidad y se descompone rápidamente en el hígado de los mamíferos. Este grupo actúa impidiendo la transmisión nerviosa normal, ya que se impide que la colinesterasa descomponga la sustancia transmisora ​​acetilcolina, lo que provoca movimientos musculares descontrolados.

Agentes de guerra

La eliminación de municiones y la falta de cuidado en la fabricación de municiones causada por la urgencia de la producción pueden contaminar el suelo durante períodos prolongados. Hay poca evidencia publicada sobre este tipo de contaminación en gran parte debido a las restricciones impuestas por los gobiernos de muchos países sobre la publicación de material relacionado con el esfuerzo bélico. Sin embargo, el gas mostaza almacenado durante la Segunda Guerra Mundial ha contaminado algunos sitios por hasta 50 años y las pruebas de Anthrax como arma biológica potencial contaminaron toda la isla de Gruinard.

Salud humana

Vías de exposición

El suelo contaminado o contaminado afecta directamente la salud humana a través del contacto directo con el suelo o mediante la inhalación de contaminantes del suelo que se han vaporizado; la infiltración de la contaminación del suelo en los acuíferos subterráneos utilizados para el consumo humano plantea amenazas potencialmente mayores, a veces en áreas aparentemente alejadas de cualquier fuente aparente de contaminación sobre el suelo. Los metales tóxicos también pueden ascender en la cadena alimenticia a través de las plantas que residen en suelos que contienen altas concentraciones de metales pesados. Esto tiende a resultar en el desarrollo de enfermedades relacionadas con la contaminación.

La mayor parte de la exposición es accidental y la exposición puede ocurrir a través de:

• Ingerir polvo o tierra directamente
• Ingerir alimentos o vegetales cultivados en suelo contaminado o con alimentos en contacto con contaminantes
• Contacto de la piel con polvo o tierra
• vapores del suelo
• Inhalación de polvos mientras se trabaja en suelos o ambientes ventosos

Sin embargo, algunos estudios estiman que el 90% de la exposición se produce a través del consumo de alimentos contaminados.

Consecuencias

Las consecuencias para la salud de la exposición a la contaminación del suelo varían mucho según el tipo de contaminante, la vía de ataque y la vulnerabilidad de la población expuesta. La exposición crónica al cromo, el plomo y otros metales, el petróleo, los solventes y muchas formulaciones de pesticidas y herbicidas pueden ser cancerígenos, causar trastornos congénitos u otras afecciones crónicas de la salud. Las concentraciones industriales o creadas por el hombre de sustancias naturales, como el nitrato y el amoníaco asociadas con el estiércol de ganado de las operaciones agrícolas, también se han identificado como peligros para la salud en el suelo y las aguas subterráneas.

Se sabe que la exposición crónica al benceno en concentraciones suficientes está asociada con una mayor incidencia de leucemia. Se sabe que el mercurio y los ciclodienos inducen una mayor incidencia de daño renal y algunas enfermedades irreversibles. Los PCB y los ciclodienos están relacionados con la toxicidad hepática. Los organofosforados y los carbonatos pueden inducir una cadena de respuestas que conducen al bloqueo neuromuscular. Muchos solventes clorados inducen cambios hepáticos, cambios renales y depresión del sistema nervioso central. Existe un espectro completo de otros efectos sobre la salud, como dolor de cabeza, náuseas, fatiga, irritación de los ojos y erupciones en la piel por los productos químicos citados anteriormente y otros. En dosis suficientes, una gran cantidad de contaminantes del suelo pueden causar la muerte por exposición por contacto directo, inhalación o ingestión de contaminantes en aguas subterráneas contaminadas a través del suelo.

El gobierno escocés ha encargado al Instituto de Medicina del Trabajo que lleve a cabo una revisión de los métodos para evaluar el riesgo para la salud humana de la tierra contaminada. El objetivo general del proyecto es elaborar una guía que debería ser útil para las autoridades locales escocesas al evaluar si los sitios representan una posibilidad significativa de daño significativo (SPOSH) para la salud humana. Se prevé que el resultado del proyecto será un documento breve que proporcione orientación de alto nivel sobre la evaluación de riesgos para la salud con referencia a la orientación y las metodologías publicadas existentes que se han identificado como particularmente relevantes y útiles.

Efectos del ecosistema

Como era de esperar, los contaminantes del suelo pueden tener importantes consecuencias perjudiciales para los ecosistemas.Hay cambios radicales en la química del suelo que pueden surgir de la presencia de muchas sustancias químicas peligrosas, incluso a bajas concentraciones de las especies contaminantes. Estos cambios pueden manifestarse en la alteración del metabolismo de microorganismos endémicos y artrópodos residentes en un ambiente de suelo dado. El resultado puede ser la erradicación virtual de parte de la cadena alimentaria primaria, lo que a su vez podría tener consecuencias importantes para las especies depredadoras o consumidoras. Incluso si el efecto químico en las formas de vida inferiores es pequeño, los niveles inferiores de la pirámide de la cadena alimenticia pueden ingerir sustancias químicas extrañas, que normalmente se vuelven más concentradas para cada peldaño consumidor de la cadena alimenticia. Muchos de estos efectos ahora son bien conocidos, como la concentración de materiales persistentes de DDT para los consumidores de aves, lo que provoca el debilitamiento de las cáscaras de los huevos,

Los efectos se producen en las tierras agrícolas que tienen ciertos tipos de contaminación del suelo. Los contaminantes suelen alterar el metabolismo de las plantas, lo que a menudo provoca una reducción en el rendimiento de los cultivos. Esto tiene un efecto secundario sobre la conservación del suelo, ya que los cultivos que languidecen no pueden proteger el suelo de la Tierra de la erosión. Algunos de estos contaminantes químicos tienen vidas medias prolongadas y, en otros casos, los productos químicos derivados se forman a partir de la descomposición de los contaminantes primarios del suelo.

Efectos potenciales de los contaminantes en las funciones del suelo

Los metales pesados ​​y otros contaminantes del suelo pueden afectar negativamente la actividad, la composición de las especies y la abundancia de los microorganismos del suelo, lo que amenaza las funciones del suelo, como el ciclo bioquímico del carbono y el nitrógeno. Sin embargo, los contaminantes del suelo también pueden volverse menos biodisponibles con el tiempo, y los microorganismos y los ecosistemas pueden adaptarse a condiciones alteradas. Las propiedades del suelo como el pH, el contenido de materia orgánica y la textura son muy importantes y modifican la movilidad, la biodisponibilidad y la toxicidad de los contaminantes en los suelos contaminados. La misma cantidad de contaminante puede ser tóxico en un suelo pero totalmente inofensivo en otro suelo. Esto subraya la necesidad de medidas y evaluaciones de riesgos específicas del suelo.

Opciones de limpieza

La limpieza o remediación ambiental es analizada por científicos ambientales que utilizan la medición de campo de los productos químicos del suelo y también aplican modelos informáticos (GIS en contaminación ambiental) para analizar el transporte y el destino de los productos químicos del suelo. Se han desarrollado varias tecnologías para la remediación de suelos y sedimentos contaminados con petróleo. Hay varias estrategias principales para la remediación:

• Excave el suelo y llévelo a un sitio de desecho lejos de caminos listos para el contacto humano o con ecosistemas sensibles. Esta técnica también se aplica al dragado de lodos de bahía que contienen toxinas.
• Aireación de suelos en el sitio contaminado (con el consiguiente riesgo de crear contaminación del aire)
• Remediación térmica mediante la introducción de calor para elevar las temperaturas del subsuelo lo suficientemente altas como para volatilizar los contaminantes químicos fuera del suelo para la extracción de vapor. Las tecnologías incluyen ISTD, calentamiento por resistencia eléctrica (ERH) y ET-DSP.
• Biorremediación, que involucra la digestión microbiana de ciertos químicos orgánicos. Las técnicas utilizadas en la biorremediación incluyen cultivo de tierras, bioestimulación y bioaumento de la biota del suelo con microflora comercialmente disponible.
• Extracción de aguas subterráneas o vapores del suelo con sistema electromecánico activo, con posterior despojo de los contaminantes del extracto.
• Contención de los contaminantes del suelo (por ejemplo, cubriendo o pavimentando en el lugar).
• Fitorremediación, o uso de plantas (como el sauce) para extraer metales pesados.
• Micoremediación, o uso de hongos para metabolizar contaminantes y acumular metales pesados.
• Remediación de sedimentos contaminados con petróleo con microburbujas de aire que colapsan solas.
• Lixiviación de surfactante
• Evaporación solar interfacial para extraer iones de metales pesados ​​del suelo húmedo

Por país

Varios estándares nacionales para las concentraciones de contaminantes particulares incluyen los Objetivos Preliminares de Remediación de la Región 9 de la EPA de los Estados Unidos (US PRG), las Concentraciones Basadas en el Riesgo de la Región 3 de la EPA de los EE. Agua subterránea.

República Popular de China

El crecimiento inmenso y sostenido de la República Popular de China desde la década de 1970 ha cobrado un precio de la tierra en el aumento de la contaminación del suelo. El Ministerio de Ecología y Medio Ambiente cree que es una amenaza para el medio ambiente, la seguridad alimentaria y la agricultura sostenible. Según un muestreo científico, 150 millones de mu (100.000 kilómetros cuadrados) de tierra cultivada de China se han contaminado, y se ha utilizado agua contaminada para regar otros 32,5 millones de mu (21.670 kilómetros cuadrados) y otros 2 millones de mu (1.300 kilómetros cuadrados) cubiertos o destruidos por residuos sólidos. En total, el área representa una décima parte de la tierra cultivable de China y se encuentra principalmente en áreas económicamente desarrolladas. Se estima que 12 millones de toneladas de cereales se contaminan con metales pesados ​​cada año, lo que provoca pérdidas directas de 20 000 millones de yuanes (2 USD).

Unión Europea

Según los datos recibidos de los estados miembros, en la Unión Europea el número estimado de posibles sitios contaminados es de más de 2,5 millones y los sitios contaminados identificados rondan los 342 mil. Los desechos municipales e industriales son los que más contribuyen a la contaminación del suelo (38 %), seguidos por el sector industrial/comercial (34 %). El aceite mineral y los metales pesados ​​son los principales contaminantes que contribuyen en alrededor del 60 % a la contaminación del suelo. En términos de presupuesto, se estima que la gestión de sitios contaminados cuesta alrededor de 6 mil millones de euros (€) al año.

Reino Unido

La orientación genérica comúnmente utilizada en el Reino Unido son los valores de referencia del suelo publicados por el Departamento de Medio Ambiente, Alimentación y Asuntos Rurales (DEFRA) y la Agencia de Medio Ambiente. Estos son valores de detección que demuestran el nivel mínimo aceptable de una sustancia. Por encima de esto no puede haber garantías en términos de riesgo significativo de daño a la salud humana. Estos se han derivado utilizando el Modelo de Evaluación de Exposición a Tierras Contaminadas (CLEA UK). Ciertos parámetros de entrada, como los valores de los criterios de salud, la edad y el uso de la tierra, se introducen en CLEA UK para obtener un resultado probabilístico.

DEFRA ha retirado formalmente la orientación del Comité Interdepartamental para la Reurbanización de Tierras Contaminadas (ICRCL), para su uso como un documento prescriptivo para determinar la necesidad potencial de remediación o evaluación adicional.

El modelo CLEA publicado por DEFRA y la Agencia de Medio Ambiente (EA) en marzo de 2002 establece un marco para la evaluación adecuada de los riesgos para la salud humana de la tierra contaminada, según lo exige la Parte IIA de la Ley de Protección Ambiental de 1990. Como parte de este marco, Actualmente se han derivado valores genéricos de referencia del suelo (SGV) para diez contaminantes que se utilizarán como "valores de intervención". Estos valores no deben considerarse como objetivos correctivos, sino valores por encima de los cuales se debe considerar una evaluación más detallada; consulte las normas holandesas.

Se han producido tres juegos de CLEA SGV para tres usos de suelo diferentes, a saber

• residencial (con y sin absorción de planta)
• asignaciones
• comercial/industrial

Se pretende que los SGV reemplacen los antiguos valores ICRCL. Los SGV de CLEA se relacionan con la evaluación de riesgos crónicos (a largo plazo) para la salud humana y no se aplican a la protección de los trabajadores de tierra durante la construcción u otros receptores potenciales, como aguas subterráneas, edificios, plantas u otros ecosistemas. Los CLEA SGV no se aplican directamente a un sitio completamente cubierto de suelo duro, ya que no existe una vía de exposición directa a los suelos contaminados.

A la fecha, se han publicado los primeros diez de cincuenta y cinco SGV contaminantes, para los siguientes: arsénico, cadmio, cromo, plomo, mercurio inorgánico, níquel, selenio, etilbenceno, fenol y tolueno. Se han producido borradores de SGV para benceno, naftaleno y xileno, pero su publicación está en espera. Se han publicado datos toxicológicos (Tox) para cada uno de estos contaminantes, así como para benzo[a]pireno, benceno, dioxinas, furanos y PCB similares a las dioxinas, naftaleno, cloruro de vinilo, 1,1,2,2 tetracloroetano y 1, 1,1,2 tetracloroetano, 1,1,1 tricloroetano, tetracloroeteno, tetracloruro de carbono, 1,2-dicloroetano, tricloroeteno y xileno. Los SGV para etilbenceno, fenol y tolueno dependen del contenido de materia orgánica del suelo (MOS) (que se puede calcular a partir del contenido de carbono orgánico total (TOC)).

Canadá

A partir de febrero de 2021, hay un total de más de 2500 sitios contaminados en Canadá. Un sitio contaminado infame se encuentra cerca de un sitio de fundición de níquel-cobre en Sudbury, Ontario. Un estudio que investiga la contaminación por metales pesados ​​en las cercanías de la fundición revela que se encontraron niveles elevados de níquel y cobre en el suelo; valores que llegan hasta 5104 ppm de Ni y 2892 ppm de Cu dentro de un rango de 1,1 km de la ubicación de la fundición. También se encontraron otros metales en el suelo; tales metales incluyen hierro, cobalto y plata. Además, al examinar la diferente vegetación que rodea a la fundición se evidenció que también habían sido afectados; los resultados muestran que las plantas contenían níquel, cobre y aluminio como resultado de la contaminación del suelo.

India

En marzo de 2009, la cuestión del envenenamiento por uranio en Punjab atrajo la atención de la prensa. Se alega que fue causado por los estanques de cenizas volantes de las centrales térmicas, que según se informa provocan graves defectos de nacimiento en los niños de los distritos de Faridkot y Bhatinda de Punjab. Los informes noticiosos afirmaron que los niveles de uranio eran más de 60 veces superiores al límite máximo de seguridad. En 2012, el Gobierno de la India confirmóque el agua subterránea en el cinturón de Malwa de Punjab tiene uranio metálico que está un 50% por encima de los límites de traza establecidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS) de las Naciones Unidas. Los estudios científicos, basados ​​en más de 1000 muestras de varios puntos de muestreo, no pudieron rastrear la fuente hasta las cenizas volantes y ninguna fuente de plantas de energía térmica o la industria como se alegaba originalmente. El estudio también reveló que la concentración de uranio en las aguas subterráneas del distrito de Malwa no es 60 veces superior a los límites de la OMS, sino solo un 50 % superior al límite de la OMS en 3 lugares. Esta concentración más alta encontrada en las muestras fue menor que la que se encuentra naturalmente en las aguas subterráneas que actualmente se utilizan para fines humanos en otros lugares, como Finlandia. Se están realizando investigaciones para identificar fuentes naturales o de otro tipo para el uranio.