LAS PRINCIPALES AGENTES CONTAMINANTES DEL SUELO
JUAN JOSE CASTILLO
RODRIGUEZ
Especialista
CIENCIAS AMBIENTALES
Magister DESARROLLO
RURAL
Ph.D. DESARROLLO SUSTENTABLE
AGROECOLOGIA Y
SEGURIDAD ALIMENTARIA
Esta es la segunda
entrega del documento “El suelo las causas de contaminación y
las posibles estrategias de remediación”, en esta parte se desarrollara la
temática de la contaminación del suelo, definida como
la alteración de la superficie terrestre con sustancias químicas que
resultan perjudiciales para la vida en distinta medida, poniendo en
peligro los ecosistemas y también la salud de todas las especies.
Esta alteración de
la calidad de la tierra puede obedecer a muy diferentes causas, y del
mismo modo sus consecuencias provocan serios problemas de salubridad que
afectan gravemente a la flora, fauna o a la salud humana a lo largo del tiempo.
Un suelo no intervenido por la actividad antromórfica presenta una
gran actividad biológica, producto de la enorme cantidad de microorganismos que
los habitan, encontrándose en las bacterias, hongos, algas, protozoarios,
anélidos, etc., que se cuentan por varios cientos de miles en una gramo de
suelo y su población aumenta mucho más cerca de la zona radicular inmediata
(rizósfera). Se estima que un metro cuadrado de suelo vivo contiene 10 millones
de nematodos, 100 mil colémbolos, 45 mil anélidos y unos 40 mil insectos y
ácaros; Asimismo, un gramo de suelo contiene: unas 500 mil protozoarios
aproximadamente. Un gramo de suelo vivo además, puede contener más o menos 10
millones de bacterias, pudiendo encontrarse de 100 a 200 millones de bacterias
en rizósfera.
La acción conjunta de los factores bióticos y abióticos en el
proceso de formación del suelo contribuye a la formación de una capa
superficial humosa muy apreciada por los agricultores. El humus, es el
resultado de la descomposición clínica
de la materia orgánica a consecuencia de la actividad del edafón, que
solubiliza y libera los nutrientes a ser absorbidos por las plantas. En
condiciones tropicales, la taza de acumulación de humus en el suelo es baja,
por lo que es muy importante fomentar el reciclaje “intensivo” de la materia
orgánica.
Cuáles son los
principales agentes que contaminan y disturban el funcionamiento de un suelo?
Uno de los tantos elementos que afectan el suelo son: los metales
pesados, tradicionalmente se llama metal pesado a aquel elemento metálico que
presenta una densidad superior a 5 g/cm3, aunque a efectos prácticos en
estudios medioambientales se amplía esta definición a todos aquellos elementos
metálicos o metaloides, de mayor o menor densidad, que aparecen comúnmente
asociados a problemas de contaminación. Algunos de ellos son esenciales para
los organismos en pequeñas cantidades, como el Fe, Mn, Zn, B, Co, As, V, Cu, Ni
o Mo, y se vuelven nocivos cuando se presentan en concentraciones elevadas,
mientras que otros no desempeñan ninguna función biológica y resultan altamente
tóxicos, como el Cd, Hg o el Pb. Estos elementos tienen su origen en el
substrato litológico, apareciendo bien como elementos nativos o incorporados
normalmente en las estructuras de sulfuros, silicatos, carbonatos, óxidos e
hidróxidos. Los aportes dominantes se producen por deposición atmosférica y
afectan de forma significativa a los primeros centímetros de suelo. Son fuentes
importantes de metales en suelos las cenizas y escorias de los procesos de
combustión de carbón fósil o derivados del petróleo, el aporte directo
procedente de actividades agrícolas (adición de fertilizantes, pesticidas,
lodos de depuradoras, compost, etc.) y su acumulación a partir de residuos
industriales, urbanos y mineros (metalurgia, fabricación de pinturas, barnices,
disolventes, baterías, textiles, curtidos, etc.).
Al hablar de contaminación por metales hay que tener en cuenta que
más importante que el contenido total de un elemento en el suelo es la forma o
especie química bajo la que se encuentra, es decir, su especiación. Así, la
forma resultante de dicha especiación va a influir decisivamente en su
distribución en el suelo, condicionando su solubilidad, su movilidad en el
suelo y las aguas superficiales y subterráneas, su biodisponibilidad y
toxicidad y, por tanto, su comportamiento como contaminante potencial.
La dinámica y disponibilidad de los metales están muy influenciadas
por las condiciones físico-químicas del suelo en el que se encuentran, como el
pH y el potencial rédox, mientras que los constituyentes orgánicos e
inorgánicos del suelo son los que en gran medida condicionan los mecanismos de
retención de metales por adsorción, complejación y precipitación
fundamentalmente. Además, las plantas y los microorganismos (bacterias y
hongos) del suelo también pueden interaccionar con los metales mediante
mecanismos de extracción, estabilización, biosorción, bioacumulación, biomineralización
y biotransformación. En cualquier caso, es importante resaltar que los
metales tóxicos en los suelos no pueden ser destruidos sino sólo neutralizados
y que pequeñas variaciones en las condiciones del medio edáfico pueden liberar
los metales anteriormente insolubilizados, por lo que es necesario realizar un
seguimiento en profundidad de la distribución de estos contaminantes en el
suelo, especialmente de los más tóxicos.
Lluvias ácidas Consisten en deposiciones húmedas (agua de lluvia,
nieve y niebla) o secas (gases o partículas sólidas) de la atmósfera
constituidas principalmente por SO2 y óxidos de nitrógeno, NOx[1] , que proceden
fundamentalmente de actividades industriales, como las emisiones de centrales
térmicas y las producidas por la combustión de hidrocarburos, la
desnitrificación de fertilizantes añadidos en exceso a los suelos y otros
procesos naturales similares que tienen lugar en zonas de manglares, marjales,
arrozales, volcanes, etc. Los óxidos de azufre y nitrógeno así emitidos a la
atmósfera reaccionan con el agua y el oxígeno, dando lugar a soluciones
diluidas de ácido sulfúrico y nítrico que se van depositando sobre los suelos,
plantas, árboles, ríos, lagos, etc. Las consecuencias de estas deposiciones se
reflejan en un aumento de la acidez de los suelos y las aguas, un incremento de
la movilidad de iones y metales pesados, la solubilización y movilización del
Al y la materia orgánica y, en definitiva, el descenso de la capacidad de los
suelos para neutralizar ácidos. En este sentido, los suelos presentarán
distinta sensibilidad al impacto de las deposiciones ácidas en función de su
poder de amortiguación para contrarrestar la acidez, de forma que los suelos
más sensibles a las lluvias ácidas serán aquellos desarrollados en zonas frías,
donde las bajas temperaturas limiten su alteración, sobre materiales poco
alterables, con valores bajos de capacidad de intercambio catiónico y grado de
saturación y pobres en formas de Al y Fe activas.
Salinización Es el resultado de la acumulación en el suelo de sales
más solubles que el yeso (2,6 g/L en agua pura a 25°C, Porta et al., 2003). La
salinización se refleja en un incremento en la conductividad eléctrica de la
solución del suelo que tiene efectos adversos sobre las propiedades físicas y
químicas del suelo y dificulta el crecimiento y la productividad vegetal
(Tejada et al., 2006). Los suelos afectados por este proceso se denominan
suelos salinos y en ellos el Ca y el Mg son los cationes predominantes en el
complejo de cambio. En el caso específico de que sea el Na el catión
predominante en el complejo de cambio se habla de suelos sódicos, en los que
esta acumulación de Na produce una alcalinización que da lugar a la dispersión
de las arcillas y la materia orgánica y a la destrucción de la estructura del
suelo. Los principales tipos de sales que se encuentran en suelos salinos son
cloruros, sulfatos, carbonatos y bicarbonatos, y nitratos. Para que se produzca
esta acumulación de sales en el suelo es necesario que haya un fuerte aporte de
sales y que su eliminación del suelo esté impedida por algún mecanismo, como
malas condiciones de drenaje y lavado. En regiones áridas y semiáridas, donde
la evapotranspiración es superior a la precipitación, el proceso de
salinización se origina de forma natural a partir de la herencia o alteración
de la roca original (fundamentalmente rocas sedimentarias) o de las aguas de
escorrentía cargadas de sales que se acumulan por evaporación en las zonas más
deprimidas. En otras ocasiones, las acumulaciones salinas ocurren por ascensión
capilar de las sales en el suelo a partir de mantos freáticos suficientemente
superficiales, especialmente en zonas costeras y, en cualquier caso, el viento
siempre puede contribuir a la contaminación salina por arrastre de partículas
en suspensión. El hombre también contribuye en gran medida a la contaminación
de los suelos por sales a través de prácticas agrícolas inadecuadas, como el
riego con aguas salinas y el empleo de cantidades muy elevadas de fertilizantes
solubles, de la sobreexplotación de acuíferos, que ocasiona un descenso de los
mantos freáticos regionales y la intrusión de agua salina, y de actividades
industriales y mineras que contaminan directamente los suelos o indirectamente
a partir de deposiciones atmosféricas o de las aguas superficiales.
Como ya se ha indicado, el exceso de sales en el suelo tiene
efectos perniciosos sobre los cultivos. La concentración de sales eleva la
presión osmótica del suelo y, en consecuencia, el agua menos concentrada
contenida en los jugos celulares de las plantas tiende a salir hacia la
solución del suelo para igualar ambas concentraciones. Como resultado, las plantas
sufren estrés hídrico, se secan a pesar de que el suelo contenga agua y
terminan muriendo. En otras ocasiones, las plantas realizan una adaptación
osmótica que les permite seguir absorbiendo agua pero que requiere un consumo
energético que se realiza a costa de un menor crecimiento. También se atribuye
a que la inhibición del crecimiento está asociado a que las sales afectan la
división celular y producen un engrosamiento de las paredes celulares,
impidiendo el crecimiento de forma irreversible aunque se produzca el ajuste
osmótico o disminuya la salinidad del suelo. En cualquier caso, el proceso de
salinización aumenta la concentración de algunos iones que pueden resultar
tóxicos para las plantas o que pueden provocar desequilibrios en el metabolismo
de nutrientes. Además, en suelos sódicos la destrucción de la estructura puede
favorecer el sellado y encostramiento del suelo y la disminución de la
conductividad hidráulica.
Causas Fitosanitarias
El hombre, con objeto de “proteger”[2] los cultivos frente al
efecto pernicioso de múltiples organismos vivos (insectos, hongos, nemátodos,
malas hierbas, etc.) y aumentar la producción viene utilizando desde hace
décadas productos fitosanitarios como plaguicidas, herbicidas, fungicidas y fertilizantes.
Una vez aplicados, son absorbidos por las plantas o sufren procesos de
adsorción, volatilización, lavado y degradación biótica y abiótica en el suelo
que conducen a la formación de nuevos productos, en ocasiones más móviles,
persistentes y más peligrosos que los compuestos de partida, que son
susceptibles de contaminar los suelos, las aguas y pasar a la cadena trófica.
Los fertilizantes son sustancias químicas de origen agrícola (fertilizantes
inorgánicos) o ganadero (purines, estiércoles, composts, etc.) que aportan
nutrientes, fundamentalmente N y P, para mejorar el desarrollo y crecimiento de
las plantas en el suelo. Sin embargo, cuando son aplicados de forma abusiva con
objeto de aumentar el rendimiento de las cosechas pierden su efecto beneficioso
y se convierten en fuentes de contaminación. El exceso de estos nutrientes no
puede ser absorbido por la vegetación y su lixiviado del suelo se forma sobre
todo de nitratos, muy solubles, o a través de las aguas de escorrentía en el
caso de los fosfatos da lugar a problemas de eutrofización de las aguas
superficiales y subterráneas, provocando el crecimiento desmesurado de biomasa,
en especial algas, y un aumento de la demanda biológica de oxígeno para
descomponer y degradar la materia orgánica procedente de esa biomasa que puede
terminar creando condiciones de anaerobiosis que lleven a la destrucción de ese
ecosistema. Lógicamente, el aporte de nutrientes realizado por los
fertilizantes es deseable en tanto en cuanto conduzca a una mejora de las cosechas
y un aumento de la producción, pero para minimizar sus efectos perniciosos en
los suelos es necesario tener un extenso conocimiento de las condiciones
iniciales del suelo previas al aporte y de las propiedades edáficas que
permitirán en mayor o menor medida amortiguar esos efectos, fundamentalmente la
capacidad de cambio, la conductividad hidráulica, la capacidad de fijación, etc.
Las Explotaciones
mineras
Las actividades mineras provocan generalmente grandes impactos
ambientales, con destrucción de los suelos naturales y creación de nuevos
suelos (Antrosoles) que presentan fuertes limitaciones físicas, químicas y
biológicas que dificultan la reinstalación de vegetación. Las consecuencias
negativas se reflejan fundamentalmente en una destrucción de la estructura del
suelo y una modificación de sus características texturales, frecuentemente una
disminución de la fracción arcilla a favor de fracciones más gruesas; una
acidificación asociada a los procesos de oxidación que favorece la movilización
de especies químicas tóxicas limitantes de la actividad biológica; la
decapitación de los horizontes superficiales biológicamente activos, que
conlleva la ruptura de los ciclos biogeoquímicos y la dificultad de
enraizamiento; y una disminución de la capacidad de cambio y de la retención de
agua en el suelo como consecuencia de la escasez de materia orgánica y arcilla.
Los Contaminantes
orgánicos
La producción y el uso masivos de compuestos orgánicos los hace
estar entre los contaminantes más frecuentes en suelos y aguas. Entre ellos
podemos citar los hidrocarburos monoaromáticos, hidrocarburos policíclicos
aromáticos, hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos policlorados, fenoles,
nitroaromáticos, alcoholes, éteres, disolventes clorados, isocianatos, cianuros
orgánicos, carbonilos de metales, etc. La distribución y el comportamiento de
los compuestos orgánicos contaminantes en suelos están gobernados por
diferentes factores que incluyen las características del suelo (pH, contenido
en materia orgánica y arcilla, potencial rédox, contenido en nutrientes,
actividad microbiológica, etc.), las propiedades específicas de cada compuesto
(presión de vapor, solubilidad, estabilidad química, biodegradabilidad,
características de sorción, etc.) y factores ambientales como la temperatura y
la precipitación. Así, estos compuestos pueden sufrir procesos de lavado,
biodegradación, volatilización, fotodescomposición e hidrólisis, inmovilización
por adsorción y formación de enlaces con partículas de arcilla, óxidos,
oxihidróxidos, etc., y transferencia a organismos. Los procesos de
contaminación de suelos descritos anteriormente tienen efectos locales o
regionales. Sin embargo, la comunidad científica está cada vez más
sensibilizada ante las consecuencias que determinados procesos generales como
el calentamiento global del planeta debido al efecto invernadero pueden tener
en los ciclos biogeoquímicos terrestres y el papel que los suelos pueden jugar
para mitigar sus efectos perniciosos. Desde el inicio de la revolución
industrial, ha habido un drástico incremento en la atmósfera de la
concentración de dióxido de carbono (CO2) y otros gases (metano, óxido de
nitrógeno, clorofluorocarburos) como consecuencia de la quema de combustibles
fósiles para las actividades industriales y el transporte y la deforestación,
que provoca la disminución de la actividad fotosintética. Este enriquecimiento
artificial en la atmósfera de los llamados gases invernadero aumenta la
absorción de la radiación infrarroja emitida por la superficie terrestre y da
lugar a un incremento global de la temperatura. Para limitar la emisión de
gases invernadero a la atmósfera se desarrolló el Protocolo de Kioto de 2005,
un convenio internacional en el que se reconoció que las emisiones netas de
carbono podían ser reducidas en parte a través de su acumulación en sumideros
terrestres. Así, los suelos constituyen uno de los principales sumideros de
carbono de la naturaleza y tiene potencial para incrementar el secuestro de CO2,
principal responsable del efecto invernadero. El secuestro de carbono por el
suelo implica la eliminación del CO2 atmosférico por las plantas y el
almacenamiento del carbono fijado como materia orgánica del suelo. Esta
estrategia persigue incrementar la densidad de carbono orgánico en el suelo,
mejorar su distribución en profundidad y estabilizarlo en microagregados
edáficos para protegerlo de la actividad microbiana. Aunque la 02. Y las técnicas
de recuperación de suelos contaminados, para acumular carbono en el suelo
depende del contenido original en materia orgánica, del clima, de las
características del suelo y su manejo, se puede potenciar al tomar medidas para
restaurar los suelos degradados y adoptar prácticas que protejan los suelos
cultivados como la ausencia de laboreo o el uso de cubiertas vegetales.
Resumiendo; El suelo es, por principio, el sitio donde van a parar
gran parte de los desechos sólidos y líquidos de cualquier actividad humana.
Indiquemos no obstante, que los suelos son también el receptáculo de los
deshechos no deseables de origen geológico, por ejemplo, de las aguas ácidas
con metales pesados provenientes de mineralizaciones sulfuradas aflorantes.
Todo lo que no tiene una utilidad en los procesos industriales,
mineros, urbanos, agrícolas, etc., se acumula en el suelo, en general sin precauciones.
Con ello, las escombreras, mineras, los productos producidos en una fábrica,
muchos desechos líquidos, se han venido depositando sobre los suelos sin
control alguno a lo largo de siglos e incluso milenios.
Acompañado a ello, la actividad agrícola se ha venido enfrentando
durante las últimas décadas a la necesidad de aumentar la producción, sobre dos
bases principales: el abonado, y el control de plagas. Baste mencionar dos
ejemplos: el uso intensivo de nitratos y fosfatos. En países como Reino Unido y
Francia existen serios problemas de contaminación de acuíferos con compuestos
nitratados.
En definitiva, las actividades industriales y mineras por un lado,
y las agrícolas por otro, han dado origen al problema de que muchos productos
de origen humano, o formados gracias a las actividades humanas, han ido a parar
a los suelos, generando a su vez otros problemas: la contaminación de aguas
subterráneas, la bajada de productividad agrícola, la contaminación de
cultivos, el envenenamiento de ganado, la contaminación de la selva, afectando
así de forma directa la salud humana y ambiental.
BIBLIOGRAFÍA
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Ramon Sans Fonfría,
Joan de Pablo Ribas. “Ingeniería Ambiental Contaminación y Tratamientos”, Ed.
Alfaomega, Barcelona, España., 1999.
[1] Los óxidos de nitrógeno son un grupo de gases
compuestos por óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2). El término NOX
se refiere a la combinación de ambas sustancias. El dióxido de nitrógeno es el
principal contaminante de los óxidos de nitrógeno, y se forma como subproducto
en todas las combustiones llevadas a cabo a altas temperaturas. Se trata de una
sustancia de color amarillento, que se forma en los procesos de combustión en
los vehículos motorizados y las plantas eléctricas. Es un gas tóxico, irritante
y precursor de la formación de partículas de nitrato, que conllevan la
producción de ácidos y elevados niveles de PM2.5 en el ambiente.
[2] La Trofobiosis describe la asociación simbiótica entre
organismos allá donde se encuentra el alimento. También explica el resurgir de
plagas en cultivos a los que se han aplicado biocidas, causando una mayor
dependencia de ellos. Los insectos son muy eficaces al formar sus proteínas
propias, con el uso de aminoácidos. Sin embargo, no pueden nutrirse de las
proteínas, sino que lo harán de esos aminoácidos. Recordemos que una plantación
es nutritiva para los insectos cuando tiene un equilibrio en su metabolismo, y
también cuando aporta una buena cantidad de nutrientes solubles. El metabolismo
de los cultivos se altera mediante el uso de pesticidas, fertilizantes artificiales,
fungicidas y herbicidas Cuando los insectos detectan una abundancia de
aminoácidos y azúcares, incrementan su fertilidad, producción de huevos y
longevidad, acortando sus ciclos de reproducción.
Mui bueno
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