Ciencia y Medio Ambiente - CCMA-CSIC - 2002105

Introducción.Contaminación y restauración de suelos

Alfredo Polo, Diana Hernández y Héctor Fritis

Introducción

El suelo es un componente esencial delmedio ambiente que tarda miles de años en formarsey que desempeña funciones imprescindibles para elmantenimiento de la vida en la Tierra. El hombre lousa para fines muy diversos, como obtención dealimentos, extracción de materiales, eliminación deresiduos o soporte de construcciones. Todas estasactividades pueden afectarle en mayor o menormedida, ocasionando problemas de degradación ypérdida de calidad. Por tanto, el suelo debeconsiderarse como un recurso no renovable que hayque mantener y proteger.

Según la FAO-UNESCO la degradación es"el proceso que rebaja la capacidad actual y potencialdel suelo para producir bienes y servicios"; éstapuede ser de diferentes tipos: física, química obiológica, y provoca pérdida de fertilidad del suelo,vulnerabilidad frente a la erosión o contaminación. Elresultado es que el suelo cada vez tiene menorcapacidad productiva (por lo que cada vez se empleanmayores cantidades de fitosanitarios) e incluso puederesultar un riesgo para la salud y la calidad de lasaguas.

La Ley 10/1998 de Residuos define suelocontaminado como "aquel cuyas característicasfísicas, químicas o biológicas han sido alteradasnegativamente por la presencia de componentes decarácter peligroso de origen humano, enconcentración tal que comporte un riesgo para lasalud humana o el medio ambiente" Debido a laenorme variabilidad que presentan los suelos en sucomposición y comportamiento, es muy difícil definiruna concentración mínima por encima de la cual seconsidere que está contaminado. Por ello, losprincipios básicos en los que debería apoyarse lagestión de los mismos son la protección de la saludhumana y de los ecosistemas, la consecución de undesarrollo sostenible y el mantenimiento o larecuperación de la multifuncionahdad de los suelos alargo plazo.

Causas de contaminación

Las sustancias contaminantes presentancaracterísticas muy variadas. Entre ellas seencuentran los metales pesados, los productosfitosanitarios como plaguicidas y fertilizantes, los

derivados del petróleo y otros residuos tóxicos comopueden ser los radiactivos. Proceden generalmente dela actividad antrópica y como resultado se altera elfuncionamiento del medio edáfico, aunque lacontaminación también puede extender su alcance aotros medios. Uno de los efectos más graves seocasiona cuando la afección alcanza profundidadsuficiente en el perfil y se produce la invasión de lazona saturada del suelo, con la consiguientecontaminación de las aguas subterráneas.

La contaminación puede incidir sobre losseres vivos, de manera directa o indirecta,manifestándose a través de diferentes vías. Ennumerosas ocasiones, se detecta un problema decontaminación del suelo a partir de la existencia enlas proximidades de pozos de aguas subterráneascontaminados. Este problema puede llegar a ser muygrave, especialmente en aquellas zonas en las que elabastecimiento de agua potable se realice a través dedichos pozos.

El desarrollo y uso generalizado decompuestos orgánicos sintéticos y naturales enprácticamente cualquier actividad humana hasuscitado la preocupación por la posiblecontaminación ambiental debida a estos productos.Los contaminantes orgánicos penetran en los suelospor muchas vías: deposición atmosférica, aplicacióndirecta en el terreno, fugas, vertederos, etc. Existe unagran variedad de compuestos, por lo que su deteccióny control es muy difícil, así como predecir los efectosque tendrán en el suelo. En este grupo se incluyenplaguicidas, hidrocarburos clorados, PCBs (bifenilospoliclorados), hidrocarburos aromáticos policíclicos(PAHs), aceites, alquitrán o gasolinas.

El consumo de fertilizantes y plaguicidas vaen aumento, debido a la necesidad de obtener cadavez mayores rendimientos en las cosechas. Segúndatos del Ministerio de Agricultura, en 1999 seemplearon más de seis millones de toneladas defertilizantes, lo que supone un incremento del 4 %respecto a 1998. El gasto en fitosanitarios disminuyóen 1999 un 3%, aunque en años anteriores creció a unritmo del 10% anual. La aplicación de plaguicidas alos suelos agrícolas puede ocasionar efectos sobre elecosistema distintos a los planificados, dependiendode su espectro de actividad; si éste es amplio, ademásde actuar sobre la plaga para la que fueron diseñados,afectan a otros organismos, destruyendo parte de lamicrofiora, lo que a su vez es causa del deterioro

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DESCOMPOSICÓN

QuímicaBiológicaFotodesco mposición

Figura 1 Dinámica de los plaguicidas en el suelo

físico y químico del suelo. Incluso puede suceder queproliferen otras plagas diferentes, debido a laeliminación de sus competidores naturales. Enfunción de la movilidad y persistencia de estosproductos, pueden acumularse en la cadena trófica olixiviar a las aguas subterráneas, por lo que susefectos toxicológicos se extienden a otros medios. Porúltimo, hay que considerar el tiempo que permaneceel plaguicida en el suelo manteniendo su actividadbiológica y la producción de metabolitos altamentetóxicos como resultado de su degradación.

En cuanto a los fertilizantes, el problemaambiental más preocupante es la acumulación de losmismos en el suelo, sobre todo de nitrógeno yfósforo, ya que por lixiviación pueden incorporarse alas aguas subterráneas o a los cauces superficiales,ocasionando problemas de eutrofización o de pérdidade calidad de las aguas empleadas paraabastecimiento.

El impacto ambiental de la contaminaciónpor metales pesados depende de su toxicidad y de sucarácter acumulativo. En suelos agrícolaspueden disminuir la producción, al inhibir elcrecimiento de los cultivos, o acumularse enlos tejidos vegetales y favorecer suintroducción en la cadena trófica, afectando alcrecimiento y reproducción de los organismos.En algunos casos inhiben o retardan laactividad microbiológica, alterando los ciclosde diferentes elementos y la reincorporación denutrientes al suelo.

Una de las principales causas decontaminación es la gestión inadecuada de losresiduos, tanto urbanos como industriales:vertederos insuficientemente aislados eimpermeabilizados, pérdidas o filtraciones dedepósitos de almacenamiento de productosquímicos industriales o de aguas acidasprocedentes de la explotación minera, etc.

La actividad agrícola puede ser otracausa de contaminación, ya que se aplican

intencionadamente aportes externos al suelo paraincrementar la producción. Un empleo excesivo oinadecuado de fertilizantes, enmiendas orgánicas ypesticidas o, de manera indirecta, la utilización deaguas inapropiadas para el riego pueden ocasionar lapérdida de calidad del suelo. Estas actuacionespueden provocar, además de contaminación pormetales pesados o compuestos orgánicos tóxicos ypersistentes, alteraciones del pH que inciden en lafertilidad, actividad microbiana y estado deagregación de las partículas del suelo.

Por último, hay que destacar que lacontaminación puede extenderse de unos medios aotros; en este sentido, las emisiones atmosféricasprocedentes de la industria y del tráfico rodadotambién son fuente de contaminación debido, por unaparte, a la deposición de partículas que transportenmetales pesados o incluso sustancias radiactivas, ypor otra, a la lluvia acida que disminuye el pH delsuelo, alterando gravemente los equilibrios ácido-base del mismo. Esta contaminación difusa es más

Tabla 1 Clasificación de fuentes de contaminantes

Puntual

Difusa

industrial

Urbana

Agrícola yganadera

Atmósfera

Agua

Minas

Residuos industriales

Vertidos de petróleo

Vertederos

Aguas residuales

Combustible

Fertilizantes

Plaguicidas

Deposición de partículas

Lluvia acida

Infiltración de aguas contaminadas

Riego con aguas ¡napropiadas

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difícil de controlar y eliminar, debido a que lasfuentes no están localizadas en el espacio.

En la Tabla 1 se indican algunas fuentes decontaminación de suelos.

como "bomba química", y se define como "aquellacadena de situaciones resultantes de la presenciarepentina de efectos perjudiciales debidos a lamovilización de sustancias químicas retenidas ensuelos, en respuesta a lentas alteraciones del medio

TÉCNICA

SELLADO

CEMENTACIÓN

VITRIFICACIÓN

AIREACIÓN

ARRASTRE CON AIRE

LAVADO/EXTRACCIÓN

DESORCIÓN TÉRMICA

INCINERACIÓN

TRAT ELECTROQUÍMICO

OXIDACIÓN QUÍMICA

DESCLORAC1ÓN

COMPOSTAJE

BIORREACTORES

ATENUACIÓN NATURAL

FITORREMEDIACIÓN

TIPO

in situ

ín situ

in situ

ex situ (on site)

in situ

in situ/ex situ

ex situ (on site)

ex situ (on site)

in situ

in situ/ex situ

in situ/ex situ

ex situ (on site)

ex situ (on site)

in situ

in situ

Tabla 2. Técnicas de recuperación de suelos. PM: pesoTCE: tricloroetano; PCB: bifenilos políclorados.

TIPO DE CONTAMINACIÓN

severa

severa

severa

volátiles de bajo PM: BTEX, CCI4, TCE.

volátiles de bajo PM

diversos: metales, cianuros, orgánicos

orgánicos de baja volatilidad

poliaromáticos, PCBs, clorofenoles

iones

aldehidos, ácidos orgánicos, fenoles, plaguicidas

PCBs

petróleo, poliaromáticos, explosivos, etc.

TCE, PCBs, clorofenoles, herbicidas, etc

biodegradables en cada caso

metales pesados, orgánicos biodegradables

molecular BTEX: benceno, tolueno, etilbenceno, xileno;

Respuesta del suelo frente a la contaminación

El suelo posee cierta capacidad deautodepuración debida al conjunto de sus propiedadesfísicas, químicas y biológicas, lo que se conoce como"poder de amortiguación" Por ello actúa inicialmentecomo un filtro protector del ecosistema frente a laincorporación de contaminantes, ya que muchas veceses capaz de degradarlos o inmovilizarlos, impidiendoque a corto plazo se manifiesten efectos dañinossobre el sistema.

Sin embargo, a largo plazo puedendetectarse consecuencias negativas debido a que estacapacidad no es ilimitada y cuando se supera, el suelopasa a ser fuente de contaminación para el ecosistemay deja de ser sumidero de compuestos; esta situaciónse desencadena bien por un aporte continuado decontaminantes que exceda la capacidad del suelo paradegradarlos o inactivarlos, o bien por un cambio enlas condiciones ambientales que provoca lamovilización o transformación de los productosquímicos almacenados. Esta situación se conoce

ambiente" (Stigliam, 1988). Esta respuesta depende,entre otros factores, de la vulnerabilidad del suelo,que representa el grado de sensibilidad del mismofrente a la agresión de los agentes contaminantes.Teniendo en cuenta otros factores como la tasa deentrada de productos químicos y el uso y manejo delsuelo, se pueden establecer riesgos potenciales decontaminación, ya que como resultado de todos estoscondicionantes, se alteran los equilibriosbiogeoquímicos de los elementos, lo que provocamodificaciones importantes en las propiedadesfísicas, químicas y biológicas del mismo.

Como consecuencia, el grado decontaminación no puede ser estimado exclusivamentea partir de los valores totales de un contaminantefrente a los de referencia (Semple et al., 2001); hayque considerar la biodisponibilidad (capacidad deasimilación del contaminante por los organismos), lamovilidad (capacidad de transportarlo a otrossistemas) y la persistencia (grado de resistencia a serdegradado). Estos conceptos están estrechamenterelacionados con la "especiación", ya que ladistribución de un mismo elemento entre sus posiblesformas químicas (posibles estados de oxidación,

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soluble, en forma de complejos, etc.) indica el gradode peligrosidad del contaminante en función de lascondiciones del medio y permite evaluar el riesgopotencial de que se desencadenen problemas futurosdebido a la movilización de especies en un principioinactivas.

El comportamiento del suelo frente a lacontaminación puede predecirse a partir de lasposibles interacciones entre los contaminantes y losdiversos componentes del medio edáfico. Losprocesos que tienen lugar están a su vez determinadospor las características del contaminante y del propiosuelo, entre las propiedades del compuesto hay queconsiderar su solubilidad, capacidad de formar iones,tiempo de permanencia, volatilidad, extractabilidad yreactividad; de las propiedades del suelo con mayorinfluencia destacan la estructura, el pH, el potencialredox, la capacidad de intercambio catiónico y loscontenidos en arcillas, materia orgánica y óxidosmetálicos (Jiménez, 1998). El destino final de unaespecie contaminante está regulado por una serie demecanismos que pueden tener lugar a través dereacciones de precipitación-disolución, reaccionesácido-base, reacciones de oxidación-reducción,reacciones de adsorción-desorción, reacciones decomplejación, procesos metabólicos o procesos decambio iónico; esto hace que la previsión de laevolución de un contaminante en el suelo sea muycompleja si se tienen en cuenta las posiblesinteracciones que pueden suceder entre el compuesto,los componentes reactivos del suelo y las posiblesreacciones sinérgicas y/o antagónicas con otroscompuestos presentes en el mismo (Cala, 1999).

El suelo presenta una tendencia natural a nomodificar su pH, debido a los equilibrios ácido-baseen los que participan los componentes del mismo,como carbonates, materia orgánica, minerales de laarcilla, y óxidos de hierro y aluminio. Por otra parte,un descenso del pH aumenta la solubilidad de losmetales pesados, disminuye la capacidad deintercambio catiónico y altera la actividadmicrobiana.

La materia orgánica es un componente congran influencia sobre las propiedades del suelo, yaque condiciona la capacidad de intercambio catiónico,la amortiguación del pH, la existencia de estructuraestable, la capacidad de almacenamiento de agua, laadsorción de compuestos y la formación de quelatos.Igualmente, los otros componentes del estadocoloidal, minerales de la arcilla y óxidos metálicos,participan en las propiedades físicas y químicas delsuelo, como formación de agregados estables,capacidad de intercambio catiónico y adsorción decontaminantes, debido a su elevada área superficial ya la densidad de carga.

La alteración de la estructura puedemodificar la porosidad y reducir el drenaje, así comoinfluir sobre la capacidad de retención hídnca y la

aireación del suelo. Como consecuencia, los procesosde movilización de contaminantes, comovolatilización o erosión, y los de degradación por laactividad biológica o por oxidación se ven alterados.

Como ya se ha indicado anteriormente, lacapacidad de intercambio catiónico depende del pHdel suelo, del contenido de materia orgánica y del tipoy contenido de los minerales de la arcilla. Suelos conalta capacidad de cambio pueden retener mayorcantidad de cationes, siendo un proceso reversible yestequiométrico.

En cuanto al potencial redox, medido por elvalor de Eh del suelo, afecta al estado de oxidación deelementos como nitrógeno, azufre, arsénico, hierro,cromo y otros metales, determinando su movilidad ytoxicidad.

A continuación se ofrece, a modo deejemplo, una revisión de los mecanismos que rigen laevolución de dos tipos representativos decontaminantes: plaguicidas y metales pesados.

Dinámica de los plaguicidas

Los plaguicidas son muy numerosos ypresentan composiciones muy variables, songeneralmente orgánicos, aunque también los hay detipo inorgánico, como algunos insecticidas fluorados.Según su naturaleza química pueden serorganoclorados, organofosforados, carbamatos oheterocíclicos, y según el tipo de organismo sobre elque actúen se distinguen insecticidas, funguicidas,acaricidas, herbicidas, rodenticidas, etc. Estoscompuestos están diseñados para ser tóxicos sobreunas determinadas especies y así proteger lascosechas. La toxicidad de un compuesto se midemediante la dosis letal media, DL50, que indica lamínima cantidad de compuesto que provoca la muertedel 50 % de la población empleada en el ensayo, así,cuanto menor sea la DL50, mayor será la toxicidad.

La evolución que un plaguicida (o cualquierotro contaminante) experimenta al incorporarse alsuelo depende de un conjunto de mecanismos(Gyldenkaeme y Jergensen, 2000) que se puedenagrupar en: procesos de acumulación (adsorción,precipitación), de degradación y de movilización(volatilización, lixiviación, difusión) (Figura 1).

a) Procesosadsorción

de acumulación:

La adsorción es la acumulación de unaespecie química (adsórbate) en la superficie de unafase sólida (adsorbente); en este caso la molécula deplaguicida queda retenida sobre los componentessólidos del suelo, que se caracterizan por poseerelevada superficie específica y presentar cargaspermanentes o dependientes del pH, como la materiaorgánica, minerales de la arcilla y óxidos de hierro y

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aluminio. Estas cargas son neutralizadas por cationespresentes en el suelo, entre los que puedenencontrarse compuestos orgánicos polares concarácter catiónico (diquat) o aniónico (2,4-D).

El grado de adsorción lo determinan tanto laspropiedades del suelo como las de la molécula; entreéstas destacan el tamaño molecular, la polaridad de lamolécula, la naturaleza y posición de los gruposfuncionales y sustituyentes, su acidez o basicidad y sucapacidad para ionizarse. En general, la adsorción esmás fuerte cuanto mayor es la capacidad de ionizarse,ya que los enlaces adsorbato-adsorbente serán másintensos (Cala, 1999). También hay que tener encuenta la solubilidad en agua, ya que cuanto mayorsea ésta, el compuesto será más móvil y se acumularámenos en el suelo.

La retención de plaguicidas en el suelo sepuede producir a través de diversos mecanismos,como cambio iónico, enlace de hidrógeno, cambio deligando, enlace por transferencia de carga, fuerzas deVan der Waals e interacciones hidrofóbicas. Enresumen, la acumulación del pesticida será mayorcuanto más intensas sean las fuerzas de enlaces conlos coloides del suelo (Gevao et al., 2000).

Hay que destacar que toda especie químicaque se encuentra adsorbida o precipitada no estábiodisponible, por lo que no es biodegradable, ni esmóvil, disminuyendo el riesgo de que lacontaminación se traslade a aguas y organismos. Sinembargo, no hay que olvidar que estos mecanismosson equilibrios generalmente reversibles, por lo queun cambio en las condiciones físico-químicas delsuelo pueden movilizar posteriormente loscontaminantes, por disolución o por desorción (Reídet al., 2000).

b) Procesos de degradación

Las especies químicas en el medio naturalestán sometidas a procesos de degradación de tipoquímico o biológico (Jiménez, 1998), que puedencondicionar su movilidad. Entre los procesos dedegradación química, los mecanismos más frecuentesson la hidrólisis, la oxidación-reducción , lasustitución, y en el caso de los plaguicidasorganoclorados, la descloración. Algunas reaccionesde degradación de moléculas orgánicas estáncatalizadas por la luz solar (degradaciónfotoquímica).

Los procesos de degradación biológicapueden consistir en hidrólisis, oxidación, reducción,deshalogenación, etc. y las transformaciones puedentener lugar mediante mineralización o porcometabolismo. Se diferencian en que de la primerael organismo obtiene energía, mientras que elsegundo no le reporta ninguna utilidad.Evidentemente, la biodegradación depende de labiodispombüidad del contaminante y de la población

microbiana, tanto de la cantidad como del tipo demicroorganismos, de manera que en el suelo debenestar presentes las actividades enzimáticas específicasque actúen sobre un determinado compuesto. Portanto, los factores ambientales tales como humedad,temperatura y oxígeno son muy importantes, ya queinfluyen en la supervivencia de los microorganismos.

Un aspecto importante de la degradación decontaminantes es la aparición de metabolitossecundarios producto de la rutas de degradación, queincluso pueden ser más tóxicos, bioacumulables omóviles que los compuestos de partida. Un ejemploes el DDT, cuyo producto de descloración aerobia, elDDE, es muy persistente. También hay queconsiderar la participación de efectos sinérgicos yantagónicos como consecuencia de la presencia dediferentes tipos de contaminantes, como inhibición derutas metabólicas degradativas en presencia demetales pesados.

c) Procesos de movilización

Mediante estos mecanismos loscontaminantes se eliminan del perfil edáfico; sinembargo, no desaparecen sino que se transfieren aotros medios, donde pueden seguir ejerciendo suefecto dañino.

El transporte de cualquier contaminante estáinversamente relacionado con la inmovilización delmismo en el suelo. En el caso de los plaguicidas, si seadsorben débilmente, pueden volatilizarse fácilmente,por lo que los factores que aumenten la difusión devapor, como la temperatura, la humedad o elcontenido en materia orgánica y arcilla, y otrosrelacionados con el compuesto, como presión devapor y peso molecular, favorecerán la transferenciade plaguicidas a la atmósfera..

Igualmente, cuanto mayor sea la solubilidaddel compuesto, más probable será que su pérdida delperfil se produzca debido al movimiento del agua,bien por lixiviación o por escorrentía superficial,ocasionando la contaminación de masas de agua y eldesequilibrio de ecosistemas acuáticos.

Dinámica de los metales pesados

Cualquier suelo puede contener metalespesados a niveles traza, procedentes de ladegradación del material geológico original sobre elque se ha desarrollado el suelo, cuya concentraciónpuede superar en algunos casos los límites impuestosen las diferentes normativas sin que haya habidoaportes externos. Incluso algunos son imprescindiblespara el desarrollo adecuado de los seres vivos. Losproblemas de contaminación se originan cuando seproducen aportes externos que provocan la alteraciónde los ciclos biogeoquímicos de los que forman parte.

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Una diferencia importante respecto a loscontaminantes de tipo orgánico es que los metalespesados no pueden ser degradados, por lo que setransfieren de unos medios a otros, según se observaen la Figura 2 (Díaz-Burgos, 1990). Únicamentepueden ser transformados en otras formas químicas,con diversos comportamientos en el medio ambiente,por lo que es este caso adquiere especial relevanciadeterminar la especiación y los factores que lacondicionan. Los metales se pueden encontrar enforma iónica en la solución del suelo o en el complejode cambio, ligados a compuestos orgánicos,precipitados, acumulados por los seres vivos o en laestructura de los minerales. Como consecuencia de laespeciación de los metales, de la reactividad de lasdiferentes formas y de la interacción con loscomponentes del suelo y con las condicionesambientales, se determinará la movilidad ysolubilidad de los metales en el suelo, y la posibilidadde que se transfieran a las aguas o sean disponiblespara los seres vivos (Odum, 2000).

Cuando los metales están presentes enelevadas concentraciones y el suelo posee lascondiciones físico-químicas adecuadas, predominanla retención de aquellos en forma de precipitados.Generalmente, los metales son más solubles a pHbajos (Németh et al., 1996), ya que impide laprecipitación en forma de hidróxido, excepto As, Mo,Se y Cr, que tienden a estar más disponibles a pHalcalino. Por tanto, suelos con pH más elevadosacumularán mayor cantidad de metales sin que semanifieste su toxicidad y presentarán mayorcapacidad de amortiguaciónfrente a la acidificación.

El equilibrio entrediferentes formas de unmismo metal también estáregulado por el potencialredox, como por ejemploreducción de Fe3+ a Fe2T o deCr(VI) a Cr3+ Por otra parte,el cambio de condicionesreductoras a oxidantes puedeprovocar la transformaciónde los sulfures metálicos,normalmente insolubles, asulfates, con lo que losmetales pasan a ser másmóviles y disponibles.

A bajasconcentraciones, el procesode inmovilización demetales predominante es laadsorción a las superficiescoloidales del suelo,principalmente mediante elreemplazamiento de loscationes mayoritanos del

INDUSTRIA

TRÁFICO

RESIDUOS

FERTILIZANTE

suelo en las posiciones de cambio o la adsorción enposiciones específicas. En este proceso tambiéninfluye el pH, ya que condiciona la carga netasuperficial, así como otros factores como lascaracterísticas químicas y la concentración del metal.

Técnicas de restauración

La planificación de un programa derecuperación debe abordarse desde un punto de vistaintegral, lo que requiere, además de ladescontaminación del suelo e incluso de las aguassubterráneas afectadas, la prevención de futurosproblemas. Para elegir la técnica de descontaminaciónmás adecuada a cada caso se debe realizar unaevaluación del riesgo (USEPA, 1998) que contempleun análisis de la contaminación, una estimación de laexposición de la población y de los posibles riesgospara la salud de las personas y el medio ambiente yuna caracterización del riesgo en el emplazamiento(Figura 3).

Las técnicas aplicables pueden ser ex situ,que implican la excavación y el traslado del suelo a laplanta de tratamiento, o in situ, que se realizan sobreel propio terreno. Actualmente se tiende a laimplantación de técnicas in situ ya que evita losriesgos asociados a la manipulación y transporte delsuelo, y los costes asociados. En muchas ocasiones, elsuelo excavado merece la consideración de residuopeligroso, por lo que el proceso se encarece debido alas precauciones que exige la legislación. Sinembargo, las técnicas in situ presentan el

ATMOSFERA

BIOSFERA

HOMBRE ANIMAL

PLANTA

SUELO

LITOSFERA

HIDROSFERAFigura 2. Ciclo de los metales pesados

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inconveniente de que en ocasiones el rendimiento seabajo, debido a que las características del sueloimpiden que su contacto con el agente limpiador seael adecuado, o que el tiempo necesario sea demasiadolargo. Por ello, se han desarrollado técnicasintermedias entre ambos tipos, denominadas on site,en las que se requiere excavación del terrenocontaminado, pero las unidades de la planta detratamiento se transportan al lugar afectado.

La selección de la técnica más adecuada serealiza en base a una serie de criterios; en primerlugar hay que considerar la naturaleza delcontaminante, en especial propiedades comovolatilidad, solubilidad, coeficiente de reparto,toxicidad, biodegradabilidad, etc. También es unfactor limitante la concentración del contaminante yla distribución del mismo (especiación), así como laposibilidad de que su comportamiento se modifiquedebido a la existencia de otras especies (efectosantagónicos y/o sinérgicos). En cuanto a lascaracterísticas del suelo, ya se ha comentado cómoregulan el comportamiento de los contaminantes;además hay que considerar otros factoresrelacionados con su localización, como presencia deniveles impermeables, proximidad al nivel freático,peligrosidad del emplazamiento o cercanía a núcleosde población. Otro aspecto a tener en cuenta es elvolumen de suelo contaminado que hay quedescontaminar, así como la extensión y laprofundidad que ha alcanzado la contaminación. Unfactor muy importante es el coste total del proceso, yaque generalmente el coste de recuperación supera elvalor del propio suelo en el mercado. Determinadosprocedimientos están limitados por la generación yposterior gestión de los residuos que se producen, yaque pueden resultar inabordables técnica oeconómi camente.

Las técnicas existentes se pueden clasificarde acuerdo con la naturaleza de las operacionesimplicadas: procesostérmicos, químicos,físicos o biológicos.Otro posible criterioes dividirlas en dosgrandes bloquessegún el objetivo quepersigan: unopretende inmovilizar

o aislar lacontaminación(técnicas deaislamiento o inmovilización), de manera que se evitela migración de contaminantes a otros medios,principalmente aguas; estas técnicas se emplean en elcaso de suelos prácticamente irrecuperables por otrosprocedimientos. Por el contrario, las técnicas dedescontaminación persiguen la reducción oeliminación de los contaminantes, de manera que el

Análisis de contaminantesDistribución

Características del medio

suelo pueda volver a ser utilizable. Algunas técnicasexistentes se presentan en la Tabla 2 (Semple et al.,2001).

Las técnicas de aislamiento pueden consistiren la creación de barreras o en el sellado de la zonacon un material impermeabilizante, es decir, seasemejan a crear un vertedero controlado en el mismolugar, aunque tienen el inconveniente del nesgo deformación de grietas. Otra posibilidad es estabilizar elsuelo en una matriz no lixiviable, inyectando cementoen el terreno o sometiéndolo a altas temperaturas, demanera que quede reducido a una masa vitrea(vitrificación).

Los métodos que se basan en la extracciónde los contaminantes por arrastre con algún fluido songeneralmente sencillos de aplicar. Sin embargo, esimprescindible que los suelos sean permeables y queel contaminante no esté fuertemente adsorbido frenteal fluido, es decir, que sea volátil en el caso de laaireación y el arrastre con aire, y soluble para ellavado de suelos. En todos ellos hay que tenerpresente la depuración de los efluentes gaseosos olíquidos. En ocasiones, el lavado de ciertoscontaminantes está favorecido por el empleo detensioactivos o soluciones acidas. Otra forma dearrastrar contaminantes es mediante desorcióntérmica, sometiendo el suelo a temperaturas de 250-550 °C, con lo que se puede aplicar para la limpiezade contaminantes de menor volatilidad. Sin embargo,el suelo queda transformado debido a las altastemperaturas. Un tratamiento térmico más drásticoaún es la incineración, que consigue una destruccióneficaz de prácticamente cualquier contaminanteorgánico, aunque requiere el tratamiento adecuado delos gases y cenizas resultantes.

Los tratamientos químicos se basan en ladegradación de los contaminantes a través dereacciones químicas. Mediante la inyección deoxígeno o agua oxigenada se consigue la oxidación

de Riesgo

Recursosdisponibles

>,Programa de

descontaminación

Figura 3. Diseño de un programa de descontaminación

de aldehidos, ácidos orgánicos, fenoles, cianuros yplaguicidas organoclorados. Otro procedimiento es ladescloración de PCBs inyectando CaO, Ca(OH)2 oNaOH. El tratamiento electroquímico de basa en eldesplazamiento de contaminantes iónicos, tales comocationes metálicos o cianuro, creando un campoeléctrico en el suelo.

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En los últimos años, los tratamientosbiológicos están adquiriendo especial relevancia y sebasan en la capacidad natural de los microorganismospara degradar, acumular o inmovilizar contaminantes.Las técnicas existentes pueden seguir dos estrategiasdiferentes:

incrementar procesos naturales dedegradación lentos

facilitar la puesta en contacto de loscontaminantes con los seres vivos

La aplicabilidad de un tratamiento debiorremediación está determinada por una serie decondicionantes (Boopathy, 2000). En primer lugar,debe existir un ser vivo con la actividad catabólicaque se precise para degradar el contaminante enparticular, bien por mineralÍ2ación, bien porcometabolismo, o que sea capaz de acumularlo einmovilizarlo sin manifestar efectos tóxicos.Asimismo, la velocidad de transformación y laconcentración final de contaminante que se alcancedeben ser razonables (puede haber un umbral bajo elcual las enzimas no sean inducidas). Por otra parte,los organismos no deben generar productosintermedios tóxicos que se puedan acumular, nipueden estar presentes otras sustancias que inhiban laactividad degradativa. Un aspecto muy importante esla biodisponibilidad de los compuestos, así como quelas condiciones del lugar a descontaminar seanadecuadas para el crecimiento de los organismos. Porello, en ocasiones se inyectan surfactantes o seemplean plantas para aumentar la disponibilidad, yaque la rizosfera es un nicho ideal para el crecimientode microorganismos por la gran cantidad denutrientes de que disponen. En el caso debiorreactores, las condiciones de temperatura,humedad, nutrientes, o aceptores electrónicos(generalmente oxígeno) son más fácilmentecontrolables; en la biorremediación in situ se dependede las condiciones ambientales, aunque se puedensuministrar nutrientes u oxígeno.

La variedad de técnicas que se vienendesarrollando es enorme, tanto in situ como ex situ(Boopathy, 2000), entre éstos últimos destacan elcompostaje de suelos contaminados conhidrocarburos (Semple et al., 2001) y losbiorreactores, donde los procesos pueden ser aerobioso anaerobios, basados en mineralización ocometabolismo, con células inmovilizadas o ensuspensión, o incluso sólo con preparaciones de laenzima responsable, por lo que la variedad decontaminantes a tratar es muy amplia. En cuanto a lostratamientos in situ, destacan la atenuación natural, labioventilación y la fitorremediación, la atenuaciónnatural consiste en "dejar hacer" a losmicroorganismos existentes en el suelo, por lo queprecisa un estudio previo de riesgo; la bioventilaciónestá relacionada con la aireación y el arrastre con el

aire, ya que el aporte de oxígeno favorece ladegradación aeróbica de los contaminantes.

Por último, la fitorremediación se trata deuna tecnología muy prometedora que emplea lasplantas para extraer, estabilizar o degradarcontaminantes, tanto orgánicos como inorgánicos,gracias a diversos mecanismos: fitoacumulación,fitodegradación, fitoestabilización o biodegradaciónen la rizosfera (Wenzel et al., 1999). Lafitoacumulación consiste en la extracción decontaminantes (generalmente metales pesados) y elalmacenamiento de los mismos en formas no tóxicaspara el desarrollo de la planta, generalmente gracias ala complejación de los metales con péptidos como lasfitoquelatinas. Los metales se acumulan en las partesaéreas de la planta, de manera que se recolectan y seextraen del sistema suelo-planta. La fitoestabilizaciónse diferencia en que los contaminantes se inmovilizanen la zona de las raíces. Por otra parte, lafitodegradación se basa en la producción de enzimaspor la planta que catalicen la degradación de loscontaminantes. También se emplean plantas parafavorecer el desarrollo de microorganismos del suelo,ya que alrededor de la rizosfera aumenta ladisponibilidad de nutrientes para éstos y seincrementa la actividad biológica. Estas técnicaspueden ser empleadas cuando el riesgo debido a lacontaminación no es elevado, ya que se caracterizanpor ser procesos lentos, aunque bastante baratos. Otralimitación importante es que la planta debe sertolerante a la contaminación del lugar, por lo que hayque considerar la presencia de contaminantesdiferentes a los que es capaz de acumular o degradar,o que la concentración sea demasiado elevada, asícomo las condiciones ambientales, ya que el clima olas propiedades del suelo pueden limitar sucrecimiento.

Legislación

La problemática de los suelos contaminadosno ha sido tenida en cuenta socialmente hastaentrados los años 70, debido al impacto de casoscomo el de Love Canal en Estados Unidos. Así, elConsejo de Europa no reconoce la necesidad deprotección del suelo hasta 1972, con la Carta Europeadel Suelo. Estados Unidos fue el primer país enorganizar una politica de rehabilitación de suelosmediante la aprobación de la Ley de Compensación,Responsabilidad y Respuesta Global Medioambiental(CERCLA), en 1980, la cual crea el Superfund, unfondo para financiar las actividades dedescontaminación. El primer país europeo en legislaren esta materia fue Holanda, que cuenta con vanasleyes específicas para suelos, como la Ley para laLimpieza del Suelo de 1982. En Europa, lasactuaciones en materia de medio ambiente se realizande acuerdo con los Programas de Acción

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Comunitarios, en los que la tendencia es seguir lasteorías del desarrollo sostenible, por lo que se priorizael mantenimiento de las funciones del suelo parapoder ser utilizado por las generaciones futuras.

Sin embargo, en la Unión Europea todavíano se ha dictado una legislación específica que regulela prevención, investigación, recuperación y gestiónde suelos contaminados. Hay pocas disposiciones quede forma directa protejan el suelo, una de ellas serefiere al empleo de lodos de depuradora enagricultura (Directiva 86/278/CEE del Consejorelativa a la protección del medio ambiente y, enparticular, de los suelos, en la utilización de los lodosde depuradora en agricultura), ya que limita loscontenidos de metales máximos en suelos y lodos,pero no de otro tipo de contaminante. Esta Directivaestá incorporada al Derecho español mediante el RealDecreto 1310/1990, de 29 de octubre, desarrolladopor la Orden Ministerial de 26 de octubre de 1993.Igualmente, se dictó la Directiva 76/116/CEE yposteriores modificaciones y ampliaciones para suadaptación al progreso técnico, que se traspusieron alDerecho español mediante el Real Decreto 72/1988,sobre fertilizantes y afines, desarrollado por la Ordende 28 de mayo de 1998. Este conjunto de normasintroducen una serie de garantías que deben reunir losfertilizantes, incluyendo el compost y otrasenmiendas orgánicas, fijando unos límites máximosen contenido de metales pesados. Por otra parte, laDirectiva 91/676/CEE del Consejo relativa a laprotección de las aguas contra la contaminaciónproducida por nitratos utilizados en la agricultura(transpuesta mediante el Real Decreto 261/1996, de16 de febrero), persigue la reducción o prevención dela contaminación de las aguas por nitratos, lo queincluye una limitación de la cantidad de fertilizantesaplicados al suelo.

De manera indirecta el suelo recibeprotección a través de medidas desarrolladas paraotros sectores, como la Directiva 2000/60/CE por laque se establece un marco comunitario de actuaciónen el ámbito de la política de aguas y la Directiva99/31/CE relativa al vertido de residuos. Debido a latransferencia de contaminantes de unos medios aotros, se dictó la Directiva 96/61/CE relativa a laprevención y al control integrados de lacontaminación, cuya transposición al derecho españolse encuentra en tramitación, aunque ya ha sidoincorporada por dos Comunidades Autónomas,Cataluña y Galicia. Esta normativa constituye uninstrumento de protección del medio ambiente en suconjunto, ya que se establecen medidas para evitar oreducir las emisiones de las actividades industriales ala atmósfera, el agua y el suelo. Con ello, esprevisible un mayor control sobre las sustanciascontaminantes que se liberen, de manera que en elfuturo se pueda prestar mayor atención sobreproblemas de contaminación heredados del pasado.

Hasta 1998, las actuaciones en España enesta materia se han limitado a la identificación einventariado de espacios contaminados, según el PlanNacional de Recuperación de Suelos Contaminados,publicado en el año 1995 y vigente hasta el 2005, enel que la iniciativa en cuanto a determinación deemplazamientos potencialmente contaminados, ordende recuperación y grado de intervención se deja acargo de las Comunidades Autónomas. En laactualidad, el régimen jurídico básico se recoge en laLey 10/1998, en la que además de definir ei conceptode suelo contaminado, se reparten las competenciasentre el Gobierno y las Comunidades Autónomas;éstas son las responsables de realizar un inventario delos suelos contaminados, elaborar una lista deprioridades de actuación y determinar la forma, plazoy responsabilidad de las operaciones de limpieza.Para ello, el Gobierno debe desarrollar previamentelos criterios y estándares a los que se refiere ladefinición, así como publicar una lista de actividadespotencialmente contaminantes; sin embargo aún no sehan publicado las disposiciones que las contengan.

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