CONTAMINACIN DE SUELOS, TECNICAS DE DESCONTAMINACIN,

FITORREMEDIACION, BIORREMEDIACIN Y COMPOSTAJE

DOCENTE: M.Sc. Flor de Liz Huayllani Miranda

HUANCAYO PER 2015

TEMA

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FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL

CURSO: Qumica Ambiental

Todo aquel cuyas caractersticas fsicas,qumicas o biolgicas han sido alteradasnegativamente por la presencia decomponentes de carcter peligroso de origenhumano, genera un riesgo para la saludhumana o el medio ambiente, de acuerdocon los estndares de calidad de suelos.

Ser necesario conocer cuales sern losestndares de contaminacin del suelo paradeclarar, legalmente, un suelo comocontaminado.

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Vulnerabilidad: Representa el grado de sensibilidad (o debilidad) del suelo frente a la agresin de los agentes contaminantes.

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Este concepto est relacionado con la capacidad de amortiguacin. A mayor capacidad de

amortiguacin, menor vulnerabilidad.

El grado de Vulnerabilidad de un suelo frente a la contaminacin depende de la intensidad de

afectacin, del tiempo que debe transcurrir para que los efectos indeseables se manifiesten en las

propiedades fsicas y qumicas de un suelo y de la velocidad con que se producen los cambios

secuenciales en las propiedades de los suelos en respuesta al impacto de los contaminantes.

Un suelo contaminado es aquel que ha superado su

capacidad de amortiguaciny como consecuencia, pasa de actuar como un sistema

protector a ser causa de problemas para el agua, la atmsfera, y los organismos.

Al mismo tiempo se modifican sus equilibrios

biogeoqumicos y originan modificaciones importantes en las propiedades fsicas, qumicas y biolgicas del

suelo

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METAL EFECTOS

ALUMINIOInhibicin de la divisin celular, alteracin de la

membrana celular y de las funciones a nivel citoplsmico.

ARSNICOReduccin del crecimiento y alteracin de la concentracin de Ca, K, P y Mn en la planta.

CADMIOInhibicin de la fotosntesis y la transpiracin.

Inhibicin de la sntesis de clorofila. Modificacin de las concentraciones de Mn, Ca y K.

COBRE

Desbalance inico, alteracin de la permeabilidad de la membrana celular,

reduccin del crecimiento e inhibicin de la

fotosntesis.

CROMODegradacin de la estructura del cloroplasto, inhibicin de la fotosntesis. Alteracin de las

concentraciones de Fe, K, Ca y Mg.

MERCURIOAlteracin de la fotosntesis, inhibicin del

crecimiento, alteracin en la captacin de K.

PLOMOInhibicin del crecimiento, de la fotosntesis y de

la accin enzimtica.

ZINCAlteracin en la permeabilidad de la membrana celular, inhibicin de la fotosntesis, alteracin en

las concentraciones de Cu, Fe y Mg.

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La presencia de metales como contaminantes pueden producir a las plantas

diferentes alteraciones, tales como:

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COMPOSICIN DEL SUELO

Hoy en da la cantidad y variedad de productospotencialmente contaminantes de un suelo esprcticamente inabarcable, por lo que a continuacinse indicaran los grupos ms caractersticos y peligrososde contaminantes qumicos.

LOS METALES

Los metales se encuentran de forma natural comoconstituyentes del terreno en muy pequeas cantidades(cantidades traza), como consecuencia de la propiageoqumica de los materiales de los que proceden.

Se consideran contaminantes cuando superan lascantidades naturales en el suelo.

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Los contaminantes inorgnicos presentes

en los suelos de forma natural se

encuentran en concentraciones regulados

por los ciclos biolgicos del propio suelo.

La sobresaturacin de algunos de ellos

hace que se alcancen concentraciones

consideradas como contaminantes.

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Los contaminantes orgnicos constituyen ungrupo formado por un elevadsimo nmero desustancias, en su mayora producidas por elhombre, muchas de ellas altamente txicas.Ejemplo:

PLAGUICIDAS:

Son sustancias o compuestos qumicos quesirven para combatir los parsitos de loscultivos, del ganado, de los animalesdomsticos, del hombre y su ambiente.

De acuerdo con su naturaleza qumicapodemos clasificarlos en seis grupos:

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Tcnicas

Descontaminacin de

suelos

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FITORREMEDIACION

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FITOREMEDIACION

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Uso de la capacidad de algunas

plantas para acumular los

txicos que contaminan el suelo

y las aguas

El trmino fitorremediacin

es asociado con el uso

potencial de especies

hiperacumuladoras

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Nombrecientfico

Nombre

comn

Porte ZonaBiogeogrfica

hbitat metales Asociacin

Brassicajuncea

Mostaza

parda,mostazaindia

Herbcea hmedos ysoleados sinheladas

Suelo(hidropona),substratoacuoso

Cd, Ag,Pb, Cr, Ni,Zn, Cu, Fe

no

Medicagosativa

Alfalfa Herbcea Variosambientes, notolerasaturacin

Substratoacuoso

Ag Si(bacteria)

Cannabissativa

Caamo,marihuana

Herbcea Ubicua, sinheladas

Suelo Cd, Ni, Cr No

Zea mays Maiz Arbustiva Ampliadistribucin,no saturacin

Suelo(hidropona),suelo

Pb Stress,EDTA,EDDS

Glycinemax

Soya Herbcea Tropicales, Suelo Pb No/si

Heliantusannus

Girasol Herbcea Ubicuo, sinheladas

Suelo Zn, Cd, Cr,Ni, Pb; Fe

No/Si(EDTA)

Nicotianatabacum

Tabaco Herbcea Tropical Suelo Cd, Pb,Cu, Zn

No/Si(EDTA)

Arundodonax

Caa brava Arbustiva Tropical-Templado

Suelos

anegados

Hg, Cd, Cu No

PLANTAS HIPERACUMULADORAS

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Tipo Proceso Involucrado Contaminacin Tratada

FitoextraccinLas plantas se usan para concentrar metales en las

partes cosechables (principalmente, la parte area)

Cadmio, cobalto, cromo, niquel, mercurio, plomo,

plomo selenio, zinc

Rizofiltracin

Las races de las plantas se usan para absorber,

precipitar y concentrar metales pesados a partir de

efluentes lquidos contaminados y degradar

compuestos orgnicos

Cadmio, cobalto, cromo, niquel, mercurio, plomo,

plomo selenio, zinc istopos radioactivos,

compuestos fenlicos

Fitoestabilizacin

Las plantas tolerantes a metales se usan para reducir la

movilidad de los mismos y evitar el pasaje a napas

subterrneas o al aire.

Lagunas de deshecho de yacimientos mineros.

Propuesto para fenlicos y compuestos clorados.

Fitoestimulacin

Se usan los exudados radiculares para promover el

desarrollo de microorganismos degradativos

(bacterias y hongos)

Hidrocarburos derivados del petrleo y

poliaromticos, benceno, tolueno, atrazina, etc

Fitovolatilizacin

Las plantas captan y modifican metales pesados o

compuestos orgnicos y los liberan a la atmsfera con

la transpiracin.

Mercurio, selenio y solventes clorados

(tetraclorometano y triclorometano)

Fitodegradacin

Las plantas acuticas y terrestres captan, almacenan y

degradan compuestos orgnicos para dar

subproductos menos txicos o no txicos.

Municiones (TNT, DNT, RDX, nitrobenceno,

nitrotolueno), atrazina, solventes clorados, DDT,

pesticidas fosfatados, fenoles y nitrilos, etc.

TIPOS DE FITORREMEDIACION

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Arabidopsis thaliana, una pequea hierba

que es capaz de hiperacumular cobre y

zinc.

El girasol

(Heliantus

anuus) es

capaz de

absorber

en grandes

cantidades

el uranio

depositado

en el suelo

Amaranthus

retroflexus ha

mostrado ser 40

veces ms

efectiva que sus

competidoras

en absorber el

amenazador

cesio-137

radiactivo.

Pteris vittata , un helecho que ha

demostrado recientemente ser capaz

de absorber el peligroso arsnico,

siendo capaz de concentrarlo hasta

200 veces respecto al suelo de donde

lo toma.

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Microorganismos

degradadores

de toxinas

Toxina

TIPOS DE FITORREMEDIACIN, en donde se indica la zona

de la planta en donde ocurre el proceso.

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Tipos de

fitorremediacin

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PLANTAS CON CAPACIDAD PARA TOLERAR

HIDROCARBUROS DE PETROLEO

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PLANTAS CON POTENCIAL PARA REDUCIR LA CONCENTRACION DE HIDROCARBUROS EN LOS SUELOS

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D R . S C . A B R A H A M P A L A C I O S V E L A S Q U E Z

SUELOSAGUAS

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FITOESTABILIZACION

FITOINMOBILIZACION

FITOEXTRACCION

FITOVOLATILIZACION

FITODEGRADACION

RIZOFILTRACION

BARRERAS

HIDRAULICAS

CUBIERTAS

VEGETATIVAS

HUMEDALES

ARTIFICIALES

APLICACIONES DE LA FITOREMEDIACION

Procesos de Fitorremediacin de suelos y aguas

PRODUCTOS QUE PUEDEN

SER TRATADOS CON

FITOREMEDIACIN

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Productos

inorganicos

Metales txicos

radionucleidos

Productos

orgnicos

Solventes

clorados

Explosivos

Hidrocarburos de

petrleo

pesticidas

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Definicin: La destruccin o transformacin de un contaminantepor los microorganismos a formas del contaminante menos

dainas para remediar un sitio o efluente contaminado

Como es que los Microorganismos Remedian CompuestosInorgnicos?

A) Biotransformacin .-Reductiva a Productos Finales Benignos:

Bioconversin de contaminantes inorgnicos a compuestos no

dainos y benignos al medio ambiente

Desnitrificacin:

NO3- + etanol N2 + CO2Respiracin Perclorato:

ClO4- + etanol Cl- + CO2

B) Biomineralizacin: Biotransformacin que resulta en la

formacin de un ligando que precipita los contaminantes

inorgnicos dentro de un mineral insoluble

Reduccin de Sulfato para Precipitar el Cobre:

Cu2+[aq] + SO42- + etanol CuS[s + CO2

BIOREMEDIACION

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Como es que los Microorganismos Remedian Compuestos

Inorgnicos

C) Precipitacin Reductiva: Reduccin de la valencia mas alta

soluble Reduccin de uranio hexavalente a uranito

tetravalente:

UO22+ [aq] + etanol UO2[s] + CO2Reduccin de cromato hexavalente a cromo trivalente:

CrO42-[aq] + etanol Cr2O3H2O[s] + CO2

D) Precipitacin por oxidacin: Oxidacin del metal/metaloide

soluble de valencia mas baja a un producto insoluble (o menos

mvil) de valencia mas alta

Oxidacin de hierro ferroso a hierro frrico trivalente

(ferrihidrita):

Fe2+ [aq] + O2 + H2O Fe3+

2O30.5(H2O) [s]Oxidacin de sulfuro a azufre elemental:

S2-[aq] + O2 S0

[s]

BIORREMEDIACION

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Como es que los Microorganismos Remedian Compuestos Inorgnicos

E) Biosorcin: Sorcin de metales pesados y/o radionclidos a labiomasa

independiente del metabolismo.

Adsorcin de plomo

O cadmio

Algas marinas Fungi (Rhizopus) por

Pb,

Cd, Cu, Zn etc.

BIOREMEDIACION

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Como es que los Microorganismos Remedian Compuestos

Inorgnicos?

F) Bioacumulacin: Consumo de metales (u otros inorgnicos)

dependiente de energa. Una vez adentro de la clula, los metales

pueden ser secuestrados o separados por grupos cysteynes o son

compartamentalizados en vacuolas de hongos

BIOREMEDIACION

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Como es que los Microorganismos Remedian

Compuestos Inorgnicos?

G) Volatilizacin: Remocin de metales del suelo,

sedimento o agua mediante la produccin de especies

voltiles

BIOREMEDIACION

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COMPOSTAJE

Definicin: descomposicin de materiales biodegradables, normalmente

mezclas de compuestos orgnicos, para la estabilizacin de residuos

orgnicos en el suelo. Esta degradacin se debe a una intensa actividad

microbiana.

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Proceso de compostaje

Oxidacion biologica de residuos organicos en condiciones

controladas de humedad,temperatura y aireacion,realizado

por microorganismos.

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El producto final de este proceso se conoce como compost y puede ser

utilizado como enmienda orgnica en el suelo, con el objeto de mejorar sus

propiedades fsicas, qumicas y biolgicas tales como aireacin, retencin de

humedad, estructura entre otras, suprimir patgenos y de este modo mejorar

el crecimiento de las plantas

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Aspectos del proceso de compostaje

ASPECTOS FISICOS Y QUIMICOS :

Temperatura: parmetros de control de la actividad

microbiana. En funcin de la temperatura existen las

siguientes fases: Fase mesofila. Fase termofila. Fase de enfriamiento. Fase de maduracion.

En la fase final la temperatura disminuye hasta que se agota el sustrato

obtenindose:

Reduccin de la biomasa(95%)Disminucin del CH4Aumento de N2O.

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Composicin qumica Rangos

Humedad 40-45 %

Nitrgeno, como N2 1.5-2 %

Fosforo como P2O5 2 -2.5 %

Potasio como K2O 1-1.5 %

Relacin C/N 10-11

cidos Numdicos 2.5-3 %

pH 6.8-7.2

Carbono orgnico 14-30 %

Calcio 2-8 %

Magnesio 1-.2.5 %

Sodio 0.02 %

Cobre 0.05 %

Hierro 0.02 %

Manganeso 0.06 %51

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1 9 / 0 6 / 2 0 1 5

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NORMA CHILENA

NCh2880

Derechos entregados al Servicio AgrcolaGanadero (SAG) por el Instituto Nacional deNormalizacin (INN), exclusivamente parapublicacin en sitio web del SAG.

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