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2.3       Contaminación de los suelos

2.3.1        Desarrollo histórico de la contaminación de los suelos en el mundo

2.3.2        Capacidad de auto-depuración y propiedades del suelo

2.3             Contaminación de los suelos

Un suelo se puede degradar al acumularse en él sustancias a unos niveles tales que repercuten negativamente en el comportamiento de los suelos. Las sustancias, a esos niveles de concentración, se vuelven tóxicas para los organismos del suelo. Se trata pues de una degradación química que provoca la pérdida parcial o total de la productividad del suelo.

Las causas más frecuentes de contaminación son debidas a la actuación antrópica, que al desarrollarse sin la necesaria planificación producen un cambio negativo de las propiedades del suelo.

En los estudios de contaminación, no basta con detectar la presencia de contaminantes sino que se deben definir los máximos niveles admisibles y además se deben analizar posibles factores que puedan influir en la respuesta del suelo a los agentes contaminantes, como son: vulnerabilidad, poder de amortiguación, movilidad, biodisponibilidad, persistencia y carga crítica, que pueden modificar los denominados "umbrales generales de la toxicidad" para la estimación de los impactos potenciales y la planificación de las actividades permitidas y prohibidas en cada tipo de medio (Dorronsoro Fernández, C; García I.; 2004).

La Vulnerabilidad representa el grado de sensibilidad (o debilidad) del suelo frente a la agresión de los agentes contaminantes. Este concepto está relacionado con la capacidad de amortiguación. A mayor capacidad de amortiguación, menor vulnerabilidad. El grado de vulnerabilidad de un suelo frente a la contaminación depende de la intensidad de afectación, del tiempo que debe transcurrir para que los efectos indeseables se manifiesten en las propiedades físicas y químicas 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.

La vulnerabilidad permite diferenciar los riesgos potenciales de diferentes actividades o predecir las consecuencias de la continuación en las condiciones actuales.

En muchas ocasiones, resulta difícil obtener los grados de sensibilidad de los suelos frente a un determinado tipo de impacto, debido a la fuerte heterogeneidad de los suelos, incluso para suelos muy próximos.

El conjunto de las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo lo hacen un sistema clave, especialmente importante en los ciclos biogeoquímicos superficiales, en los que actúa como un reactor complejo, capaz de realizar funciones de filtración, descomposición, neutralización, inactivación, almacenamiento, etc. Por todo ello el suelo actúa como barrera protectora con un gran Poder de Amortiguación de otros medios más sensibles, como los hidrológicos y los biológicos. La mayoría de los suelos presentan una elevada capacidad de depuración.

Esta capacidad de depuración tiene un límite diferente para cada situación y para cada suelo. Cuando se alcanza ese límite el suelo deja de ser eficaz e incluso puede funcionar como una fuente de sustancias peligrosas para los organismos que viven en él o de otros medios relacionados.

Un suelo contaminado es aquél que ha superado su capacidad de amortiguación para una o varias sustancias, y como consecuencia, pasa de actuar como un sistema protector a ser causa de problemas para el agua, la atmósfera, y los organismos. Al mismo tiempo se modifican sus equilibrios biogeoquímicos y aparecen cantidades anómalas de determinados componentes que originan modificaciones importantes en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo.

El grado de contaminación de un suelo no puede ser estimado exclusivamente a partir de los valores totales de los contaminantes frente a determinados valores guía, sino que se hace necesario considerar la biodisponibilidad, movilidad y persistencia.

Por biodisponibilidad se entiende la asimilación del contaminante por los organismos, y en consecuencia la posibilidad de causar algún efecto, negativo o positivo.

La movilidad regulará la distribución del contaminante y por tanto su posible transporte a otros sistemas.

La persistencia regulará el periodo de actividad de la sustancia y por tanto es otra medida de su peligrosidad.

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

2.3.1       Desarrollo histórico de la contaminación de los suelos en el mundo

Las primeras manifestaciones de contaminación antrópica pudieron causar efectos similares a los de otras causas naturales. Así en las primeras culturas sin duda el fuego, que fue un elemento clave para el desarrollo de las mismas, permitió modificar la organización espacial del suelo. En un incendio forestal se producen un gran número de sustancias volátiles, cenizas, etc, que regresan al suelo con la lluvia o simplemente por la acción de la gravedad.

El desarrollo agrícola del Neolítico y sobre todo el posterior descubrimiento de los metales y la manera de transformarlos, debieron ser las causas fundamentales de la contaminación de los suelos.

Las labores agrícolas en climas más o menos áridos provoca frecuentemente la salinización del suelo. El regadío intensivo con aguas de baja calidad (a veces, además, en áreas con suelos de sustratos ricos en sales) provoca la rápida degradación del suelo. La salinización ha originado pérdidas muy importantes de la capacidad productiva en todas las culturas.

El descubrimiento y utilización de los metales originó la meteorización de minerales y elementos metálicos, que provocaron la contaminación del entorno.

La revolución industrial ha representado una extrema abundancia de productos residuales que han llevado en el siglo XX, y más concretamente en la segunda mitad, los niveles de contaminación mundial a límites insostenibles.

En la evolución de la contaminación producida por diferentes compuestos se observa en los últimos años que los compuestos radiactivos tienen tendencia a disminuir mientras que otros como los organoclorados, derivados del petróleo y contaminaciones de origen biológico, no dejan de aumentar.

La evolución de los distintos contaminantes en los últimos años se representa en las siguientes figura:

Fig. 16. Evolución de los principales contaminantes del suelo.

La historia de la contaminación en los últimos milenios ha podido ser reconstruida gracias a los análisis de los histosoles. Los histosoles son suelos turbosos y frecuentemente presentan grandes espesores (algunos de ellos de muchas decenas de metros), lo que representa que se ha estado acumulando materiales orgánicos durante un dilatado margen de tiempo. Algunos autores han analizado los metales pesados de estos suelos para evaluar la contaminación atmosférica existente en el momento de acumulación de estos materiales. La turberas se han perforado mediante unos sondeos y las muestras correspondientes se han analizado químicamente y se han datado sus edades.

En la siguiente figura se muestran los contenidos en plomo en función de la antiguedad, para una turbera de Galicia, España. Sus máximos contenidos coinciden con determinados periodos históricos y prehistóricos (Dorronsoro C. F.; García I.; 2004).

Fig. 17. Estudio de una turbera, para analizar la evolución de diferentes contaminantes.

La primera contaminación se detecta en las muestras con una antigüedad de unos 2.700 años y corresponde a la Edad del Bronce.

La frenética actividad minera que el Imperio Romano desarrolló queda muy bien reflejado en el pico de la gráfica alrededor de una edad de 2.000 años (la producción de Pb en Iberia representa el 40% del total mundial).

La caída de este Imperio coincide con una drástica disminución del plomo contenido en el suelo, el cual vuelve a mostrar un marcado incremento coincidiendo con la llegada a la Península de los pueblos germánicos, concretamente los Visigodos (siglo VI). A continuación se produce una caída drástica de los contenidos de Pb que puede ser atribuida a la llegada del Islam. El establecimiento del dominio árabe en el sur y de los reinos cristianos en la parte norte de la Península conduce a un desarrollo de las civilizaciones, con el consiguiente enriquecimiento de los contaminantes, con máximos niveles entre los siglos IX-XI.

Las continuas guerras de la Edad Media conducen en el siglo XIV a un colapso sociopolítico y económico.

Finalmente en el siglo XV las reservas mineras de la Península quedan exhaustas y el descubrimiento del Nuevo Mundo incorpora abundantes materiales que provocan un marcadísimo incremento del Pb en el suelo, representando la intensa contaminación resultante de la Revolución Metalúrgica y Revolución Industrial de los siglos XVIII y XIX.

El siglo XX, con su industria basada en el petróleo está representado por unas acumulaciones de hasta 35 veces más intensa que las condiciones no contaminantes correspondientes a los periodos prehistóricos de la Edad de Piedra. En fechas muy recientes, la implantación de las gasolinas sin plomo y la sustitución de las tuberías de plomo por derivados del plástico (PVC) queda registrada por un drástico decrecimiento de la contaminación por Pb en el suelo.

2.3.2       Capacidad de autodepuración y propiedades del suelo

El suelo es un sistema abierto en el espacio y en el tiempo. Evoluciona transformándose hasta alcanzar el equilibrio con las condiciones ambientales y a partir de ese momento tiende a permanecer estable. El suelo puede considerarse como un sistema depurador porque es capaz de degradar o inmovilizar los contaminantes.

El poder de amortiguación de un suelo representa la capacidad que tiene un suelo de inactivar los efectos negativos de los contaminantes. Esta beneficiosa acción se puede ejercer por varios mecanismos: Neutralización, Degradación biótica o abiótica, Adsorción, Complejización, Insolubilización.

La capacidad depuradora depende fundamentalmente de determinadas características de los horizontes superficiales:

• La actividad microbiológica, que facilita la descomposición e inmovilización de los contaminantes.
• La arcilla y la materia orgánica que mediante reacciones físicoquímicas adsorben a los contaminantes y permiten su inmovilización o liberación.
• La capacidad filtrante, que va a regular la facilidad de penetración de los contaminantes.

Estas acciones dependerán de determinadas propiedades del suelo que influyen en los mecanismos de autodepuración:

• Textura. Los suelos de textura arcillosa tienen una alta capacidad de autodepuración.
• Estructura. Los agentes contaminantes pueden provocar la destrucción de la estructura, por dispersión, si contienen altos contenidos en sodio.
• Porosidad y permeabilidad. Facilitan la circulación de los contaminantes en el suelo y pueden eliminar rápidamente los contaminantes y traspasarlos a los niveles freáticos.
• Capacidad de intercambio iónico. Aumenta la capacidad de autodepuración al fijar los contaminantes sobre la superficie de las partículas.
• Salinidad. Los contaminantes pueden aumentar la salinidad y como consecuencia disminuir la estabilidad del suelo.
• pH. Los contaminantes pueden acidificar el suelo, por vertidos o por oxidación de sulfuros y óxidos nitrosos, con lo que aumenta la vulnerabilidad del suelo.
• Eh. El ambiente oxidante aumenta el poder autodepurador al facilitar la actividad microbiana de descomposición.
• Los gases del suelo ejercen también un importante papel, proporcionando el suficiente oxígeno para la actividad microbiana.

De cualquier forma, por muy favorables que sean las características del suelo, es evidente que la capacidad depuradora no es ilimitada. El suelo no puede asimilar, inmovilizar, inactivar y degradar todos los contaminantes que recibe y por ello, en un determinado momento, cuando se superan determinados umbrales, puede transferir los contaminantes a otros medios e incorporarlos en las cadenas tróficas.

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