Metales pesados en diferentes suelos

Resumo

El uso intensivo del suelo en la agricultura, el incremento y mala gestión de residuos de todo tipo, las actividades mineras e industriales, las obras civiles, etc. han provocado gran disminución de la calidad del suelo e incluso la pérdida del recurso en algunas regiones del planeta. Uno de los factores más importantes a tener en cuenta por su complejidad es la contaminación del suelo. El tratamiento de las zonas contaminadas es de gran dificultad a causa de los riesgos de transferencia de los contaminantes a la cadena trófica, a través de las aguas subsuperficiales o de la vegetación que se desarrolla en ellos. La contaminación del suelo con metales pesados sucede desde hace siglos, pero ha aumentado notablemente en los últimos años, debido a la evolución tecnológica y al incremento del uso de materiales que contienen elementos contaminantes como, Cd2+, Cu2+ y Pb2+ (por ejemplo: fertilizantes, pesticidas, abonos, lodos residuales, etc.). Para realizar este trabajo se seleccionaron los metales mencionados antes debido a su alta contribución al total de metales tóxicos en el medio ambiente. Para llevar a cabo este trabajo se utilizaron unos suelos naturales y otros (antrosoles) originados por actividades mineras. La selección se llevó a cabo de modo que tuviesen diferentes componentes y propiedades, sobre todo aquellas que influyen fundamentalmente en los procesos de fijación de contaminantes, especialmente de metales pesados. En los suelos naturales se realizaron isotermas de sorción y desorción de los cationes metálicos, Cd2+, Cu2+ y Pb2+, se evaluó la histéresis y la migración a través de los distintos perfiles. Mediante herramientas estadísticas se estableció la influencia de las distintas características de los suelos en la sorción, desorción e histéresis. Además, se utilizó microscopía electrónica (HR-TEM y FE-SEM) y análisis de superficie (TOF-SIMS), tanto en los suelos naturales como en los procedentes de una antigua explotación de Cu a cielo abierto, para comprobar cuáles son los componentes del suelo que más contribuyen a la fijación de los metales pesados estudiados. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que el pH, los contenidos de materia orgánica, óxidos y arcillas, sobre todo vermiculita, son los componentes más influyentes en la retención de los metales pesados en los suelos naturales. Asimismo, se demostró que el Pb2+ es fijado en mayor proporción y más intensamente, seguido del Cu2+ y del Cd2+. Este último es el elemento más móvil, por lo que migró a mayor profundidad en los perfiles estudiados. La histéresis es mayor en los suelos de baja acidez y con gran cantidad de vermiculita y clorita en la fracción arcilla. La irreversibilidad de la sorción de Pb2+ es mayor que la de Cu2+ y ésta que la de Cd2+. Se ha establecido también que el análisis de imágenes de los suelos por TOF-SIMS es un método excelente para completar y verificar los resultados de los estudios de sorción y desorción, realizados en los suelos naturales. Esta técnica permite establecer una relación entre los metales estudiados (Cu2+ y Pb2+) y los componentes del suelo como, por ejemplo, con la materia orgánica. Además, con el espectrómetro de masas de iones secundarios (TOF-SIMS) se confirmó que, en los suelos afectados por actividades mineras ya revegetados, tiene lugar un descenso en el contenido total de Cr y Cu, ocasionado por una disminución significativa de sulfuros, consecuencia de la presencia y efecto de dicha vegetación. Los resultados de análisis efectuados con microscopía electrónica (HR-TEM/EDS/SAED y FE-SEM/EDS) verificaron la influencia del tipo y cantidad de arcillas en la sorción competitiva de Pb2+ y Cu2+; demostrando que el primero compite favorablemente con el segundo por los sitios de sorción en óxidos y arcillas. Por otra parte, se confirmó el efecto de la antigüedad de la vegetación en la evolución de la fracción mineral de los suelos de mina, los cual se apreció con la transformación de la jarosita y la formación de nanocristales de hematita y goethita, y la de hidroxipolímeros y minerales amorfos que contienen Cu, Cr y Pb. Todos estos resultados permitieron demostrar la idoneidad del uso de estas técnicas microscópicas (HR-TEM y FEM-SEM) y del análisis de superficie (TOF-SIMS) para comprobar los componentes del suelo que tienen mayor afinidad por los metales pesados estudiados. Consecuentemente, esto permite proponer medidas efectivas, no destructivas, para la recuperación de suelos contaminados, como son el encalado, el aporte de materia orgánica y la implantación de vegetación, que debe incluir leguminosas, debido a su capacidad de fijar nitrógeno atmosférico.