Contaminación y Remediación de Suelos

1. Contaminación y Remediación de Suelos Henrik Hansen Universidad Técnica Federico Santa María, Chile

2. Contaminación y remediación de suelos • Contaminación • Ejemplos de contaminación (en general, Chile) • Fuentes de la contaminación • Características • Normas y legislación • Remediación • Importante parámetros y criterios de elección • Remediación contaminantes orgánicos/inorgánicos • Diferentes métodos (según tipo de contaminante)‏

3. Contaminación de suelo

4. Contaminación • Natural (por ejemplo: deposito de cenizas volcánicas) • Antropogénica (95% de la contaminación de suelo mundialmente)

5. Fuentes de contaminación • Derrame • Accidentes • Vertido ilegal • Precipitación de contaminantes gaseosos (lluvia acida)

6. Causas tipicas en Chile • Vertido ilegal de residuos • Derrame de petróleo • Desperdicios a orillas del mar

7. Casos en Chile Derrames tranques de relave • 1928: Barahona Pond (El Teniente)‏ • 1965: El cobre Pond (200 deaths)‏ • 1981: Minera Las Cenizas (collapse affected severely the nearby agricultural activity)‏ • 2002: Cobrex (15.000 t tailings spilled)‏ • 2003: Minera Cerro Negro (300.000 t tailings)‏

8. Caso: Salinas, Viña del Mar • Para el primer estudio examinaron el lugar, practicaron calicatas o excavaciones de prospección, y recogieron 1.594 muestras del terreno, de las cuales 233 fueron analizadas por reconocidos laboratorios holandeses, según Arcadis. Los resultados arrojaron la presencia de más de 240 sustancias derivadas o relacionadas con la actividad de hidrocarburos y otros contaminantes. • Las muestras de agua subterránea arrojaron presencia de benceno, xileno, naftaleno, fenantreno y aceites minerales.

9. Niveles de Benceno 2002 (>60 “spots”)

10. Situación 2008 (13 “spots”)

11. Caso: Ventanas • En el área de Puchuncaví se detecto una importante acumulación metálica en suelos vecinos a la zona industrial de Ventanas, que disminuye al alejarse de ésta área de Puchuncaví también se detectó una importante acumulación metálica en suelos vecinos a la zona industrial de Ventanas, que disminuye al alejarse de ésta. El sector más alejado muestra valores totales de cobre, plomo, cinc y cadmio propios de zonas hipometálicas, contrastando con la riqueza en metales de la zona vecina a las industrias producto de sus emisiones la participación de varios metales en la contaminación ya había sido comparada por Parada et al. al estudiar las anormalidades presentadas por un rebaño vacuno en el sector de Valle Alegre. En todo caso, no puede descartarse la posible influencia de una refinería de petróleos en Concón sobre parte de los contenidos de plomo en los suelos de la zona. De acuerdo a la figura, la fracción de cobre-EDTA en la región es claramente mayor que en las otras unidades, con un promedio entre 55 y 60% del total y máximos sobre 80%. Consecuentemente, el umbral crítico supuesto de toxicidad de cobre es claramente excedido en los suelos con contenidos total de cobre de 180 mg/kg.

12. Contaminantes orgánicos • BTEX • Hidrocarburos, PAH • Insecticidas, pesticidas etc. • Compuestos clorados, TCE, PCB

13. Contaminantes inorgánicos • Metales pesados, Pb, Cu, Hg, Cd, Ni • Arsénico • Cianuros, azufre (sulfatos)‏ • Fósforo (fosfatos) y nitrógeno (nitratos)‏

14. Normas Chilenas sobre contaminación de suelo • Actualmente no existe normas chilenas sobre niveles de contaminación de suelo. • Se utiliza normas de otros países (e.g. Holanda, USA, EU etc)

15. The New Dutchlist Notes :- Values are for a Standard Dutch Soil (10% organic matter and 25% dry content)[d] = Detection Limit. • Acidity: pH (0.01M CaCl2) The 90 percentile of the measured value is used to determine the pH value. • PAH (total of 10) is the total of Anthracene, Benzo(a)anthracene, Benzo(a)fluoranthrene, Benzo(g,h,i)perylene, Benzo(k)fluoranthrene, Chrysene, Fluoroanthrene, Indenol(1,2,3-c,d)pyrene, Naphtalene, Phenanthrene. • Chlorobenzenes are the total of all chlorobenzenes (mono-, di-, tri- ,tetra-, penta- and hexachlorobenzene). • Chlorophenols are the total of all chlorophenols (mono-, di-, tri- ,tetra-, pentachlorohenols). • The action value for PCB's (Polychlorinatedbiphenyls) is the total of PCB's 28,52,101, 118, 153, 180. The target value refers to the total excluding PCB 118. • DDT/DDD/DDE is the total of DDT, DDD, DDE. • Drins is the total of Aldrin + Dieldrin + Endrin. • HCH combined is the total of alpha, beta, gamma and delta HCH. • Mineral Oil is the sum of all alkanes (both straight and branch-chain) When contamination is due to mixtures (eg petrol or heating oil), then the content of aromatic and/or polycyclic aromatic hydrocarbons must also be determined. • The total values for PAH's, chlorophenols and chlorobenzenes in the soil/sediment apply to the total concentration of the compound belonging to the relevant category. If contamination is due to only one compound of a category, the value used is the intervention value of that compound. Where there are two or more compounds the value for the total of these compounds applies. For soil/sediment the effects are directly additive. In the case of groundwater effects are indirect and are expresses as a fraction of the individual values before being summed.

22. Remediación de suelo

23. Remediación de suelo • Definiciones • In-situ • Ex-situ • Off–site • On-site

24. Elección de método de remediación • Tipo de contaminante • Concentración del contaminante • Tipo de suelo • Condiciones generales del terreno (topografía, hidrología) • Construcción cercana

25. Remediación de Suelos Contaminados con compuestos orgánicos

26. Bioremediación • Bioremediación: el empleo de organismos vivos, en especial bacterias y hongos, para eliminar o neutralizar contaminantes del suelo o del agua.

27. Bioremediación • Condiciones aerobias o anaerobias (en presencia o en ausencia de oxígeno gaseoso, respectivamente). Con respecto a remediación de suelo, el proceso aerobia es mas usado. • Parámetros importantes • Microorganismos • Agua • Oxigeno • Nutrientes • Temperatura Razón C:N (suelo) < 30:1

29. Bioremediación: in-situ • Bioestimulación (estimula actividad biológica)‏ • Bioventilacion(Inyección de aire/nutrientes en zona no saturada – bueno para petroleo “jet fuel”)‏ • “Airsparging” (Inyección de aire/nutrientes en zona saturada)‏ • Bioaumentación (inocula suelo con microbios)‏

30. Bioremediación: in-situ • Menos costos • Menos polvos • Menos posibilidad de que el contaminante sera liberado al ambiente • Bueno para grandes volúmenes de suelo • Lento • No funciona en suelo arcilloso y sub-superficios con muchas capas

31. Bioventilación“Bioventing”

32. “Airsparging”

33. Bioremediación: ex-situ • Fase de lodos • Suelo combinado con agua/aditivos en un tanque: adición de microorganismos, nutrientes, oxígeno. • Fase sólido • “Land-farming”: suelo sobre terreno, colección de lixiviado • Biopilas: Suelo en pilas, adición de aire • Compostaje: residuos biodegradable mezclado con suelo en pilas • Aplicación en terreno – residuos directamente mezclado con suelo – colación en terreno y plantación.

34. Bioremediación: ex-situ • Fácil de controlar • Aplicado en un gran rango de tipos de suelo y contaminantes • Costoso • Rapido

37. Potencial de la bioremediación

38. Extracción de vapores del suelo“Soil vapor extraction (SVE)” • La extracción de vapores del suelo (o SVE, por sus siglas en inglés) elimina las sustancias químicas dañinas, que aparecen en forma de vapores, del suelo por encima del nivel freático. Los vapores son gases que forman las sustancias químicas al evaporarse. Los vapores se extraen del suelo creando un vacío que los hace salir.

39. Extracción de vapores del suelo“Soil vapor extraction (SVE)”

40. Oxidación química • Contaminante + O2 CO2 + H2O • Ozono, • Peróxido de hidrogeno, • Percarbonato de sodio, • Permanganato de sodio o potasio, • Persulfato de sodio • Reactivo Fenton (Fe2+ + H2O2)

41. Oxidación

42. Procesamiento térmico (in-situ)‏ • In-sito tratamiento térmico: mover o movilizar reactivos dañinos en suelo y agua subterráneo con calentamiento. • Compuestos se evaporan y mueven hacia pozos donde son colectados y bombeados hacia la superficie. • Compuestos son tratados sobre el terreno con métodos convencionales.

43. Procesamiento térmico (ex situ)‏

44. Procesamiento térmico (in-situ)‏

45. Remediación de Suelos Contaminados con Metales Pesados

46. Tipos de Remediación Los tipos de Remediación de suelos se pueden agrupar en cinco: Excavación y estabilización Lavado/Extracción/”pump-and-treat” Fitoremediación Vitrificación Electro-Remediación

47. Estabilización física o química • Excavación y Estabilización física o química: Se saca el suelo contaminado del sitio y se lleva a un lugar de disposición final (sitio seguro). Eventualmente se agrega cal u otro reactivo para evitar la lixiviación de metales. Es el método mas usado hoy en día.

48. Estabilización física o química • Cemento • Óxidos de calcio (Cal)‏ • Carbonatos de Calcio

49. Ventajas • Barato. • Rápido. • Si hay lugares seguros suficientes el problema tiene solución en el futuro.

50. Desventajas • Metales aun en el suelo. • El problema de la contaminación se desplaza hacia el futuro. • Concentración de varios metales de suelos contaminados en un sitio.