COMPORTAMIENTO DE LOS LODOS DE DEPURADORA APLICADOS AL SUELO: EFECTO BARRERA ANTE LA CONTAMINACIÓN

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Xavier Lucero Toro
hace 6 años
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1 COMPORTAMIENTO DE LOS LODOS DE DEPURADORA APLICADOS AL SUELO: EFECTO BARRERA ANTE LA CONTAMINACIÓN María del Pilar Durante Ingunza Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) CENTRO DE TECNOLOGIA Departamento de Engenharia Civil Campus Universitário-Lagoa Nova Natal-RN (Brasil) Teléfono: Fax: Palabras clave: Reutilización-lodos residuales-adsorción-metales-barrera anticontaminante

2 INTRODUCCIÓN La posible reutilización de los residuos generados en los tratamientos de aguas residuales, comunmente denominados lodos de depuradora es en la actualidad un tema de investigación en boga. Una de las vías de estudio más comunes, es el carácter de abono que presentan estos residuos, principalmente por sus altos contenidos en micronutrientes tales como nitrógeno, fósforo y potasio. Así, la aplicación de lodos de depuradora con fines agrícolas tiene actualmente una gran importancia debido principalmente a sus implicaciones medioambientales y económicas. En general, la aplicación de lodos en un suelo da lugar a una serie de ventajas: aportación de una cantidad determinada de materia orgánica, intensificación de las propiedades como abono del suelo y mejora de las propiedades adsorbentes del suelo. En este artículo se abordan, sin embargo, las cualidades de los lodos en relación a su capacidad para adsorber agentes contaminantes, en especial metales. Un aspecto menos conocido de los lodos es la existencia de propiedades adsorbentes, cuyas implicaciones químicas son muy importantes. El objetivo primordial de esta investigación es, por tanto, el estudio de las propiedades de los lodos aplicados a un terreno para conocer su comportamiento, desde un punto de vista químico, frente a la presencia de elementos de marcado carácter contaminante, como es el caso de los metales pesados LOS LODOS COMO BARRERA ANTICONTAMINANTE PROPIEDADES DE LOS LODOS: LA ADSORCIÓN Uno de los factores más importantes en relación con las propiedades de adsorción de los lodos es la disponibilidad de metales para las plantas. En muchos casos, los metales presentan una capacidad de adsorción característica en el suelo, lo que hace que, una vez sobrepasado el límite posible de concentración de un elemento en un suelo, es decir, producida la saturación del suelo, todo el material restante queda altamente disponible para las plantas. Según HARRIS y URIE (1) una parte de los metales presentes en los suelos s con lodos quedan inmobilizados en la capa de humus de los mismos. La materia orgánica presente en los lodos presenta una alta capacidad adsortiva; esta capacidad se ve aumentada por la presencia, a veces mayoritaria, de elementos como el hierro o el manganeso, con importantes propiedades adsortivas que dependen principalmente de su conversión en hidróxidos. También es importante la fracción orgánica soluble producida durante la descomposición microbiológica del lodo en el suelo, ya que forma complejos solubles con los metales existentes en el mismo. Según O CONNOR et al. (2) la presencia de ligandos orgánicos reduce sensiblemente la actividad de los metales en solución, sin embargo estas complejaciones orgánicas son temporales, CAMPANELLA et al., (3). La retención de iones en la superficie de las partículas de los lodos adquiere gran relevancia en los procesos que tienen lugar dentro del complejo iónico del suelo. En general, los iones adsorbidos presentan un alto carácter intercambiable, lo cual da lugar a un complejo catiónico muy variable, tanto más por la presencia mayoritaria de cationes en lodos (hierro, calcio, magnesio, potasio, entre otros). La presencia de partículas coloidales en un lodo posibilita la adsorción de estos elementos. Las propiedades adsorbentes de los lodos están limitadas por una serie de parámetros, entre los que destacan: Factores relativos a la composición del suelo: contenido en materia orgánica, tipo de estructura y propiedades químicas del suelo, entre las que destaca el ph.

3 Factores medioambientales, entre los que destacan los factores climáticos: temperatura, evaporación-precipitación y humedad. Factores relativos al metal: el tipo de metal, sus características químicas y su concentración son factores limitantes. Factores relativos a las plantas: el tipo de planta y su morfología tiene un papel muy importante en la distribución de los metales en el suelo y frente a la asimilación de metales por parte de éstas. Factores relativos al lodo: contenido en materia orgánica (tasa C/N), contenido en elementos que se pueden incorporar al complejo intercatiónico del suelo y tener gran importancia dentro de las reacciones químicas que tienen lugar en dicho complejo. APLICACIÓN EXPERIMENTAL: SISTEMA SUELO-PLANTA-LODO Las investigaciones llevadas a cabo han desarrollado una metodología relativa al estudio del comportamiento de ciertos metales con implicaciones medioambientales importantes, tales como hierro, cobre y zinc a lo largo del perfil de un suelo. Se ha estudiado la capa más superficial del suelo, que engloba los 15 primeros cm del mismo. Es en esta capa donde se da la actividad radicular del cultivo utilizado en la investigación (Lolium perenne) por lo que la distribución de elementos debe ser estudiada en detalle debido a su influencia en los procesos de disponibilidad de metales. Dentro de la metodología utilizada se ha procedido a estudiar la distribución de los metales en el suelo y su presencia en el agua de lixiviado procedente del riego de dicho suelo (se ha regado con un agua que contenía 1,5 ppm de Fe y de Cu). Las características del suelo y del lodo utilizados se exponen en las Tablas 1 y 2. TABLA 1.- Caracterización química del suelo Parámetro Valor ph 7,6 materia orgánica total (% s.m.s) 65 textura de malla m/m (%) 95 nitrógeno total (% s.m.s) 0,8 fósforo total (% s.m.s.) 0,45 TABLA 2.- Caracterización química del lodo Parámetro Valor ph 7,3 conductividad (Sm/cm) 2,22 nitrógeno total (% s.m.s) 7 fósforo total (% s.m.s.) 12 EXPOSICIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS Los ensayos realizados sobre el seguimiento del comportamiento de los metales a lo largo del perfil del suelo estudiado indican que éstos tienden a acumularse en concentraciones mayores en las capas superficiales de los suelos s. En este sentido, los resultados referentes al análisis del agua de lixiviado procedente de los suelos estudiados, indican un mayor lixiviado de elementos metálicos en el suelo natural (sin aplicación de lodo). Los resultados se reflejan en los gráficos siguientes:

4 Comportamiento del Fe en un suelo % de concentración del metal Perfil del suelo (cm) 15 Suelo natural Suelo Comportamiento del Cu en un suelo % de concentración del metal Perfil del suelo (cm) 15 Suelo natural Suelo Comportamiento del Zn en un suelo % de concentración del metal Perfil del suelo (cm) 15 Suelo natural Suelo

5 Presencia de cobre en el lixiviado de un suelo Lixiviado de suelo Lixiviado de suelo natural Presencia de hierro en el lixiviado de un suelo Lixiviado en suelo Lixiviado en suelo natural Se observan distintos comportamientos en función del metal en cuestión, si bien se detecta, en general, una mayor concentración de metales en la capa más superficial del suelo, cuya principal consecuencia será la existencia de una mayor asimilabilidad de algunos metales por parte de las plantas. La presencia de metales en el agua de lixiviado es variable, dependiendo de una serie de factores entre los que destacan el tipo de elemento y sus características físico-químicas, las condiciones ambientales y el aporte de lodos como factores más importantes. Según los datos obtenidos, la presencia de hierro y de cobre en el lixiviado del suelo es menor que en el caso del suelo natural, lo cual indicaría que los metales son más facilmente atrapados o retenidos por la presencia de lodo. Los resultados obtenidos en el cultivo experimental indican una mayor concentración de metales en las plantas crecidas en el suelo, lo que supone una mayor captación de elementos metálicos por parte de las mismas. Así, se demuestra la relación existente entre la presencia de lodos y la mayor asimilabilidad de metales por parte de las plantas.

6 CONCLUSIONES En general, la presencia de lodo en un suelo origina un aumento en los procesos de adsorción, por formación de compuestos que complejan los metales y evitan su mayor lixiviado, produciendo una mayor asimilabilidad de los mismos por parte de las plantas. Los lodos se comportan como un material químicamente estable en el tiempo, ya que pese a tener una mayor cantidad de elementos metálicos que el suelo, los aporta de manera continuada al lixiviado, lo que demuestra la existencia de un equilibrio químico importante dentro del complejo adsorbente del suelo. La presencia de lodo influye en el comportamiento del cobre a lo largo del perfil del suelo. Así, en un suelo, el cobre tiende a acumularse en la capa más superficial dentro del perfil de 15 cm estudiado. Se forman así compuestos de cobre-materia orgánica en la superficie del suelo que complejan a este elemento y que son, en algunos casos, de naturaleza soluble. La adsorción de Zn en un suelo con aporte de lodos se ve favorecida por una serie de factores entre los que destacan: el ph existente en el ensayo (neutro a ligeramente alcalino), alta capacidad de intercambio catiónico y contenido en fosfatos. Así, el Zn se presenta formando complejos con la materia orgánica existente. La naturaleza, en algunos casos soluble de estos complejos, facilita la asimilabilidad por parte de las plantas. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) HARRIS, A.R. y D.H. URIE (1986). Heavy metals storage in soils of an aspen forest fertilized with municipal sludge. En: D.W. Cole et al. (Eds), The forest alternative for treatment and utilization of municipal and industrial wastes. University of Washington. (2) O CONNOR, G.A.; M.E. ESSINGTON; M. ELRASHIDI & G. CLINE (1984). Trace metal sorption in sludge-amended soils. Envirin. Contamin. (UNEP). C.E.P. Consultants, Edinburgh. (3) CAMPANELLA, L.T. FERRI & B.M. PETRONIO (1989). Effect of speciation in sludge on de adsorption of leaching metals from soil. Sci. Total Environ., 79.

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