Introducción

EVALUACIÓN EXPERIMENTAL DE LA RETENCION DE COBRE, CROMO Y
COD EN LA ZONA NO SATURADA EXPUESTA A LIXIVIADOS
CONTAMINANTES.
Susana NAVARRO MENDOZA; Salvador BELMONTE JIMÉNEZ y
Manuel ARAGÓN SULIK
CIIDIR – OAXACA – IPN, Hornos 1003, Sta. Cruz Xoxocotlán Oaxaca. Tel. 01 951
70400, 51 706 10. Fax; 95170400. C. P. [email protected]
Palabras clave: Retención, metales, lixiviados
RESUMEN
Las consecuencias de un vertido contaminante afectan no sólo la calidad de las
aguas superficiales sino también al medio subterráneo debido a su migración a
través de los primeros horizontes del suelo. En zonas receptoras de lixiviados,
procedentes de residuos municipales dispuestos en un terreno de 17 hectáreas,
localizada en un lomerío de media altura (1500-1640 m.s.n.m.), se ha identificado
el grado de contaminación provocado por los más de veinte años de uso; para
ello se observó la movilidad de cromo, cobre, COD realizando ensayos de
adsorción - desorción en columnas de suelo alterado de 10 cm. de diámetro, y
13 cm. de altura, bajo condiciones de sobresaturación. Las muestras con
fracciones de arena arriba del 60% mantuvieron un valor de pH alcalino, que
promovió cierta estabilidad de formas solubles de los parámetros observados, así
como de cationes mayores. Las concentraciones determinadas, se infiere se
deban a la textura y mineralogía del mismo. Por lo que, las zonas cercanas al
tiradero con características areno – arcillosas podrían constituir un aportador
potencial de los constituyentes evaluados en periodos de lluvia prolongada.
INTRODUCCIÓN
En un suelo la movilidad de metales pesados hacia los estratos subyacentes,
está condicionada por una serie de factores que influyen en los mecanismos de
sorción. Dentro de estos la textura, contenido de materia orgánica, pH, contenido
de carbonatos. Aunque la relación entre el pH de un suelo y las fracciones
solubles de un metal en el mismo son diferentes para cada elemento, con
frecuencia se ha demostrado que son las condiciones básicas quienes favorecen
la precipitación de éstos. y suponen un elevado potencial de lixiviación de metales
en zonas texturas gruesas, y/o acumulamiento en aquellas con texturas finas.
Los lixiviados
procedentes de tiraderos a cielo abierto
son portadores
importantes de
diversas sustancias, entre estas los metales, los cuales
contribuyen a la degradación del medio por su propia naturaleza. La falta de obras
de captación y tratamiento hacen que la afectación se traslade a diferentes
distancias, particularmente el tiradero del municipio de Oaxaca vierte en promedio
0.239 lps en época de estiaje y en periodo de lluvia por la incorporación de otras
corrientes este gasto se incrementa a 8.5 lps afectando un tramo de 4 km de
1
distancia y
6 m de anchura media; desde el punto de generación hasta su
desembocadura en una represa, así como las áreas adyacentes.
Como consecuencia, conduce además material desprendido del medio geológico,
cuya mineralogía le ha asignado al suelo propiedades fisicoquímicas, que en
principio supone una reducción en la migración como cobre, cromo y COD, hacia
la zona no saturada. Como fase preeliminar se realizó la evaluación diagnóstica de
la capacidad de retención de elementos que podrían
contaminar el agua
subterránea, en actual aprovechamiento.
METODOLOGÍA.
Las muestras fueron de tipo alterado. Se obtuvieron en sitios que en diferentes
tiempos han estado expuestas a lixiviados de los residuos dispuestos (Fig. 1), y
por monitoreos de agua subterránea fueron consideradas como de
conductividades eléctricas altas. Las características litológicas de la zona donde
se localiza el tiradero se ilustra en la figura 2.
45
74
46
47
48
49
74
COLONIA
VICENTE GUERRERO
Muestra 2
73
73
Muestra 1
72
72
46
47
48
49
45
ARROYO
PATIOS DE TIRO
Figura 1. Ubicación de puntos
de muestreo
Figura 2. Litología de la zona
muestreada
La muestra 1 corresponde a un punto que se encuentra aproximadamente a 20
metros de donde surgen los lixiviados y a tres metros del arroyo que los conduce
hacia el valle, y se extrajo a 1.40 m, de manera manual.
La muestra 2 se extrajo de una zona habitacional localizada aproximadamente a
100 m del tiradero, pendiente a bajo, en una zona habitacional (hacia está
dirección circulan los lixiviados en épocas de lluvia), extrayéndose a 9 m por
medio de muestreo mecánico.
En la tabla I se describen las características mineralógicas de la zona muestreada
2
Tabla I. Características mineralógicas de la zona de estudio
CONTENIDO TENTATIVO
MINERALES PRINCIPALES
EN %
-5
5 A 25
RELACIONES Y ASOCIACIONES
25 A 50 >75
CUARZO
MINERALOGICAS
X
EN CRISTALES ANGULOSOS EN EL CEMENTANTE
CALCAREO.
FELDESPATO
X
CALCITA
X
EN CRISTALES ANGULOSOS EN EL CEMENTANTE
CALCAREO.
BIOTITA ALTERADA
ESTA COMO CEMENTANTE
X
EN CRISTALES HOJOSOS CON FUERTE
RESORCION DE FIERRO.
MICRITA-ESPATITA
X
ESTA FORMANDO EL CEMENTANTE Y LA ROCA CON PEQUEÑOS OOLITOS E HILILLOS DE ESPATITA.
X
CUARZO
EN CRISTALES ANGULOSOS DISEMINADOS ESCASAMENTE EN EL CEMENTANTE CALCAREO.
Las propiedades fisicoquímicas de las mismas presentaron texturas franco
arenoso y franco arcilloso; pH alcalino; M.O. menor de 1%; C.I.C. mayor de 35
meq /100 g.
La cantidad de suelo utilizada fue 750 g, disponiéndose en un cilindro de material
PET con 10 cm de diámetro interno y altura de 30 cm. Sin tratamiento alguno y
sobresaturándolo con 1500 ml de lixiviados diluidos. Las concentraciones iniciales
en ppm para Cu y Cr (total) fueron de 0.23 y 0.018 respectivamente. Para el COD
fue de 311 mg O2/l. En las tablas II, III se muestran las características
fisicoquímicas más significativas, de las muestras ensayadas.
Tabla II. Características fiscoquímicas de suelo
PH
SUELO - 1
SUELO - 2
C.E
%
C.I.C
mS/cm M. O. meq/100g
7,69
2,86 0,84
35,831
8,45
0,52 0,128
40,313
HCO3
meq/l
1.178
32.127
SO4
meq/l
0,38
2,567
TEXTURA
Fco. Arenoso
Fco. Arcilloso
Tabla III Metales totales (ppm ) determinados en los suelos
MUESTRA
SUELO 1
SUELO 2
As
13,4
14
Cd
1,21
0,9
Cu
34
44
Cr
38,9
64,0
Co
Fe
8.8 43690
6.7
2,9
P
Mg
507,2 6427
755,0
0,8
Mn
455,2
235,3
Ni
Pb
24,9
18
31,0 25,0
En el suelo franco – arenoso se aplicó lixiviado 2 y en suelo franco – arcilloso
Lixiviado 1.
3
Durante la sobresaturación del material franco arcilloso se midieron velocidades
de infiltración: de 0.055 a 0.564 cm/s, decayendo hasta 9.4 X 10 -3 en las últimas
adiciones. En cuanto al suelo franco arenoso fueron de 0.065 a 0.081cm/s,
disminuyendo durante la adición de los últimos 100 ml.
El tiempo de contacto entre el suelo y los lixiviados fue de 24 horas y
posteriormente fueron extraídas alícuotas de 250 ml cada hora; por cinco horas. El
análisis geoquímica, se hizo por disolución total en I.C.P.
De acuerdo al comportamiento de la conductividad eléctrica durante el tiempo de
extracción, se seleccionaron las de 1, 3 y 5 horas para su análisis. Dado que los
resultados presentaron diferentes escalas de valores, sólo se presentan los más
representativos.
Las dos muestras se integraron con dos tamaños de partícula; 10 y 16 mallas,
esta opción se tomó dado que el sitio sonde fueron extraídas presenta diferentes
grados de alteración.
RESULTADOS Y ANÁLISIS.
Tabla IV concentraciones (ppm) de
entrada y salida de las columnas
LIXIVIADO
SUELO FRANCO
ARENOSO
ENTRADA
SUELO FRANCO
ARCILLOSO
SALIDA
1
Cu
0.230
Cr
0.018
Cu
0.00
Cr
0.00
2
0.920
0.070
0.10
0.00
Metales adsorbidos (mg/l)
En la tabla IV y figura 3 se observa el suelo arenoso franco arenoso alcanzó a
adsorber las concentraciones de metales de prueba, aun cuando éste antes de la
prueba ya contenía a los mismos. Es probable que el contenido de arcilla, con los
minerales respectivos sea quien proporcione sitios de cambio, aunque la cantidad
de muestra utilizada también puede estar jugando un papel muy importante
1.250
1.000
0.750
0.500
0.250
0.000
-0.250
-0.500
-0.750
-1.000
-1.250
-1.500
-1.750
-2.000
0
Cu
1
Cr
2
4
Tiempo(hrs)
Figura 3. Adsorción de Cu total y Cr
Total en Suelo franco arcilloso
4
350
300
300
DQO mg O 2 /l
DQO mg O2/l
350
250
200
150
100
50
250
200
150
100
50
0
0
0
L -1
1
L-2
3
5
Tiempo (hrs)
Figura 4. Adsorción – desorción de
DQO en suelo franco arenoso
0
L-1
1
L-2
3
5
Tiempo(hrs)
Figura 5. Adsorción – desorción de
DQO en suelo franco arcillos
En cuanto la DQO (Figs. 4 y 5), con la adición de L1en principio se logra una
adsorción del 63 %, sin embargo después de la primera hora empieza a resorber e
incrementar la concentración en las alícuotas extraídas, esto puede deberse a que
los sitios de cambio sólo tuvieron capacidad para 114 mg/l; y durante la adición
continua la concentración adsorbida temporalmente se sumo a la adicionada en
las horas posteriores, con posibilidad de llegar a desorber la concentración de
prueba. En principio lo anterior podría confirmarse durante la prueba con L2, qué
aunque en la primer hora el suelo desorbió 25 mg de O2/l, posterior a ésta fueron
adsorbidos en su totalidad.
La muestra con textura franco – arcillosa, fue similar al caso anterior para la
prueba con L2, no así con L1 donde aún cuando la adsorción es lenta, no hay
desorción. La ubicación del punto de muestro y la profundidad del mismo hace
compleja su interpretación, pues en principio podría pensarse que el contenido de
arcilla tendría capacidad de adsorción considerable, sin embargo al parecer el
rango de adsorción es entre los 118 y 17 mg O2/l. Lo anterior abre el supuesto
de que los sitios de cambio que proporciona la arcilla están próximos a la
saturación, de tal manera que no soportarían
infiltraciones concentradas
puntuales o diluidas continuas.
Otras de las observaciones hechas fue que al terminar la extracción y posterior a
la pérdida de humedad, la parte superior de las columnas mostraron zonas con
marcada depositación de sólidos, presumiblemente se tratan de sales, por la
conductividad eléctrica de los lixiviados. En la figura 6 se puede observar a la
izquierda más homogeneidad, y en la figura de la derecha se presentan como
manchas o puntos. Lo anterior guarda correspondencia con las características
texturales, ya que mientras la primera es franco arcillosa, la segunda es franco
5
arenoso. En principio puede decirse que el contenido de arcilla provoca una
retención, y por lo tanto se queda en la superficie las sustancias precipitadas.
Una situación similar se presenta en la zona del tiradero, pero en extensiones
mayores.
Figura 6. En
la figura de la izquierda se pasaron lixiviados
concentrados y en la de la derecha se pasaron lixiviados diluidos.
CONCLUSIONES.
El movimiento potencial de metales en la zona estudiada puede ser muy
favorecido por dos factores fundamentales: el primero, las condiciones físicas del
suelo, con una predominancia de la fracción arenosa, que facilita el proceso de
infiltración; el segundo, y como se ha comprobado, más influyente, la interacción
del suelo con los lixiviados.
La presencia de zonas con textura arenosa y la falta de medidas de protección en
estas zonas constituyen la principal vía de control de la contaminación residual en
la misma, siendo un riesgo latente para el acuífero somero
Aun cuando el material de la zona no saturada puede ser una barrera para el COD
y cromo, el seguimiento del cobre es necesario ya que podría alcanzar al acuífero
libre; con más facilidad en caso de contener estratos de textura gruesa, a menos
que durante su migración lateral o vertical sea adsorbidos en otros estratos del
suelo.
AGRADECIMIENTOS
A los Fondos Sectoriales de SEMARNAT- CONACyT e Instituto Politécnico
Nacional por el financiamiento otorgado.
REFERENCIAS
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