Eliminación de contaminantes del suelo provenientes de actividad leerrrrrrrrr - Yolanda Moreno torres

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Eliminación de contaminantes del suelo provenientes de actividad pirotécnica por medio de remediación electrocinética en San Vicente Chicoloapan, Chimalhuacán, Estado de México. 
Yolanda Moreno Torres
Introducción 
La contaminación de suelos es uno de los varios problemas ambientales generados por las actividades humanas, debido a los materiales y sustancias que dependiendo de su composición, cantidad y reactividad, alteran las características de los suelos afectando sus funciones básicas como fertilidad, medio de purificación y retención del agua, sostenimiento de la vegetación y control del clima.
Tal es el caso de la actividad pirotécnica en el estado de México la cual es de gran importancia ya que en esta entidad se elabora más del 50% de la producción nacional y dentro del estado de México. El sitio de San Vicente de Chicoloapan de Juárez Centro en el municipio de Chimalhuacán, Estado de México ha sufrido deterioro debido a la pérdida de espacios naturales. Se reporta una significativa erosión de suelos por la transformación de zona rural a urbana, económicamente vinculada a los servicios y al comercio.
hace 50 años se fundaron los primeros talleres de pirotecnia que han provocado polución al suelo con los diferentes productos químicos utilizados en la creación de fuegos artificiales, tales como azufre, sales de magnesio, sales de calcio, sales de zinc (y presuntamente pero sin una fuente confiable que lo corrobore; aluminio, titanio, bario, sodio, cloratos, percloratos y carbón vegetal) Derivado de esta situación se plantea como objetivo realizar el muestreo de suelo de la región correctamente para realizar diversos análisis fisicoquímicos y microbiológicos descritos posteriormente para relacionarlos con una propuesta de remediación del suelo de la región, así como evaluar su factibilidad y principios aplicados al sitio de San Vicente de Chicoloapan de Juárez. 
Metodología
Se llevó a cabo un muestreo aleatorio simple en el sitio e elaboró un croquis sencillo de la zona rectangular (16.7 × 5.5 m) que se encontró con relieve homogéneo, con 15 puntos de muestreo. Se delimitó con soga a cada uno de estos puntos y se limpió 5 cm de la superficie del terreno (carente totalmente de vegetación). Se tomaron 0.5 kg de suelo pesados a 20 m de profundidad (usando pico y palas) en cada punto y se guardaron en 15 bolsas de plástico totalmente herméticas.
Se realizó después un tamizado de suelo tras lo cual se realizó el método de cuarteo y se conservó aproximadamente 1.2 kg de muestra. Con esta muestra se realizaron análisis fisicoquímicos. Se determinó humedad con una cápsula a peso constante. También se midió pH.
La determinación de sólidos volátiles se hizo pesando 3 g de suelo una cápsula a peso constante. Se determinó conductividad eléctrica.
El ensayo realizado para la determinación de materia orgánica y carbonatos consistió en tomar dos muestras de suelo muy pequeñas, tal que cupieran en dos portaobjetos.
Se determinó textura con el método de Bouyoucos.
el método de Bouyoucos
METODO DE BOUYOUCOS Es un proceso en el cual la densidad de la suspensión es medida por hidrómetro a diferentes tiempos, de acuerdo con la velocidad de caída de las partículas, la que está en relación a su diámetro.
HIDRÓMETRO: Instrumento utilizado para la medición de la densidad de líquidos y sólidos.
se determinó textura manejando el suelo manualmente de acuerdo a las instrucciones de un diagrama de flujo para tal propósito. Se calculó la constante de permeabilidad del suelo. Tal determinación se basó en la textura arenosa francosa obtenida con el método descrito. Se construyó un permeámetro usando como criterios los materiales disponibles, las dimensiones que había que medir como diámetro, diferencia de niveles del agua, longitud del empaque y el gradiente piezométrico. Se empacó el permeámetro con zeolitas y muestra de suelo y se agregó agua manteniendo visualmente el nivel constante, con lo que se midió un flujo de agua experimental y se estimó tal constante.
Se evaluó también la presencia de microorganismos en las muestras de suelo. Tras la incubación se realizó el conteo de las colonias. También se realizó la determinación de la actividad deshidrogenasa en el suelo.
Resultados 
El muestreo se realizó con base en las normas NOM-021-SEMARNAT-2000, NMX-AA132-SCFI-2006, y [1, 2, 3, 15]. El día del muestreo se reportó una temperatura de 14 °C, sin precipitación, humedad ambiental de 50 % aunque con nubosidad intermitente . El suelo del sitio tenía una apariencia seca, aglomerada, rígida, beige, amarillento, sin vegetación.
Análisis de resultados
En cuanto a las propiedades fisicoquímicas determinadas se tiene que la textura del suelo franco arenoso justifica la selección de un permeámetro de carga constante porque se espera una permeabilidad alta. El valor encontrado mediante el método de Bouyoucos corresponde a lo que se reporta como arenas limpias [8, 9, 19]. Por ello se confirma la alta permeabilidad del suelo.
El pH del suelo es fuertemente alcalino lo cual probablemente tiene una relación directa con el hecho de que en el sitio donde se muestreó se fabrican diversos productos pirotécnicos, los cuales se fabrican a partir de diversas sales.
las sales que más se usan y que probablemente se encuentren en las muestras de suelo son: Sales de Calcio; se utilizan para intensificar los colores naranjas de los fuegos artificiales. Sales de Magnesio; al momento de quemarlas dan un color blanco brillante. Sales de Sodio; imparten un color dorado o amarillo a los fuegos artificiales. frecuentemente a otros colores menos intensos. Sales de Zinc; se utilizan para crear efectos de humo en los fuegos artificiales y otros elementos pirotécnicos. Sulfuros; son componentes de la pólvora negra y como tal, se encuentran en el propulsor o combustible del fuego artificial. Estos compuestos le confieren al suelo, un pH fuertemente elevado, debido a la posible alta concentración de estos en el suelo.
Cuando se realizó el muestreo, se pudo observar que el suelo carecía de vegetación, pues tenía una apariencia árida. Esto se comprobó de manera cualitativa, pues se obtuvo poca presencia de materia orgánica en el suelo, lo cual es a su vez coherente con el pH . Además, se sabe que la biodisponibilidad de varios nutrientes disminuye con el aumento del pH, lo cual representa una limitación al desarrollo y crecimiento de las plantas, esto concuerda con el porcentaje de sólidos volátiles bajo obtenido (3.7 %).
se establece una comparación de valores teóricos para parámetros con suelos arenosos francosos Se observar una discrepancia mayor entre ambos valores en el contenido de humedad y en la permeabilidad lo cual, aunque corresponde a un suelo arenoso francoso se considera como válido porque como se indica en lo que se consultó, se trata de las características del suelo específicamente del lugar muestreado por lo cual sería un error querer generalizar las características teóricas encontradas de forma totalmente extensiva al suelo muestreado.
Por su parte los análisis microbiológicos realizados indican una presencia nula de hongos y la baja presencia bacteriana en el suelo pueden estar correlacionados con la presencia de compuestos como las sales mencionadas. No obstante, esto no se toma de manera total porque se encontró en agar nutritivo la presencia no totalmente nula de bacterias, lo cual puede estar relacionado con la presencia de otros minerales necesarios para la biota del suelo, aunque no de forma generalizada. Es por ello que al relacionar estos resultados con la propuesta de establecer una posible remediación del mismo se observa que técnicas como la biorremediación no serían factibles de acuerdo a la poca biomasa lo observada.
Dada la textura arenosa francosa, la alta permeabilidad, alcalinidad, humedad baja, ausencia de materia orgánica, y nula cantidad de carbonatos, así como baja conductividad eléctrica y debido a que no se tienen límites establecidos en forma práctica en cuanto a tiempos y costos se propone a la electrocinéticacomo posible técnica de remediación aplicable a este suelo, tomando como criterio la aparente ausencia de una biota importante susceptible a los efectos del campo eléctrico que esta genera. Tanto para las sales de zinc como las de calcio son removibles con la electrocinética.
La electrocinética consiste en la aplicación de una corriente eléctrica de baja intensidad, entre dos electrodos cerámicos introducidos en la zona contaminada, para provocar la migración de las especies con carga. Los electrodos tienen cargas que atraerán a los contaminantes presentes, siendo llevados al cátodo por la diferencia de cargas logrando así mitigar el exceso de metales y disminuyendo el daño provocado en el suelo debido a los contaminantes. Los iones metálicos que se tienen en esta zona, se espera que migren hacia el cátodo, mientras que, si existen cloruros, por citar un ejemplo o demás compuestos cargados negativamente, estos migrarán hacia el ánodo . Alrededor del ánodo se generan condiciones ácidas, que pueden ayudar a movilizar los contaminantes metálicos para su transporte al sistema colector del cátodo.
Se sabe que para suelos arenosos y poco húmedos este proceso funciona con lentitud, pero es posible lograr una efectividad suficiente. Además, la utilización de electrolitos con pH específico puede mejorar el desempeño de la técnica.
Como ventajas se tiene su disponibilidad comercial, y la separación relativamente fácil del compuesto y que no hay una biota importante ni vegetación qué afectar.
Sus limitaciones para este caso podrían presentarse si cambian condiciones climáticas abruptamente
Hay que hidratar al suelo al menos un día antes del tratamiento lo cual podría ser un obstáculo en la zona
La conductividad eléctrica (CE) del suelo se muestra relativamente baja en comparación con los valores de suelos que tienen un mayor porcentaje de arcillas en su composición, pues en este caso se tiene un suelo que presenta menos del 10 % de arcillas, y se sabe de acuerdo a lo consultado que la CE aumenta conforme aumenta el porcentaje de estas últimas y se sabe también que los suelos con gran contenido de arenas conducen menos la electricidad que suelos arcillosos por presentar partículas más gruesas que dificultan el paso de la corriente eléctrica, con lo cual se justifican los valores obtenidos.
Es muy importante considerar que, aunque el suelo cuente con ciertas cantidades de sales debido a la contaminación, estas no influyen en la CE del mismo, pues para que esto ocurra, las sales deben estar en solución con la posible cantidad de agua que exista en él, cosa que no se cumple debido a la baja humedad del suelo (7.25 %), aparte de que el suelo es altamente permeable y eso evita que las sales se solubilicen y aumenten la CE del mismo.
Conclusión 
Derivado del muestreo, investigación y análisis en laboratorio de las propiedades químicas, físicas y microbiológicas del suelo se sabe que en el sitio de San Vicente Chicoloapan de Juárez en el municipio de Chimalhuacán, Estado de México hay contaminación con sales.
producto de actividad pirotecnia, y se deduce que la electrocinética sería una técnica de remediación viable para remover los posibles compuestos que se encuentren ahí. Se basa en que se tiene un suelo francoso, arenoso, no húmedo, permeable sin señales significativas de una biota ni materia orgánica entre otras propiedades.
La remediación electrocinética es una tecnología en desarrollo que aprovecha las propiedades conductivas del suelo, cuyo objetivo es separar y extraer contaminantes orgánicos e inorgánicos (metales) de suelos, lodos y sedimentos, con el uso de un campo eléctrico que permite remover las especies cargadas (iones).