Mecanismos De Contaminacion Del Suelo 1

EVALUACION DEL POTENCIAL DE CONTAMINACION DEL SUELO Ing. Felipe López Sánchez

SEPI-ESIA IPN

RESUMEN Se presentan los principales mecanismos del movimiento y atenuación de la contaminación de suelos. Se analizan las formulaciones para evaluar la contaminación del suelo por carga orgánica e inorgánica y se dan criterios para seleccionar el espesor nominal de un geosintético.

MECANISMOS DE CONTAMINACION DEL SUELO ADVECCION DISPERSION DIFUSION MOLECULAR INTERACCION HIDROQUIMICA

ADVECCION Transferencia de contaminantes con la misma velocidad y dirección con que se mueve el agua que los transporta. Es el principal mecanismo de tal manera que si se eliminan los otros procesos, el módelo casi no se altera. La advección por el flujo de agua subterránea tiene un rango:

10-6 cm/seg. ≤ V ≤ 10-1 cm/seg.

DISPERSION Fenómeno de aspersado causado por las variaciones de velocidad. La dispersión es función de la acción mecánica.

ACCION MECANICA El hecho de que el fluido es viscoso implica una velocidad nula sobre la superficie sólida, creando un gradiente de velocidad en la fase líquida de los tubos capilares.

ACCION MECANICA Las variaciones de las dimensiones de los poros crean discrepancia entre las velocidades a lo largo de los ejes de los poros. L1

L2

DISPERSION Si L1 < L2 ⇒ V1 > V2 Las líneas de corriente fluctúan con respecto a la dirección media del flujo. Dirección media del flujo

DIFUSION MOLECULAR Tiene validez (aplicabilidad) cuando la velocidad del agua subterránea es casi nula. Está regida por la 1ª ley de FICK

C F   Dm X

DIFUSION MOLECULAR dc F = - Dm -----dx

;Ci ( x, t ) =Co erfc (

X

2√Dmt

)

La masa de contaminantes difundida, que pasa por una sección transversal dada por unidad de tiempo, es proporcional al gradiente de concentración del contaminante.

INTERACCION HIDROQUIMICA Entre el fluido y el suelo a veces ocurren procesos importantes que cambiarán la calidad del agua subterránea por los constituyentes químicos disueltos.

MECANISMOS DE ATENUACION DE LA CONTAMINACION DEL SUELO FILTRACION ABSORCION ADSORCION ACCION BACTERIOLOGICA

FILTRACION La capa de suelo que existe entre la superficie y el nivel de aguas freáticas actúa como un filtro natural. Los sólidos orgánicos retenidos son estabilizados por la acción bacteriana, y los inorgánicos pueden cambiar sus características por acción química. Limitante: sólo retiene partículas dependiendo de la porosidad del suelo.

suspendidas

ABSORCION Este mecanismo funciona reteniendo la humedad y varios elementos contenidos en el lixiviado, el tiempo suficiente para que un proceso químico y/o bacteriológico se presente.

ADSORCION Ocurre cuando una molécula cargada (ión) del lixiviado pasa sobre una partícula de suelo que contiene una carga contraria, a la cual se adhiere. Un suelo teniendo una buena característica de intercambio catiónico, tiene un gran potencial de retención de los contaminantes presentes en el lixiviado.

ACCION BACTERIOLOGICA Básicamente la acción bacteriológica actúa acompañada de los mecanismos antes descritos, cuando se presenta material orgánico.

ANALISIS DE LA CONTAMINACION DEL SUELO POR CARGA INORGANICA (CATIONICA). Este análisis, se realizará empleando la siguiente formulación: C I = 4 ------------------ i CIC (PV) Donde: C

= 411 meq/l., que es la concentración catiónica del lixiviado (recomendado por EPA)

CIC = Capacidad de intercambio catiónico del suelo, en meq / 100 gr. de material. PV = Peso volumétrico del Suelo (kg / m3). i

= Humedad lixiviable de los residuos sólidos, en m / m2 – año.

I

= Interfase de suelo requerida para atenuar la contaminación por carga catiónica, en mts.

VARIACION DE LA CARCA CONTAMINANTE DE LOS LIXIVIADOS EN EL TIEMPO CARGA CONTAMINANTE (D %)

120 100 80 60 40 20 0 1

2

3

4

5

6

AÑOS t (AÑOS)

D%

D%

0 1 2 3 4 5 6 20

100 50 25 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5

100 150 175 187.5 200 400

7

20 8

ANÁLISIS DE LA CONTAMINACIÓN DEL SUELO POR CARGA ORGANICA. Este análisis se efectuará con las expresiones siguientes:

1 -------------------

Cj =

Cj-1

BAnGjk 1 + --------------Q Donde: J = Celdilla de mezclado que se analiza. Cj = Concentración del contaminante en la celdilla que se analiza, (mg / l). Q = Gasto que se filtra a través del suelo por la sección transversal “A” (m3 / día). A = Sección transversal de las celdillas, (m2). B = Espesor de las celdillas, (m). n = Porosidad del suelo, (Adimensional). k = Coeficiente de decaimiento del contaminante, (Día-1). Cj-1 = Concentración del contaminante en la celdilla anterior a la que se analiza, en el sentido del flujo, (mg/l) Gj = Coeficiente de retardo en la celdilla que se analiza, (Adimensional). 1-n Gj = 1 +

K1 n