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Temas seleccionados

Ing. Ricardo Morales Vargas Escuela de Tecnologías en Salud Facultad de Medicina-UCR-

Importancia de los suelos en salud ambiental

Suelos  Procesos

de formación – meteorización , efecto de la lluvia, procesos biológicos y procesos geológicos

2

zonas (desde el punto de vista de su contenido de humedad)  

No saturada Saturada

 Movimiento

hidrológico

por gravedad, parte del ciclo

Acuíferos 

Libres – sujetos a la influencia de la presión atmosférica – más vulnerables a la contaminación.



Confinados o semiconfinados – capas confinantes encima, ligeramente a presión. Menos vulnerables a la contaminación



Las capas confinantes son acuitardos o acuicludos.

Características básicas que influyen en el transporte de contaminantes 



Permeabilidad – tiene que ver con la velocidad de movimiento de los fluidos en el medio – isotrópica o anisotrópica. Porosidad – capacidad de almacenaje 



 

Porosidad primaria (drenable) Porosidad secundaria (capilaridad y adsorción)

Conductividad hidráulica f(permeabilidad, porosidad, viscosidad) Dispersión hidrodinámica (micro, macro, hidráulica y difusión)

Medio Poroso Aquel material compuesto por dos fases: Una matriz solida y en su interior un sistema de huecos (poros) que pueden o no estar interconectados entre sí. Estos últimos pueden tener geometrías, tamaños y topologías variadas, dependiendo del origen de su formación

Ejemplos de medios porosos

Flujo en de agua en medios porosos

Tiempos de transito y retraso.

Ley de Darcy • Henry Darcy en 1856 • Diseño de filtros de arena purificadores de agua. • Creación de un aparato como el de la imagen, diseño que hoy en día se sigue usando muy similar. Q = Caudal que circula por m2 de sección Dh/dl = Gradiente hidráulico expresado en incrementos infinitesimales. K = Conductividad hidráulica

Ley de Darcy •Para poder aplicar ley de Darcy ocupamos:    

Que el fluido sea incomprensible Fluido homogéneo Que el fluido no reaccione con el medio poroso El flujo debe ser lineal, viscoso, isotérmico, horizontal, viscosidad independiente de la presión, el fluido satura 100% al medio poroso.

Coeficientes de reparto

Fundamento teórico 

Cuando una sustancia se distribuye entre dos líquidos miscibles entre sí o ligeramente miscibles, la relación de las concentraciones de dicha sustancia en las dos fases será constante, independientemente de la cantidad de soluto que se disuelva o del volumen de líquido empleado

K (I)



¿Qué es? El Coeficiente de reparto/distribución es el cociente o razón entre las concentraciones de esa sustancia en las dos fases de la mezcla formada por dos disolventes inmiscibles en equilibrio



Donde k es el coeficiente de reparto, C1 la concentración de la sustancia en el primer solvente y C2 la concentración en el segundo solvente

Coeficiente de reparto (Kow) 

¿Qué mide? Este coeficiente es constante para una determinada temperatura y permite predecir la concentración final de soluto en las distintas fases

¿Qué es probable que ocurra si la sustancia química tiene…?

Alta K

Baja K

Mayormente hidrófobas

Mayormente hidrófila

Escasamente se disuelven en agua

Se disuelven bien en agua u otro solvente polar

Kd (I) 

¿Qué es? Coeficiente de distribución

Kd = Foc  Koc 

Donde Kd es el coeficiente de distribución; Foc es el porcentaje de carbono orgánico en el suelo y Koc es el coeficiente de adsorción en la materia orgánica del suelo

Como afecta el contenido de carbono orgánico en la distribución de contaminantes 

La adsorción de un contaminante al suelo se determina por el coeficiente de adsorción, Kd



La Kd de un contaminante es muy variable de un suelo a otro dependiendo % materia orgánica. Por ello se maneja el valor de Kd adaptado al % de materia orgánica = Koc que es más significativo



Para valores de materia orgánica < 0,5 a 1 % la adsorción por la fracción mineral es predominante

Distribución en profundidad de algunas propiedades del suelo

Kow (I) 

¿Qué es? El coeficiente de reparto octanol-agua de una sustancia, es el cociente o razón entre las concentraciones de esa sustancia en una mezcla bifásica formada por dos disolventes inmiscibles en equilibrio: n-octanol y agua



Donde c es la concentración de ese soluto en n-octanol y, análogamente [soluto] agua es la concentración en agua de esa misma sustancia

Kow (II)  ¿Qué mide? Mide la solubilidad diferencial de un soluto en esos dos disolventes ¿Qué es probable que ocurra si la sustancia química tiene…? Alta Kow Baja Kow

Probable

Poco probable

Bioacumulación

Movilidad

Bioconcentración Adsorción en suelo y sedimentos Movilidad

Solubilidad Biodegradación Metabolización Bioacumulación

Koc (I) 

¿Qué es? Coeficiente de adsorción en la materia orgánica del suelo

log Koc = 0 999  log Kow - 0,202 

Donde Kow es el reparto octanol/agua el cual es similar al reparto en la matriz del suelo y la materia orgánica

Koc (II) 

¿Qué mide? La afinidad de una sustancia química a su adsorción en suelo



¿Qué indica esta propiedad acerca de la sustancia química?  

Es probable su persistencia en el suelo El potencial de adsorción de la sustancia química por el suelo

Koc (III) ¿Qué es probable que ocurra si la sustancia química tiene…? Alta Koc Baja Koc Probable

Poco probable

Adsorción Acumulación Movilidad

Movilidad

Adsorción

IPL 

¿Qué es? Índice Potencial de Lixiviación

LP = (S • t1/2) / (Pv • Koc) 

En donde: LP: potencial de lixiviación (adimensional). S: solubilidad en agua (mg/l) t1/2: vida media (días) Pv: presión de vapor (Pa) Koc: coeficiente de adsorción (l/kg)

GUS (II) 

¿Qué mide? Estima el potencial de lixiviación hasta el momento de su degradación



GUS = log (t1/2)(4-log Koc)

Aplicaciones 

El valor de Kow de una sustancia está relacionado con su capacidad de adsorción o su potencial de bioconcentración en tejidos grasos

Coeficiente de retardo (R)  Velocidad

del contaminante = Va / R

r

R

= 1 + ( as/n) Kd

n

= porosidad

 Kd

= Coeficiente de distribución

Pruebas de infiltración

Infiltración - gráfica