Contaminación del suelo

¿Qué es la contaminación del suelo?

La contaminación del suelo es su degradación química o física que afecta sus funciones ecológicas y su utilidad antrópica. Cuando los suelos están contaminados se producen desequilibrios que afectan negativamente la vida en el ecosistema.

Las características físico-químicas del suelo determinan los mecanismos de interacción con los contaminantes. Su carácter de matriz porosa variable en composición, incluyendo una fase gaseosa y otra líquida, permite la retención de contaminantes.

Entre las causas de contaminación del suelo está el manejo inadecuado de desechos sólidos, líquidos y gaseosos, urbanos e industriales. Los desperdicios arrojados al suelo o los efluentes vertidos en él incorporan gran cantidad de contaminantes y la lluvia ácida causa su acidificación.

Las actividades mineras y petroleras provocan la degradación física y química del suelo. En este sentido, uno de los mayores problemas es la contaminación del suelo por metales pesados.

Por otra parte, las actividades agrícolas también deterioran los suelos por el uso excesivo de agroquímicos y de maquinaria agrícola. Los fertilizantes y plaguicidas afectan las poblaciones de microorganismos del suelo y las plantas.

Los contaminantes más comunes del suelo son los metales pesados, agroquímicos, sales, desechos sólidos, desechos orgánicos y contaminantes biológicos. Estos contaminantes provocan contaminación química, física, biológica, térmica y visual de los suelos.

Esta contaminación causa problemas de salud pública cuando se consumen plantas y agua contaminada. De igual forma, se degrada el paisaje y se causan enormes pérdidas económicas.

Características de la contaminación del suelo

– Contaminantes. Incluyen un amplio espectro de sustancias, como productos químicos industriales, metales pesados, pesticidas, herbicidas, residuos de vertederos, productos petrolíferos y otros desechos sólidos.

– Origen. Puede ser tanto natural como antropogénico (agricultura intensiva, actividades mineras y petroleras, vertederos de basura, actividades industriales, etc.).

– Movimiento y transporte. Estos contaminantes pueden moverse y transportarse por el suelo por procesos como la lixiviación (filtración de sustancias), la erosión, el transporte por agua subterránea y la volatilización.

– No biodegradables. Algunos contaminantes del suelo pueden persistir durante largos períodos, es decir, pueden permanecer en el medio ambiente durante décadas o incluso siglos sin descomponerse o degradarse fácilmente.

– Impacto ambiental. Puede generar impactos graves en el medio ambiente, incluida la degradación del suelo, la pérdida de biodiversidad, la contaminación del agua subterránea y aguas superficiales, así como la contaminación del aire debido a la liberación de gases tóxicos.

– Riesgo para la salud humana. Representa riesgos para la salud humana por inhalación de vapores tóxicos, ingestión de alimentos contaminados o contacto directo con suelo contaminado. Estos riesgos incluyen enfermedades respiratorias, cáncer, problemas neurológicos, trastornos del desarrollo y otros problemas de salud.

Causas de la contaminación del suelo

• Actividad minera y petrolera
  • Minería. La actividad minera es una de las más negativas para los suelos, ya que destruye la capa vegetal y la estructura del mismo. Agrega contaminantes sumamente tóxicos al suelo. Por ejemplo, la minería del oro contamina los suelos y cuerpos de agua con mercurio y arsénico.
  • Petróleo. Los lodos residuales derivados de la extracción de hidrocarburos son un grave problema de contaminación. Su composición incluye metales pesados (cadmio, mercurio), hidrocarburos y otros compuestos. Algunas técnicas modernas, como la fractura hidráulica (fracking), aumentan aún más el grado de contaminación. El fracking consiste en romper la roca en estratos inferiores liberando gas y petróleo atrapados. En este proceso se agregan más de 600 sustancias químicas que contaminan el suelo y el agua.
• Agricultura y cría
  • Agroquímicos. En la agricultura, especialmente la intensiva de monocultivo, se emplea gran cantidad de pesticidas y fertilizantes. Los plaguicidas incluyen herbicidas, insecticidas, fungicidas, bactericidas, entre otros. Los insecticidas y herbicidas en muchos casos contaminan los suelos con componentes activos residuales. Los fertilizantes agregan nitritos, nitratos, y los fertilizantes fosfatados son fuente de cadmio. El exceso de fertilizantes químicos puede provocar acidez en los suelos y desbalances en las poblaciones de microorganismos.
  • Agua de riego. El agua de riego es la causa principal de salinización de los suelos por su contenido de sales. Adicionalmente, mediante el agua de riego el suelo puede contaminarse con microorganismos o metales pesados.
  • Derrames de combustible. La agricultura contamina el suelo por el uso de maquinaria, que representa una amenaza de derrames de combustibles y aceites.
• Desechos industriales
  • Directos. Los efluentes arrastran al suelo metales pesados, solventes, detergentes y otras sustancias químicas peligrosas. Por ejemplo, el cadmio es un contaminante muy común generado por la industria de baterías de níquel-cadmio, en la de plásticos PVC o en la industria metalúrgica y electrónica.
  • Indirectos. Las emisiones de gases precursores, como óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y dióxido de carbono, provocan la lluvia ácida. Esto ácidos, al llegar al suelo, modifican su pH y producen su acidificación. La quema de carbón en las centrales termoeléctricas produce CO2 (principal gas de efecto invernadero) y otros contaminantes. Por ejemplo, la quema de carbón es una fuente importante de mercurio que por deposición contamina el suelo.
• Desechos urbanos. Los desechos sólidos y efluentes urbanos son fuente de todo tipo de contaminantes que llegan al suelo por su mal manejo. Los rellenos sanitarios incorporan al suelo enormes cantidades de desechos plásticos, baterías, desechos orgánicos, metales, aparatos electrónicos, entre otros.

• • Tráfico automotor. La quema de combustibles fósiles es una fuente de contaminación del suelo por deposición, siendo muy grave cuando incluye gasolina con plomo.
• Prácticas de ingeniería inadecuadas. Algunas obras de ingeniería alteran los ecosistemas causando degradación de los suelos. Por ejemplo, un terraplén, carretera o vía férrea puede cortar el flujo de agua hacia un área o incrementarla. Si se corta la escorrentía del agua hacia el suelo, este puede secarse y erosionarse o incrementar la concentración de sales. Si se evita la salida del agua, el suelo se inundará y sufrirá procesos de anoxia y oxidación.

Tipos de contaminación del suelo

• Contaminación química. Es la principal forma de contaminación del suelo. Consiste en la incorporación de sustancias químicas que degradan su calidad. Las sustancias químicas afectan la estructura del suelo (por ejemplo, los derrames petroleros o los diluyentes empleados en el fracking). Los plaguicidas y fertilizantes pueden ser tóxicos para las plantas y el ser humano, y afectar los microorganismos. Un ejemplo de los procesos químicos involucrados en la contaminación química de suelos es la acidez. Cuando se agregan al suelo sustancias con actividad del ion hidronio, baja el pH del suelo y se liberan iones metálicos tóxicos.
• Contaminación física. Hay contaminación física del suelo cuando se agregan materiales contaminantes o se altera su estructura. En el primer caso, son los depósitos de desechos sólidos en el suelo, como basura o escombros. En el segundo, el fenómeno más evidente es la compactación. Esta puede ocurrir por el pisoteo animal en la actividad ganadera o por la acción de maquinaria. En el caso agrícola, el uso excesivo de maquinaria altera la estructura del suelo y afecta su fertilidad física. Esto sucede cuando se realizan numerosos pases de rastra, que pulverizan el suelo. Cuando se realizan múltiples pases de arado a profundidad constante se produce el llamado piso de arado, que es una capa compacta de suelo. En el primer caso, se promueve la erosión del suelo, y en el segundo, se disminuye la infiltración.
• Contaminación biológica. El agua contaminada, por riego, efluentes urbanos o inundaciones, introduce al suelo diversos patógenos. Los mismos pueden afectar plantas, animales o al ser humano. Por ejemplo, las aguas negras arrastran coliformes fecales y otros patógenos, y una inundación puede arrastrar lodos contaminados con nematodos patógenos de plantas.
• Contaminación térmica. El aumento de la temperatura del suelo afecta los organismos del suelo porque influye en su humedad y oxigenación. Estos incrementos de temperatura pueden ser ocasionados por efluentes de elevada temperatura o por efecto del calentamiento global.
• Contaminación visual. Las acumulaciones de basura y escombreras en el suelo causan un impacto visual negativo que trae consecuencias desde psicológicas hasta económicas.

Consecuencias de la contaminación del suelo

Ecológicas

• Biodiversidad. En el suelo conviven sistemas radicales, bacterias, hongos, protozoos, nematodos, insectos y mamíferos subterráneos, en complejas relaciones antagónicas y simbióticas. Hoy día se ha evidenciado la interrelación entre raíces de árboles y hongos (micorrizas) en mutuo beneficio que pueden comunicar sistemas radicales de distintos árboles. Los hongos micorrízicos de este complejo sistema son muy susceptibles a la contaminación del suelo.
• Ciclos biogeoquímicos y biofiltro. El suelo interviene en los ciclos biogeoquímicos del carbono, del nitrógeno, del fósforo y de la materia orgánica. Precisamente por este papel en los ciclos biogeoquímicos, el suelo cumple función como biofiltro, al procesar y degradar distintas sustancias. Los suelos tienen la capacidad de filtrar decenas de miles de kilómetros cúbicos de agua cada año. La contaminación puede alterar esta capacidad de autodepuración y afectar el medio ambiente.

Antrópicas

• Reducción de la producción agrícola y pecuaria. La pérdida de fertilidad del suelo o su toxicidad por la contaminación, reduce la producción agrícola y pecuaria. Los principales problemas son la acidificación, la salinidad y la desertificación de los suelos. Se calcula que más del 70% de los suelos del mundo están afectados o amenazados por estos procesos.
• Contaminación del agua potable. Los suelos contaminados afectan las fuentes de aguas superficiales y subterráneas por arrastre, infiltración o lixiviación. Los metales pesados, residuos de plaguicidas, fertilizantes y otras sustancias químicas terminan arrastrados hacia las fuentes de agua. Los agroquímicos causan eutrofización al incorporar exceso de nutrientes al agua y promover explosiones poblacionales de algas y plantas acuáticas. Esto reduce el oxígeno disuelto provocando la muerte de gran cantidad de especies acuáticas. Los metales pesados y otras sustancias que llegan al agua son tóxicos para los animales y el ser humano.
• Salud pública. Los suelos contaminados pueden afectar la salud pública de distintas formas, como la acumulación de basura. Son foco de enfermedades transmitidas por vectores que se desarrollan en los desechos. Cuando hay contaminación por metales pesados, estos se trasladan a las plantas y de ahí al ser humano. Por ejemplo, suelos de cacaotales contaminados por cadmio, trasladan por absorción este metal pesado al cacao y de ahí al chocolate. Una exposición prolongada al cadmio puede provocar serios problemas renales y digestivos en humanos. También puede causar desmineralización del sistema óseo y producir osteoporosis.
• Degradación del paisaje. Un suelo degradado por la pérdida de sus características naturales degrada a su vez el paisaje del que forma parte. En este sentido, es factor de contaminación visual, afectando las actividades turísticas y recreativas.
• Pérdida de valor económico. La contaminación del suelo hace que este pierda valor económico. Esto puede ser por la pérdida de fertilidad en suelo agrícola o degradación del paisaje, afectando el turismo.

Ejemplos de lugares con contaminación del suelo

• Contaminación petrolera en Ecuador. La empresa Petroecuador ha recibido duras críticas por contaminación de suelos y aguas en zonas de explotación petrolera en el oriente de Ecuador. La contaminación se presentó por el uso de presas de crudo alrededor de los pozos de perforación. Estas presas albergaban desechos tóxicos cubiertos únicamente por una capa de tierra. Los contaminantes se mezclaron con el suelo por gravedad y rebosaron las presas, contaminando las fuentes de agua. Se han implementado medidas de contención y biorremediación. Para esto se aplicaron revestimientos impermeables y redes de drenaje para recuperar las aguas de escorrentía contaminadas. Luego se excavaron las presas y el suelo extraído se esparció en biopilas, a las cuales se le inocularon cepas de bacterias biodegradantes. Estas pilas fueron aireadas y regadas periódicamente. De esta forma, fue posible tratar con éxito 140.000 toneladas de suelo en 35 sitios contaminados.
• Relleno sanitario de El Carrasco (Bucaramanga, Colombia). Este relleno sanitario comenzó a funcionar en 1978 como vertedero a cielo abierto, y en 1985 se transformó en relleno sanitario. En este sitio se depositan aproximadamente 900 toneladas de basura por día provenientes de 13 municipios. El mal manejo del relleno sanitario ocasionó la contaminación de los suelos tanto del sitio como de las áreas cercanas. Los contaminantes se desplazaron por escorrentía y lixiviación, afectando los suelos y fuentes de agua. Además, la existencia de este relleno en el área ha ocasionado la degradación del paisaje. En 2019 se inició el proceso de cierre definitivo, dado que sobrepasó su vida útil.
• Caño Mánamo (Delta Amacuro, Venezuela). Este es un interesante caso de contaminación de suelos por una obra de ingeniería contraproducente. Se trata de uno de los grandes cursos de agua del delta del río Orinoco. En 1966, la Corporación Venezolana de Guayana decidió construir un dique-carretera. La idea era impedir la inundación de los suelos para emplearlos en la agricultura. Los resultados fueron absolutamente contraproducentes por desconocer la dinámica ecológica de los suelos del área. Al reducir el flujo de agua dulce por el caño, el agua salada del mar penetró al interior y los suelos secos y aireados se acidificaron. Los suelos de la zona presentan arcillas expansibles que, al secarse, se agrietaron afectando la estructura. En los horizontes profundos existen piritas sulfurosas que al entrar en contacto con el aire formaron ácido sulfúrico. Todo esto representó una tragedia ecológica y social, ya que se vieron afectados los indígenas warao, tradicionales habitantes del delta.
• Otros ejemplos. Alrededor del mundo abundan los ejemplos de contaminación del suelo: en Nevada (EE.UU.), los experimentos nucleares de los 50 degradaron extensas zonas del estado, inutilizándolas. En Chernóbil (Ucrania), los suelos aún no pueden utilizarse para la agricultura. En China, las actividades industriales intensivas contaminan los suelos y las aguas.

Soluciones a la contaminación del suelo

• Preventivas
  • Agricultura ecológica. Para reducir la contaminación del suelo es necesario implementar una agricultura más amigable con el ambiente. Se requiere disminuir el uso de agroquímicos y un uso menos intensivo de maquinaria agrícola. La agricultura orgánica y la mínima labranza son alternativas que reducen la contaminación del suelo.
  • Control de desechos. Para evitar la contaminación del suelo es fundamental reducir los desechos que llegan al mismo. Para esto se deben implementar sistemas integrados de manejo de residuos sólidos, control de efluentes urbanos e industriales y de emisión de gases industriales.
• Restauración. Existen métodos para degradar contaminantes en el suelo que varían dependiendo del tipo de suelo y naturaleza de la sustancia contaminante. En algunos casos, estos procedimientos se realizan in situ, aplicándolos al suelo en su ubicación natural. Otro enfoque son los métodos ex situ, que requieren trasladar el suelo para ser procesado en sitios adecuados. Sin embargo, el traslado del suelo es limitado a casos muy concretos, debido a su costo y dificultades logísticas.
  • Restauración química. Consiste en aplicar ciertas sustancias químicas que degradan los contaminantes o neutralizan su efecto. Por ejemplo, la catálisis química, basada en sustancias oxidantes (peróxido de hidrógeno o permanganato de potasio). Un ejemplo de neutralización es el empleo de cal agrícola para corregir la acidez del suelo. También la incorporación de materia orgánica al suelo favorece la recuperación de su estructura y la actividad biológica.
  • Restauración biológica o biorrecuperación. En los casos de contaminación por petróleo se emplean bacterias y hongos capaces de degradar hidrocarburos. Ante la contaminación de suelos con metales pesados, se emplea la fitorremediación o fitocorrección. Para esto se utilizan especies de plantas tolerantes a metales pesados, como la especie Alyssum murale, que es hiperacumuladora de níquel. Se cosechan las plantas y se extraen los metales (fitoextracción), o las plantas degradan los metales en su metabolismo (fitodegradación). También puede emplearse el criterio de fitoestabilización al sembrarse plantas que simplemente retienen los metales.
  • Restauración física. Un enfoque es recoger los desperdicios arrojados o acumulados en el suelo. Por ejemplo, erradicar un vertedero o retirar escombros. En el caso de metales pesados, se emplean barreras de contención para evitar su movilidad. Para contaminantes volátiles, como hidrocarburos ligeros o disolventes no clorados, puede ser suficiente airear el suelo con el arado. Otra opción es construir pozos de extracción de aire para acilitar la evaporación del contaminante. Los contaminantes también pueden extraerse mediante electricidad (electrocinética). Se introducen electrodos en el suelo y se genera una corriente eléctrica de baja intensidad que precipita los contaminantes.

Referencias

1. Alonso, R. Proyecto de recuperación de suelos contaminados por hidrocarburos. Proyecto de fin de carrera. Escuela Técnica Superior de Ingeniería, Universidad Autónoma de Barcelona.
2. Brookes, P.C. The use of microbial parameters in monitoring soil pollution by heavy metals. Biology and Fertility of Soils.
3. Diéz, F.J. Fitocorrección de suelos contaminados con metales pesados: Evaluación de plantas tolerantes y optimización del proceso mediante prácticas agronómicas. Departamento de Edafoloxía e Química Agrícola, Universidad de Santiago de Compostela.
4. Duxbury, T. Ecological Aspects of Heavy Metal Responses in Microorganisms. Advances in Microbial Ecology.
5. Mirsal, I.A. Soil pollution. Origin, Monitoring & Remediation. Springer.