Unidad 3. 3. Muestreo en suelos

El muestreo de suelos forma parte importante de la caracterización, es decir de la valoración cualitativa y cuantitativa de las muestras, por lo que es necesario conocer cómo se realiza un buen muestreo, la época idónea para realizarlo, los diversos tipos de muestra, en fin, una serie de puntos que se desglosaran a lo largo de este tema.

El primer punto que debe considerarse en cualquier proyecto ambiental es el muestreo, junto con el objetivo (Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC), 2007), es decir en la redacción de un objetivo se deben considerar los siguientes cuestionamientos:

·         ¿Qué vamos a muestrear?

·         ¿Qué se pretende encontrar?

·         ¿Qué se debe hacer?

·         ¿Cómo se debe hacer?

·         ¿Con que debo hacerlo?

Asimismo, se debe construir y determinar la metodología a emplear para el saneamiento del suelo. Recuerda que entre más información se tenga el objeto de estudio más elementos tienes para tomar una buena decisión.

Para llevar a cabo el muestreo se consideran los puntos y pasos siguientes:

1.   Realizar el muestreo antes o después de la época de lluvias. Esto con la finalidad de obtener valores reales ya que con la precipitación pluvial se diluyen o difunden los elementos y compuestos contenidos en el suelo. Se debe establecer un objetivo de muestreo.

2.   Considerar la frecuencia del análisis del suelo, se recomienda aproximadamente cada 2 o 3 años para analizar la fertilidad presente.

3.   Elaborar un mapa del área a analizar con la finalidad de que si se requiere repetir el muestreo sea en el mismo lugar, de lo contrario los valores no serán iguales.

4.   Determinar el número de muestras de acuerdo con la extensión de la contaminación.

5.   Cavar un hoyo de un metro por un metro para observar la estructura, tomando la primera muestra al ras del suelo, la siguiente a 30cm de profundidad y la última a 60cm aproximadamente. Son necesarias estas muestras a diversas distancias debido a que el suelo es poroso y posiblemente los nutrientes y la contaminación estén dispersos.

6.   De acuerdo con el área a estudiar es el número de muestras compuestas a tomar, según Fertilab. Este efecto se muestra en la siguiente tabla.

Tabla 1. Número de muestras en función de superficie de terreno a analizar.

Superficie	Número de muestras
< 2 hectáreas	8
2 – 5 hectáreas	12
5 – 10 hectáreas	16
10 – 25 hectáreas	20

Recolectar la muestra: al conjunto de estás muestras en ocasiones se le llama submuestra, la cual se colecta con la ayuda de una barrena o pala, preferentemente que sea de acero inoxidable y cuidando de no contaminar la muestra de la profundidad de 60cm con la de 30cm.

7.   Una vez colectadas todas las submuestras, se procede a preparar la muestra compuesta de la forma siguiente: combinar las submuestras perfectamente, una vez mezcladas hacer un círculo, posteriormente, tomar muestras utilizando el método de cuarteo diagonal, es decir, dividir estos círculos en cuartos y obtener la muestra de los extremos, realizar nuevamente está operación hasta tener un peso aproximado de 1kg. Para este paso es recomendable que las muestras sean secadas al sol, para facilitar el manejo.

8.   Al tener la muestra compuesta lista y seca, se procede a la identificación de estas, recuerda que este punto es fundamental, si no se etiquetan se corre el riesgo de confundir las muestras y en conclusión los valores serán totalmente erróneos.

Nota: la muestra se puede guardar en bolsas de plástico siempre y cuando se vayan a analizar de manera inmediata, de lo contrario, se deberán de almacenar en bolsas de papel, ya que de dejar las muestras en el plástico se van a enmohecer, es decir, se les formaran hongos que alteran los resultados. Las bolsas donde se van a guardar las muestras deben ser nuevas, libres de todo contaminante.

9.   Identificar las muestras con la siguiente información: nombre de la empresa contratada, nombre del muestreador, fecha del levantamiento de la muestra, nombre del lugar donde se lleva a cabo el muestreo, coordenadas, profundidad de la muestra, análisis que efectuara el laboratorio y observaciones.

10.  Identificar los medios de transporte del contaminante en dicha muestra.

11.  Enviar al laboratorio lo antes posible.

3. 3. 1. Toma y análisis de muestras en suelos.

El análisis de suelos proporciona una información sumamente importante ya que, al momento de tener los resultados, se puede diagnosticar lo que sucede en el suelo y así determinar, dependiendo el objetivo, si ese terreno es óptimo para sembrar o el suelo está contaminado y que elementos o compuestos se dan origen a la contaminación.

Al llegar la muestra al laboratorio, se deben anotar los datos más importantes de la etiqueta presente en la bolsa, en caso de que la información no sea clara o faltase, se preguntara a la persona que está proporcionando las muestras.

Los análisis pertinentes que se realizan en muestras de suelo son:

Análisis físicos.

·         Textura.

·         Color.

·         Consistencia.

·         Aireación.

·         Temperatura.

·         Densidad.

Análisis químicos

·         Conductividad eléctrica.

·         Acidez-alcalinidad.

·         Carbono orgánico total.

·         Capacidad de intercambio catiónico.

También existen los análisis denominados especiales y son los que nos indican si el suelo es apto para un cultivo específico. Por ejemplo, si se siembran zanahorias los requerimientos son diferentes que, si se van a sembrar jitomates, es decir estos estudios van dirigidos a conocer el porcentaje en específico de los siguientes elementos y compuestos existentes en el suelo, los cuales se mencionan a continuación:

·         Nitratos.

·         Amonio.

·         Cloruros.

·         Nitrógeno total.

·         Fósforo.

Cabe señalar que son los parámetros de manera ordinaria los que se realizan a las muestras de suelos, sin embargo, surge un punto importante: ¿Qué sucede con los suelos contaminados además de la caracterización antes mencionada?, ¿Cuáles serían las otras determinaciones?

Antes de mencionar las determinaciones para suelos contaminados, es importante mencionar que si existe o se sospecha que un suelo está contaminado, el muestreo se tendrá que realizar con las medidas de seguridad más estrictas, ya que, en un determinado caso, la vida del personal de muestreo corre el riesgo de contaminarse.

A continuación, se describen algunas medidas de seguridad que deberás tener en cuenta al realizar está acción. En primera instancia, deberás tomar en cuenta que las partes más importantes que debes proteger son ojos, manos y boca; esto con el fin de no dañar órganos vitales que te ayudarán a realizar tu muestra. Otras medidas de seguridad son: proteger las manos si se va a utilizar una cuerda para bajar o subir a pozos, cuevas, etc., utilizar lentes protectores para evitar que cualquier partícula entre a los ojos; además puedes utilizar un casco de protección de la cabeza de posibles golpes y caídas de objetos; utilizar mascarillas que evitaran dañar los pulmones. Además, deberás utilizar guantes, estos varían en composición de acuerdo con el uso que se les dará, por ejemplo, si vas a calentar tendrán que ser de asbesto, si vas a tomar muestras tendrán que ser de látex, si vas a cortar los guantes tendrán que ser de carnaza y, por último, otra las medidas de seguridad importante para salvaguardar los pies es el uso de zapatos industriales.

Ahora bien, la caracterización que se puede realizar al suelo que se presume contaminando se establece con el seguimiento de la NOM-021-SEMARNAT-2000, la cual establece las especificaciones de fertilidad, salinidad y clasificación de suelos, estudio, muestreo y análisis (Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica, 2010) y (SIMASO, 2012).

Por otro lado, se debe mencionar que, para conocer cuestiones de contaminación específica, se pueden determinar bajo otras normas oficiales, por ejemplo: para el muestreo de suelos, para la identificación y la cuantificación de metales y metaloides y manejo de la muestra, se utiliza la norma NMX-AA-132-SCFI-2006. A continuación, se describe, de forma general, el procedimiento a seguir para establecer este tipo de muestreo:

1.   Establecer el objetivo del muestreo.

2.   Elaborar un mapa del área contaminada.

3.   Identificar la distancia de la fuente de contaminación.

4.   Identificar los medios (agua, aire) del transporte de los contaminantes.

5.   Determinar el número de muestras de acuerdo con la extensión contaminada.

6.   Cavar un cuadrado para tomar la muestra.

7.   Recolectar la muestra.

8.   Preparar la muestra simple.

9.   Preservar la muestra.

10.  Identificar cada una de la muestra.

11.  Enviar al laboratorio.

A continuación, se mencionan las diferentes normas para el estudio específico de contaminantes en suelos:

·         Para la determinación de compuestos orgánicos volátiles (COV), incluyendo los hidrocarburos aromáticos e hidrocarburos alifáticos clorados, se deberán consultar las normas oficiales NOM-138-SEMARNAT/SS-2003, límites máximos permisibles de hidrocarburos en suelos y las especificaciones para su caracterización y remediación.

·         La norma NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004 establece criterios para determinar las concentraciones de remediación de suelos contaminados por arsénico, berilio, cadmio, cromo hexavalente, mercurio, níquel, plomo, selenio, talio y vanadio.

·         La NOM-133-SEMARNAT-2000 de protección ambiental para bifenilos policlorados.

·         La norma NOM-141-SCFI-2006: suelos – benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos (BTEX) por cromatografía de gases con detectores de espectrometría de masas, fotoionización o conductividad electrolítica – método de prueba.

·         Para la determinación de metales pesados como el arsénico, berilio, cromo hexavalente, cadmio, mercurio, níquel, plomo, selenio, talio y vanadio se debe consultar la NOM-141-SEMARNAT-2003, que establece el procedimiento para caracterizar los jales, así como las especificaciones y criterios para la caracterización y preparación del sitio, proyecto, construcción, operación y posoperación de presas de jales; además deberás consultar la NOM-008-SCFI-2002 para el Sistema General de Unidades de Medida.

3. 3. 2. Problemática principal de contaminantes en suelos.

La degradación en el suelo empieza desde la acumulación de sustancias no idóneas para este medio como puede ser basura, fertilizantes, pesticidas, acumulación de productos derivados de las industrias, el uso de solventes, los derrames de petróleo, el desecho de pilas y bacterias que contaminan el suelo con metales pesados como el mercurio, cromo, cadmio y otros. Cada uno de estos contaminantes contribuyen a la contaminación del suelo y el agua, convirtiéndose en una problemática principal de contaminación en los suelos porque provoca la destrucción y el deterioro para estos medios. Todo esto tiene varias fuentes generadoras, desde las actividades propias del ser humano hasta el mismo hombre con sus descuidos, como el generar y tirar la basura sin aplicar la separación de residuos.

Otra de las problemáticas se da cuando la basura es arrojada al aire libre ya que está empieza a generar olores desagradables, líquidos tóxicos llamados lixiviados y gases tóxicos como el metano , el cual se considera uno de los gases de invernadero. Cuando la basura empieza a descomponerse se fermenta y bacterias, hongos y otros microorganismos patógenos indeseables para el suelo proliferan, lo cual provoca la infertilidad en este medio. De la misma manera, origina contaminación en el medio acuoso debido a la permeabilidad que presenta el suelo afectando a las aguas superficiales y mantos freáticos, lo que a su vez ocasiona problemas en los ciclos naturales biogeoquímicos en cada uno de los medios.

Cabe mencionar que existen dos tipos de residuos, los biodegradables y los no biodegradables. El primer grupo se degrada de manera rápida, mientras que el segundo se degrada de una manera muy lenta y no puede ser descompuesta de manera natural, tales como: recipientes de plástico, aluminio, vidrio, pañales desechables y otros. A los productos que no está clasificados en ninguno de estos tipos de residuos se les denomina basura.

Es importante mencionar que, en el suelo, de manera natural, se encuentran bacterias y hongos que ayudan a la degradación de las hojas que cumplen su ciclo y caen formando en su descomposición dióxido de carbono, sales de nitrógeno y de otros minerales, los cuales se absorben con el agua presente en el suelo y a su vez nutren las raíces de las plantas formando parte de la cadena alimenticia de todos los seres vivos.

Lo anterior no ocurre con la basura no biodegradable, sino que se acumulan sobre el suelo produciendo erosión hasta la flora y en consecuencia la fauna al no tener forma de alimentarse desaparece.

Otros problemas de afectación a este medio son los incendios forestales, los cuales en ocasiones son causados de manera intencional y en algunas otras por las condiciones climatológicas debido a las altas temperaturas. Los incendios provocan perdidas de casi 8,000 hectáreas, según Villalobos, Retana, Acuña e Instituto Meteorológico Nacional Gestión de Desarrollo (2015). La Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) establece un tiempo de generación del suelo afectado por los incendios de 10 a 50 años aproximadamente.

De acuerdo con lo anterior, la contaminación del suelo provoca la pérdida del recurso natural (Universidad de Alicante, 2009), ya que los contaminantes pueden llegar a afectar a tal grado que sea irreversible la remediación dl suelo, produciendo zonas totalmente áridas y sin vida de flora y fauna lo cual provoca un riesgo ambiental.

Es importante mencionar que otra de las problemáticas del suelo son las referentes a las actividades que apoyan a la sobrevivencia del ser humano, las cuales afectan seriamente al suelo ya que cada año se pierden alrededor de 2000 mil millones de áreas de cultivo, pastoreo, etc.

Los contaminantes están afectando el paisaje y alterando el medio ya sea por residuos, vertidos, derrames y otros. Además de esto se presentan problemáticas como la deforestación por la tala de árboles que están costando miles de especies en extinción, aproximadamente el 60% de las selvas, el 25% de mamíferos, 11% de aves de acuerdo con la información (Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC), 2007). Aunado a lo anterior la salud del ser humano se está mermando de una forma tal que de acuerdo a las estadísticas del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI)(2015), los índices de cáncer van en aumento, reportándose alrededor de 7000 cada año, de los cuales el 80% se dan en países de economía emergente; así que el 92% es el porcentaje de mortandad en estos casos de cáncer, siendo la leucemia la principal causa de muerte en la población infantil, siete mexicanos mueren cada hora a causa de algún tipo de cáncer.

Por lo anterior, se debe hacer conciencia y no solo esperar a que autoridades lo hagan, es labor de futuros profesionistas, docentes comprometidos en este ámbito y sociedad en general, estar informados de la problemática de la contaminación en diversos medios (agua, suelo y aire) para que juntos se tomen acciones para cuidar el planeta.

3. 3. 3. Depuración de suelos

La rehabilitación y cuidado del suelo no es tarea fácil debido a que se presentan diversos factores que dificultan la habilitación del medio terrestre. En estado deteriorado o contaminado, la rehabilitación empieza desde la conciencia por parte del ser humano. Otra problemática para la rehabilitación es la explosión demográfica, diversos factores que contaminan el suelo y posteriormente el proceso natural de deterioro por cuestiones climatológicas.

Ilustración 1. Suelo seco.

En los últimos años se ha optado por reutilizar los suelos contaminados ya que en años anteriores solo se pensaba en destruirlos, pero ahora se tiene un avance en cuestiones tecnológicas que permiten el uso de este medio. Según el Departamento de Edafología y Química Agrícola (2012), existen dos formas de remediación de suelos: la técnica de aislamiento de la contaminación y las metodologías de descontaminación. A continuación, revisaras la diferencia que existe entre estas y, de acuerdo con su naturaleza, como se clasifican.

La técnica de aislamiento trata principalmente de que el contaminante se incomunique completamente para evitar la difusión de los compuestos que dañen las diversas capas del suelo, esto se realiza principalmente en vertederos sellados y destinados para esta acción, además que son in situ, es decir en la fuente de origen, evitando la extracción del suelo contaminado. Está es una técnica barata, sin embargo, con el tiempo los recipientes van presentando riesgo debido a que se van ocasionando rupturas en el material, por lo que contaminan las capas profundas del suelo y en ocasiones llegan a contaminar las aguas freáticas, las cuales se encuentran a grandes profundidades, que una vez que se extraen y se detecta un punto de contaminación cercano, deberán purificarse con alguna de las metodologías.

Las técnicas de descontaminación utilizadas son cinco:

ü Tratamiento fisicoquímico.

ü Tratamiento químico.

ü Tratamiento electroquímico.

ü Tratamiento térmico.

ü Tratamiento biológico (biorremediación)

Estas técnicas se pueden aplicar por su funcionalidad en tratamientos:

·         In situ. Refiriéndose al punto de contaminación, es una técnica muy usada debido al bajo costo que presenta.

·         On site. También se realiza en el lugar donde se presenta la contaminación, pero en comparación con la anterior, aquí se extrae el suelo, haciendo uso de transportación para retirar la contaminación, es poco utilizada por sus altos costos.

·         Ex situ. También llamado off site donde el suelo es extraído y tratado en instalaciones destinadas a la recuperación. Dichos servicios deben estar cercanos a la fuente de contaminación porque de lo contrario, el costo aumenta considerablemente ya que las unidades móviles que se encargan de trasladar estas sustancias deben cumplir ciertos requisitos legale para tal efecto.

Los métodos de descontaminación destruyen a los contaminantes o los cambian de tal manera que no sean de alto riesgo para el medio en que se encuentran, es importante mencionar que la selección de un tratamiento depende principalmente del contaminante que esté presente en el suelo.

A continuación, se explican estos tratamientos de remediación, los cuales pueden ser físicos, químicos y biológicos.

Los tratamientos fisicoquímicos se subdividen en:

a)  Extracción. Es un método empleado in situ, sin embargo, se realiza cuando el suelo presenta una permeabilidad bastante considerable para que se pueda ejecutar el transporte del contaminante, el cual puede ser por un fluido como el aire que recibe el nombre de arrastre o con el uso del agua, llamado también lavado. Una vez que el contaminante ha sido arrastrado al depósito donde se obtuvo, se procede a utilizar alguna metodología para la depuración según sea el contaminante que contenga el suelo.

b)  Estabilización o solidificación. Consiste en agregar partículas en estado sólido, por ejemplo: polímeros, cementos y otros compuestos que contribuyan a la estabilización.

c)  Vitrificación. El suelo es calentado por medio de la electricidad fundiendo está masa evitando la fuga de lixiviados.

d)  Electromigración. Se encuentra dentro de los tratamientos fisicoquímicos. La electromigración es la separación de los iones que componen a los contaminantes, a través de un campo eléctrico, donde cada electrodo va a atraer al contaminante según la naturaleza, es decir el electrodo negativo atraerá a los iones y el electrodo positivos a los iones negativos.

e)  Térmico. Se encuentra dentro de los tratamientos fisicoquímicos y se realiza a altas temperaturas, teniendo como principal función quemar el contaminante. El incinerador es el método más empleado para este fin.

El tratamiento biológico denominado biorremediación, actualmente tiene una gran aceptación a los bajos impactos ambientales que presenta, como es en cuestión de la generación de residuos y emisiones a la atmósfera; sin embargo, el uso de microorganismos (bacterias, levaduras, enzimas, algas, etc.) obedece a cuestiones de cuidado en el aspecto de contar con las condiciones óptimas (temperatura, pH, oxígeno presente en el suelo, concentración de contaminantes, nutrientes) para su reproducción y el aislamiento del organismo que deberá de regenerar el suelo contaminado ya que no todos los microorganismos son para todo tipo de contaminación, haciendo de este tratamiento un poco lenta la recuperación de los suelos (Departamento de Edafología y Química Agrícola, 2012).

Dentro de los tratamientos biológicos se encuentra la fitorremediación, en la cual se utiliza alguna planta específica según sea el contaminante, para posteriormente eliminar contaminantes a bajas concentraciones. Como ejemplos tenemos el lirio acuático, los diversos álamos, lentejilla acuática, etc.

Por lo tanto, para determinar que metodología es la correcta en lo que se refiere a la descontaminación del suelo, es necesario considerar lo siguiente:

a)  Tomar en cuenta que cada suelo es diferente en cuestión de propiedades físicas, químicas y biológicas.

b)  Conocer la procedencia de la contaminación, es decir, la fuente generadora.

c)  Estudiar el entorno, considerando que tipo de industrias o actividades se realizan alrededor, las cuales producen los contaminantes.

d)  Saber que contaminantes están presentes en el suelo, si son orgánicos y/o inorgánicos.

e)  Realizar la caracterización correspondiente en el suelo para tener el valor de los contaminantes y así saber en qué concentración se encuentran estos.

f)    Conocer el impacto ambiental sobre algún otro medio (acuático o aéreo).

g)  Conocer si estos contaminantes están afectando la salud humana.

h)   Seleccionar el (los) método(s) óptimos a utilizar para depurar la zona contaminada, sin olvidar considerar ventajas, desventajas, beneficios y costos.