La contaminación del suelo , la polución del suelo o la contaminación de la tierra como parte de la degradación de la tierra es causada por la presencia de sustancias químicas xenobióticas (creadas por el hombre) u otra alteración en el entorno natural del suelo. Por lo general, es causada por la actividad industrial, los productos químicos agrícolas o la eliminación inadecuada de los desechos . Los productos químicos más comunes involucrados son los hidrocarburos de petróleo , los hidrocarburos aromáticos polinucleares (como el naftaleno y el benzo(a)pireno ), los disolventes , los pesticidas, el plomo y otros metales pesados . [1] La contaminación está correlacionada con el grado de industrialización y la intensidad de la sustancia química. La preocupación por la contaminación del suelo se debe principalmente a los riesgos para la salud, al contacto directo con el suelo contaminado, al vapor de los contaminantes o a la contaminación secundaria de los suministros de agua dentro y debajo del suelo. [2] El mapeo de los sitios de suelo contaminado y las limpiezas resultantes son tareas costosas y que requieren mucho tiempo, y requieren experiencia en geología , hidrología , química , modelado informático y SIG en contaminación ambiental , así como una apreciación de la historia de la química industrial. [3]
En América del Norte y Europa occidental se conoce mejor la extensión de las tierras contaminadas , y muchos de los países de estas zonas cuentan con un marco jurídico para identificar y abordar este problema ambiental. Los países en desarrollo tienden a estar menos regulados, a pesar de que algunos de ellos han experimentado una industrialización significativa .
La contaminación del suelo puede ser causada por lo siguiente (lista no exhaustiva):
Los productos químicos más comunes involucrados son hidrocarburos de petróleo , solventes , pesticidas, plomo y otros metales pesados .
Cualquier actividad que conduzca a otras formas de degradación del suelo ( erosión , compactación , etc.) puede empeorar indirectamente los efectos de la contaminación, haciendo que la remediación del suelo sea más tediosa.
La deposición histórica de cenizas de carbón utilizadas para calefacción residencial, comercial e industrial, así como para procesos industriales como la fundición de minerales , fue una fuente común de contaminación en áreas que se industrializaron antes de 1960 aproximadamente. El carbón concentra naturalmente plomo y zinc durante su formación, así como otros metales pesados en menor grado. Cuando se quema el carbón, la mayoría de estos metales se concentran en las cenizas (la principal excepción es el mercurio). Las cenizas y escorias de carbón pueden contener suficiente plomo para calificar como un " residuo peligroso característico ", definido en los EE. UU. como que contiene más de 5 mg/L de plomo extraíble utilizando el procedimiento TCLP . Además del plomo, las cenizas de carbón generalmente contienen concentraciones variables pero significativas de hidrocarburos aromáticos polinucleares (HAP; por ejemplo, benzo(a)antraceno, benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno, benzo(a)pireno, indeno(cd)pireno, fenantreno, antraceno y otros). Se sabe que estos HAP son carcinógenos humanos y las concentraciones aceptables de los mismos en el suelo suelen rondar los 1 mg/kg. Las cenizas y escorias de carbón se pueden reconocer por la presencia de granos blanquecinos en el suelo, suelo heterogéneo gris o (escoria de carbón) granos vesiculares y burbujeantes del tamaño de guijarros.
Los lodos de depuradora tratados , conocidos en la industria como biosólidos , han generado controversia como " fertilizante ". Como son el subproducto del tratamiento de aguas residuales, generalmente contienen más contaminantes, como organismos, pesticidas y metales pesados, que otros suelos. [4]
En la Unión Europea, la Directiva sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas permite que los lodos de depuradora se pulvericen sobre el terreno. Se espera que el volumen se duplique hasta alcanzar las 185.000 toneladas de sólidos secos en 2005. Este material tiene buenas propiedades agrícolas debido a su alto contenido de nitrógeno y fosfato . En 1990/1991, se pulverizó el 13% del peso húmedo sobre el 0,13% del terreno; sin embargo, se espera que esta cifra se multiplique por 15 en 2005. [ necesita actualización ] Los defensores [ ¿ quiénes? ] dicen que es necesario controlar esto para que los microorganismos patógenos no entren en los cursos de agua y para garantizar que no haya acumulación de metales pesados en la capa superficial del suelo. [5]
Un pesticida es una sustancia que se utiliza para matar una plaga. Un pesticida puede ser una sustancia química, un agente biológico (como un virus o bacteria), un antimicrobiano, un desinfectante o un dispositivo utilizado contra cualquier plaga. Las plagas incluyen insectos, patógenos de plantas, malezas, moluscos, aves, mamíferos, peces, nematodos (gusanos redondos) y microbios que compiten con los humanos por el alimento, destruyen propiedades, se propagan o son vectores de enfermedades o causan molestias. Aunque el uso de pesticidas tiene beneficios, también tiene desventajas, como la posible toxicidad para los humanos y otros organismos. [6] [7]
Los herbicidas se utilizan para matar las malas hierbas, especialmente en pavimentos y vías férreas. Son similares a las auxinas y la mayoría son biodegradables por las bacterias del suelo. Sin embargo, un grupo derivado del trinitrotolueno (2:4 D y 2:4:5 T) tiene la impureza dioxina, que es muy tóxica y causa la muerte incluso en bajas concentraciones. Otro herbicida es el Paraquat . Es altamente tóxico pero se degrada rápidamente en el suelo debido a la acción de las bacterias y no mata la fauna del suelo. [8]
Los insecticidas se utilizan para eliminar las plagas que dañan los cultivos. Los insectos dañan no sólo los cultivos en pie, sino también los almacenados, y en los trópicos se calcula que un tercio de la producción total se pierde durante el almacenamiento de alimentos. Al igual que con los fungicidas , los primeros insecticidas utilizados en el siglo XIX eran inorgánicos, por ejemplo, el verde de París y otros compuestos de arsénico . La nicotina también se ha utilizado desde 1690. [9]
Actualmente existen dos grupos principales de insecticidas sintéticos:
1. Los organoclorados incluyen el DDT , la aldrina , la dieldrina y el BHC. Son baratos de producir, potentes y persistentes. El DDT se utilizó a gran escala desde la década de 1930, con un pico de 72.000 toneladas utilizadas en 1970. Luego, su uso disminuyó a medida que se comprendieron los efectos ambientales nocivos . Se encontró en peces y aves en todo el mundo e incluso se descubrió en la nieve de la Antártida . Es solo ligeramente soluble en agua, pero es muy soluble en el torrente sanguíneo. Afecta los sistemas nervioso y endocrino y hace que las cáscaras de los huevos de las aves carezcan de calcio, lo que hace que se rompan fácilmente. Se cree que es responsable de la disminución del número de aves rapaces como los águilas pescadoras y los halcones peregrinos en la década de 1950; ahora se están recuperando. [10] Además de aumentar la concentración a través de la cadena alimentaria, se sabe que entra a través de membranas permeables, por lo que los peces lo obtienen a través de sus branquias. Como tiene una baja solubilidad en agua, tiende a permanecer en la superficie del agua, por lo que los organismos que viven allí son los más afectados. El DDT encontrado en peces que formaban parte de la cadena alimentaria humana causó preocupación, pero los niveles encontrados en los tejidos del hígado, los riñones y el cerebro fueron inferiores a 1 ppm y en la grasa fueron de 10 ppm, que estaban por debajo del nivel que probablemente causaría daño. Sin embargo, el DDT fue prohibido en el Reino Unido y los Estados Unidos para detener su mayor acumulación en la cadena alimentaria. Los fabricantes estadounidenses siguieron vendiendo DDT a los países en desarrollo, que no podían permitirse los costosos productos químicos de reemplazo y que no tenían regulaciones tan estrictas que regulasen el uso de pesticidas. [11]
2. Los organofosforados , como el paratión , el metilparatión y otros 40 insecticidas, están disponibles en todo el país. El paratión es altamente tóxico, el metilparatión lo es menos y el malatión se considera generalmente seguro, ya que tiene baja toxicidad y se descompone rápidamente en el hígado de los mamíferos. Este grupo actúa impidiendo la transmisión nerviosa normal, ya que se evita que la colinesterasa descomponga la sustancia transmisora acetilcolina, lo que da lugar a movimientos musculares descontrolados. [12]
La eliminación de municiones y la falta de cuidado en la fabricación de municiones causada por la urgencia de la producción pueden contaminar el suelo durante períodos prolongados. Hay poca evidencia publicada sobre este tipo de contaminación, en gran parte debido a las restricciones impuestas por los gobiernos de muchos países a la publicación de material relacionado con el esfuerzo bélico. Sin embargo, el gas mostaza almacenado durante la Segunda Guerra Mundial ha contaminado algunos sitios durante hasta 50 años [13] y las pruebas de ántrax como posible arma biológica contaminaron toda la isla de Gruinard . [14]
El suelo contaminado o contaminado afecta directamente la salud humana a través del contacto directo con el suelo o por inhalación de contaminantes del suelo que se han vaporizado; amenazas potencialmente mayores son las que plantea la infiltración de la contaminación del suelo en los acuíferos subterráneos utilizados para el consumo humano, a veces en zonas aparentemente muy alejadas de cualquier fuente aparente de contaminación superficial. Los metales tóxicos también pueden abrirse camino a través de la cadena alimentaria a través de plantas que residen en suelos que contienen altas concentraciones de metales pesados. [15] Esto tiende a dar lugar al desarrollo de enfermedades relacionadas con la contaminación .
La mayor parte de la exposición es accidental y puede ocurrir a través de: [16]
Sin embargo, algunos estudios estiman que el 90% de la exposición se produce a través del consumo de alimentos contaminados. [16]
Las consecuencias para la salud de la exposición a la contaminación del suelo varían en gran medida según el tipo de contaminante, la vía de ataque y la vulnerabilidad de la población expuesta. Los investigadores sugieren que los pesticidas y los metales pesados presentes en el suelo pueden dañar la salud cardiovascular, incluida la inflamación y la alteración del reloj interno del organismo. [17]
La exposición crónica al cromo , plomo y otros metales, petróleo, solventes y muchas formulaciones de pesticidas y herbicidas puede ser cancerígena, causar trastornos congénitos u otras afecciones crónicas de salud. Las concentraciones industriales o artificiales de sustancias naturales, como el nitrato y el amoníaco asociados con el estiércol del ganado de las operaciones agrícolas, también se han identificado como peligros para la salud en el suelo y las aguas subterráneas. [ cita requerida ]
Se sabe que la exposición crónica al benceno en concentraciones suficientes está asociada con una mayor incidencia de leucemia. Se sabe que el mercurio y los ciclodienos inducen una mayor incidencia de daño renal y algunas enfermedades irreversibles. Los PCB y los ciclodienos están relacionados con la toxicidad hepática. Los organofosforados y carbonatos pueden causar una cadena de respuestas que conducen al bloqueo neuromuscular . Muchos disolventes clorados inducen cambios en el hígado, los riñones y la depresión del sistema nervioso central. Existe todo un espectro de otros efectos sobre la salud, como dolor de cabeza, náuseas, fatiga, irritación ocular y sarpullido en la piel, para los productos químicos citados anteriormente y otros. En dosis suficientes, una gran cantidad de contaminantes del suelo pueden causar la muerte por exposición a través del contacto directo, la inhalación o la ingestión de contaminantes en aguas subterráneas contaminadas a través del suelo. [ cita requerida ]
El Gobierno escocés ha encargado al Instituto de Medicina del Trabajo que lleve a cabo una revisión de los métodos para evaluar el riesgo para la salud humana de los terrenos contaminados. El objetivo general del proyecto es elaborar una guía que resulte útil a las autoridades locales escocesas para evaluar si los lugares representan una posibilidad significativa de daño significativo (SPOSH, por sus siglas en inglés) para la salud humana. Se prevé que el resultado del proyecto sea un documento breve que proporcione una guía de alto nivel sobre la evaluación de riesgos para la salud con referencia a las guías y metodologías publicadas existentes que se han identificado como particularmente relevantes y útiles. El proyecto examinará cómo se han desarrollado las directrices de política para determinar la aceptabilidad de los riesgos para la salud humana y propondrá un enfoque para evaluar qué constituye un riesgo inaceptable de acuerdo con los criterios para SPOSH según se definen en la legislación y la Guía reglamentaria escocesa. [ cita requerida ]
Como era de esperar, los contaminantes del suelo pueden tener consecuencias perjudiciales significativas para los ecosistemas. [18] La presencia de muchos productos químicos peligrosos, incluso en concentraciones bajas de las especies contaminantes, puede provocar cambios radicales en la química del suelo. Estos cambios pueden manifestarse en la alteración del metabolismo de microorganismos y artrópodos endémicos residentes en un determinado entorno edáfico. El resultado puede ser la erradicación virtual de parte de la cadena alimentaria primaria, lo que a su vez podría tener consecuencias importantes para las especies depredadoras o consumidoras. Incluso si el efecto químico sobre las formas de vida inferiores es pequeño, los niveles inferiores de la pirámide de la cadena alimentaria pueden ingerir productos químicos extraños, que normalmente se concentran más en cada peldaño de la cadena alimentaria. Muchos de estos efectos son bien conocidos en la actualidad, como la concentración de materiales persistentes de DDT para los consumidores aviares, lo que conduce al debilitamiento de las cáscaras de los huevos, al aumento de la mortalidad de los polluelos y a la posible extinción de las especies. [19]
Los efectos se producen en las tierras agrícolas que tienen ciertos tipos de contaminación del suelo. Los contaminantes suelen alterar el metabolismo de las plantas, lo que a menudo provoca una reducción en el rendimiento de los cultivos. Esto tiene un efecto secundario sobre la conservación del suelo , ya que los cultivos en decadencia no pueden proteger el suelo de la Tierra de la erosión . Algunos de estos contaminantes químicos tienen vidas medias prolongadas y, en otros casos, se forman productos químicos derivados a partir de la descomposición de los contaminantes primarios del suelo. [20]
Los metales pesados y otros contaminantes del suelo pueden afectar negativamente la actividad, la composición de especies y la abundancia de microorganismos del suelo, amenazando así funciones del suelo como el ciclo bioquímico del carbono y el nitrógeno. [21] Sin embargo, los contaminantes del suelo también pueden volverse menos biodisponibles con el tiempo, y los microorganismos y los ecosistemas pueden adaptarse a condiciones alteradas. Las propiedades del suelo como el pH, el contenido de materia orgánica y la textura son muy importantes y modifican la movilidad, la biodisponibilidad y la toxicidad de los contaminantes en suelos contaminados. [22] La misma cantidad de contaminante puede ser tóxica en un suelo pero totalmente inofensiva en otro. Esto subraya la necesidad de evaluar los riesgos y tomar medidas específicas para cada suelo.
La limpieza o remediación ambiental es analizada por científicos ambientales que utilizan mediciones de campo de los químicos del suelo y también aplican modelos informáticos ( GIS en contaminación ambiental ) para analizar el transporte [23] y el destino de los químicos del suelo. Se han desarrollado varias tecnologías para la remediación de suelos y sedimentos contaminados con petróleo [24]. Existen varias estrategias principales para la remediación:
Varias normas nacionales para concentraciones de contaminantes particulares incluyen los Objetivos de remediación preliminares de la Región 9 de la EPA de los Estados Unidos (US PRG), las Concentraciones basadas en el riesgo de la Región 3 de la EPA de los Estados Unidos (US EPA RBC) y la Guía del Consejo Nacional de Protección Ambiental de Australia sobre niveles de investigación en suelo y agua subterránea.
El crecimiento inmenso y sostenido de la República Popular China desde la década de 1970 ha cobrado un precio por la tierra en forma de una mayor contaminación del suelo. El Ministerio de Ecología y Medio Ambiente cree que es una amenaza para el medio ambiente, la seguridad alimentaria y la agricultura sostenible. Según un muestreo científico, 150 millones de mu (100.000 kilómetros cuadrados) de tierras cultivadas de China han sido contaminadas, y se ha utilizado agua contaminada para regar otros 32,5 millones de mu (21.670 kilómetros cuadrados) y otros 2 millones de mu (1.300 kilómetros cuadrados) han sido cubiertos o destruidos por residuos sólidos. En total, la zona representa una décima parte de las tierras cultivables de China y se encuentra principalmente en zonas económicamente desarrolladas. Se estima que 12 millones de toneladas de cereales se contaminan con metales pesados cada año, lo que causa pérdidas directas de 20.000 millones de yuanes (2.570 millones de dólares estadounidenses ). [27] Una encuesta reciente muestra que el 19% de los suelos agrícolas están contaminados y contienen metales pesados y metaloides. Y la tasa de estos metales pesados en el suelo ha aumentado drásticamente. [28]
Según los datos recibidos de los Estados miembros, en la Unión Europea el número estimado de lugares potencialmente contaminados es de más de 2,5 millones [29] y los lugares contaminados identificados son alrededor de 342 mil. Los residuos municipales e industriales son los que más contribuyen a la contaminación del suelo (38%), seguidos por el sector industrial/comercial (34%). El aceite mineral y los metales pesados son los principales contaminantes que contribuyen en un 60% a la contaminación del suelo. En términos presupuestarios, se estima que la gestión de los lugares contaminados cuesta alrededor de 6 mil millones de euros (€) anuales. [29]
En el Reino Unido, las directrices genéricas que se utilizan habitualmente son los valores de referencia para el suelo publicados por el Departamento de Medio Ambiente, Alimentación y Asuntos Rurales (DEFRA) y la Agencia de Medio Ambiente . Se trata de valores de detección que demuestran el nivel mínimo aceptable de una sustancia. Por encima de este nivel no puede haber garantías en términos de riesgo significativo de daño a la salud humana. Estos valores se han obtenido utilizando el Modelo de evaluación de la exposición a tierras contaminadas (CLEA UK). Ciertos parámetros de entrada, como los valores de criterios de salud, la edad y el uso de la tierra, se introducen en CLEA UK para obtener un resultado probabilístico. [30]
DEFRA ha retirado formalmente la orientación del Comité Interdepartamental para la Reurbanización de Tierras Contaminadas (ICRCL) [31] para utilizarla como documento prescriptivo para determinar la posible necesidad de remediación o evaluación adicional.
El modelo CLEA publicado por el DEFRA y la Agencia de Medio Ambiente (EA) en marzo de 2002 establece un marco para la evaluación adecuada de los riesgos para la salud humana derivados de tierras contaminadas, tal como lo exige la Parte IIA de la Ley de Protección Ambiental de 1990. Como parte de este marco, se han derivado actualmente valores de referencia genéricos para el suelo (VGS) para diez contaminantes que se utilizarán como "valores de intervención". [32] Estos valores no deben considerarse objetivos de reparación, sino valores por encima de los cuales se debe considerar una evaluación más detallada; véanse las normas holandesas .
Se han producido tres conjuntos de SGV CLEA para tres usos diferentes del suelo, a saber:
Se pretende que los valores de tolerancia a la erosión reemplacen a los antiguos valores de la ICRCL. Los valores de tolerancia a la erosión de la superficie de la CLEA se relacionan con la evaluación de los riesgos crónicos (a largo plazo) para la salud humana y no se aplican a la protección de los trabajadores de tierra durante la construcción, ni a otros receptores potenciales como las aguas subterráneas, los edificios, las plantas u otros ecosistemas. Los valores de tolerancia a la erosión de la superficie de la CLEA no se aplican directamente a un sitio completamente cubierto de superficies duras, ya que no existe una ruta de exposición directa a suelos contaminados. [33]
Hasta la fecha, se han publicado los primeros diez de cincuenta y cinco SGV de contaminantes, para los siguientes: arsénico, cadmio , cromo, plomo, mercurio inorgánico, níquel, selenio, etilbenceno, fenol y tolueno. Se han elaborado borradores de SGV para benceno, naftaleno y xileno, pero su publicación está en suspenso. Se han publicado datos toxicológicos (Tox) para cada uno de estos contaminantes, así como para benzo[a]pireno, benceno, dioxinas, furanos y PCB similares a las dioxinas, naftaleno, cloruro de vinilo, 1,1,2,2-tetracloroetano y 1,1,1,2-tetracloroetano, 1,1,1-tricloroetano, tetracloroeteno, tetracloruro de carbono, 1,2-dicloroetano, tricloroeteno y xileno. Los valores de volatilidad de etilbenceno, fenol y tolueno dependen del contenido de materia orgánica del suelo (SOM) (que se puede calcular a partir del contenido de carbono orgánico total [COT]). Como evaluación inicial, se considera que los valores de volatilidad de 1 % de SOM son apropiados. [34]
En febrero de 2021, había un total de más de 2500 sitios contaminados en Canadá . [35] Un sitio contaminado infame se encuentra cerca de un sitio de fundición de níquel y cobre en Sudbury, Ontario . Un estudio que investigó la contaminación por metales pesados en las cercanías de la fundición revela que se encontraron niveles elevados de níquel y cobre en el suelo; valores que llegaron a 5104 ppm de Ni y 2892 ppm de Cu en un rango de 1,1 km de la ubicación de la fundición. También se encontraron otros metales en el suelo; estos metales incluyen hierro, cobalto y plata. Además, al examinar la diferente vegetación que rodeaba la fundición, fue evidente que también se había visto afectada; los resultados muestran que las plantas contenían níquel, cobre y aluminio como resultado de la contaminación del suelo. [36]
En marzo de 2009, la cuestión del envenenamiento por uranio en Punjab atrajo la atención de la prensa. Se alegó que la causa eran los estanques de cenizas volantes de las centrales térmicas , que al parecer provocaban graves defectos de nacimiento en los niños de los distritos de Faridkot y Bhatinda de Punjab . Los informes de prensa afirmaban que los niveles de uranio eran más de 60 veces superiores al límite máximo seguro. [37] [38] En 2012, el Gobierno de la India confirmó [39] que las aguas subterráneas del cinturón de Malwa de Punjab tienen un nivel de uranio metálico un 50% superior a los límites de trazas establecidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS) de las Naciones Unidas. Los estudios científicos, basados en más de 1000 muestras de varios puntos de muestreo, no pudieron rastrear la fuente hasta las cenizas volantes ni ninguna fuente de plantas de energía térmica o la industria como se alegó originalmente. El estudio también reveló que la concentración de uranio en las aguas subterráneas del distrito de Malwa no es 60 veces superior a los límites de la OMS, sino solo un 50% superior al límite de la OMS en 3 lugares. La concentración más alta encontrada en las muestras fue menor que las encontradas naturalmente en las aguas subterráneas que actualmente se utilizan para fines humanos en otros lugares, como Finlandia . [40] Se están realizando investigaciones para identificar fuentes naturales o de otro tipo para el uranio.
