Sodificación y factores de erosión y erodibilidad del suelo

Sodificación provoca la alcalinización, aumenta la cantidad de sodio de cambio del suelo, que en los suelos normales tiene una concentración bajísima pero cuando el suelo es sódico tiene un valor alto de ESP. Es malo porque se puede alcalinizar. USLE Morgan añade factores como en precipitación el nº de días que llueve al año o la intensidad; en el suelo añade la densidad, humedad, profundidad hidrológica efectiva, cohesión del horizonte superficial en saturación; la cubierta desglosa C en cuanto a cobertura, nº de árboles y altura de la planta. Factores de la erodibilidad K determina el estado y la estabilidad de las unidades estructurales que forman el suelo. -Agua. Es buena porque da cohesión a partículas pero mala porque influye en la formación de costra superficial e impide la infiltración. -Textura. Cuanto más arcilla y limo menos erodibilidad. -Cementaciones asociadas a la descomposición orgánica. Añadir MO para mejorar la cohesión de partículas. La fresca agrega mejor que la madura. -Procesos disgregantes. Añadir CaCO3 aumenta la erodibilidad. -Presión. A más presión menor erodibilidad. Factores de la erosividad eólica -Factores de flujo atmosférico. La magnitud de fuerza de la erosión es directamente proporcional al cubo de la velocidad del viento. -Elementos de aspereza. Vegetación (cuanta más menos erosión), terrones y fracciones no erosionables, promontorios (elevaciones), cinturones de protección de campos, cambios locales en la topografía. Tipos estructurales de filosilicatos -1:1. Capa tetraedros y capa octaedros. -2:1. Dos capas de tetraedros y una capa de octaedros. -2:1+1. Dos capas de tetraedos y dos capas de octaedros. Estructura 1:1 y 2:1 la unidad de la capa octaédrica tiene 3 huecos octaédricos que pueden ocuparlos 2 aluminio (di) o 3 magnesio (tri). La unidad 2:1 tiene más espacio basal que la 1:1 (distancia en amstrong de un espacio interlaminar al siguiente). Arcillas -1:1. Dioctaedrico (7A caolinita, 10A haloisita), trioctaedrico 7A antigorita. -2:1 dioctaedricas. Sin sustitución 10A pirofilita, octaédrica 10-18A montmorillonita, tetraédrica (10-18A beidelita, 10A ilita/moscovita), tetraédrica y octaédrica 10-14ª vermiculita. -2:1 trioctaedricas. Sin sustitución 10A talco, octaédrica 10-18A hectorita, tetraédrica (10-18A saponita, 10A ledikita/biotita) tetraédrica y octaédrica 10-14A vermiculita. Causas de la capacidad de cambio de las arcillas -Sustituciones isomórficas. Exclusiva en minerales 2:1. No están en función del pH por lo cual son permanentes. -Uniones de borde. Típico de las 1:1. En función del pH, son variables. Si trituramos un mineral al romperse quedan valencias libres en los bordes y ahí se unen los protones o hidroxilos por lo cual quedan grupos SiOH o AlOH. Si se aumenta pH hay menos protones y la reacción se desplaza a la derecha favoreciendo la disociación. -Disociación de los grupos AlOH de las capas octaédricas. En 2:1 no puede haber AlOH pero en 1:1 sí en las caolinitas mal cristalizadas (fire clay) solo ocurre en estas. -Fuerzas de van der Waals. Uniones químicas con cationes de gran peso molecular como los pesticidas.

Carga crítica de coagulación es aquella concentración del agua en sales que, para un SAR dado, produce una disminución de la permeabilidad del 15%. Evolución de suelos sódicos si hay una capa freática alta y el suelo con bastante Na no hay alcalinización porque la freática está alta pero no es alcalino, es inestable porque si la freática baja ya no da sales al suelo que no ascienden por capilaridad. Al estar baja se produce alcalinización. Puede estar medio alta y si llueve mucho diluir la freática y alcalinizarse igualmente. Soluciones: al aumentar la sal no hacer nada, cultivar a ver qué da o lavar el suelo. Salino-cálcico h2o+drenaje, sódico h2o+yeso+drenaje. Mecanismos de adsorción de los mp -Adsorción en coloides inorgánicos. Metales pesados están en las arcillas o en óxidos de hierro y manganeso. ->No especifica. Reversible, hay un pH ácido de estructura abierta estando disponible. Fácil de descontaminar porque está poco retenido. ->Especifica. Irreversible, aumenta pH hasta neutralidad hay una estructura cerrada y absorbidos muy fuertemente. Muy difícil descontaminar. -Adsorción en coloides orgánicos. ->No especifica. Estructura más débil, los compuestos que se forman son complejos de sal o 1:1 (a veces 2:1). ->Especifica. Estructura bloquelal mucho más estable complejos 1:2. Niveles de toxicidad Nivel de fondo. Nivel de pesados que existen en término medio en una zona. Es necesario establecerlos porque un nivel en una zona no es contaminación y en otra sí. Nivel de referencia. Implica contaminación. Distintos para cada país y difieren porque los suelos de cada lugar son diferentes y se usan distintos criterios. Nivel de intervención. Por encima del de referencia hay que entrar a descontaminar. Clasificación de los plaguicidas -Por su actividad biológica. (insecticidas, fungicidas, herbicidas, rodenticidas, atrayentes, repelentes, esterilizantes). -Por la naturaleza del producto (órgano-clorados, órgano-fosforados, carbamatos, derivados de la urea, compuestos heterocíclicos). -Por su toxicidad (de supertóxico a prácticamente no tóxico). Persistencia y factores de persistencia de los plaguicidas en el suelo -Naturaleza del producto (estructura química, capacidad volátil, solubilidad, dosis, formulación). -Características del suelo ->Tipo de suelo. Arcilla (naturaleza del silicato, densidad de carga, naturaleza de cationes de cambio, naturaleza de la molécula orgánica y tamaño) y MO. ->pH. ->Estructura. ->Microorganismos Influencia del medio (temperatura (más temperatura y humedad más degradación), pluviometría, cubierta vegetal (si lo absorbe la cubierta menos plaguicida en el suelo)). Mecanismos de adsorción de plaguicidas –Arcillas. ->Cambio iónico. Intercambio catiónico entre plaguicidas que se comportan como un gran catión que desplaza al catión de cambio. ->Protonación. El plaguicida no es iónico sino que se convierte previamente adhiriendo un protón y ya se cambia con el catión de cambio. ->Ion dipolo. Unión entre molécula orgánica neutra y catión de cambio hidratado por polaridad. ->Unión por coordinación. Molécula orgánica neutra y catión de cambio sin hidratar enlace covalente. ->Fuerzas de van der Waals. Fuerzas fisicoquímicas débiles que aparecen cuando la molécula del plaguicida es grande. -Materia orgánica. Las 5 anteriores más el enlace de hidrógeno y el de los radicales libres.

Asimilación del nitrógeno -Amoniacal. Una vez absorbido por la planta se incorpora al ciclo de Krebs y a las proteínas de forma directa. Se mueve mucho más lento y puede estar absorbida en las arcillas fuertemente. -Nítrica. No se va a incorporar directamente, se transforma primero a amoniacal por medio de las enzimas nitrato-reductasas que transforman la forma nítrica en nitrosa (NO3-NO2) y luego de nitrosa a amoniacal (NO2-NH3) por la enzima nitrito reductasa. Se mueve mejor en el suelo y es más soluble. Impacto sobre la salud humana y el medio ambiente del nitrógeno -Metahemoglobinemia infantil (síndrome del niño azul). Bloquea el oxígeno y no le permite llegar a la sangre. Ocurre por exceso de nitrato y nitrito en agua y comida. Se da en niños porque el estómago es muy ácido y el pH conserva el nitrito. -Cáncer. Formación de nitritos con aminas secundarias formando nitrosaminas. -Enfermedades respiratorias. Formación de smog fotoquímico debido a nitratos de peroxiacetileno. -Frena el crecimiento de las plantas altos niveles de NO2. -Excesivo crecimiento por demasiado N. -Eutrofización. -Disminución del ozono estratosférico. Óxidos de nitrógeno retiran oxígeno del ozono disminuyendo la cantidad de nitrógeno. -Daño en materiales y ecosistemas por aerosoles de HNO3, lluvia ácida. Impactos mineros -Atmosféricos. Partículas sólidas expulsadas a la atmósfera en voladuras. Problemas respiratorios para los operarios. Lo ideal humedecer la zona para que no se extienda. Gases como el azufre y ruido de maquinaria y voladuras. -Paisajísticos. Modificación de formas, cambios de coloración, acumulación de escombreras estériles. -Hidrológicos. Modificación de cauces, cambios en el balance de aguas (porque la minería quita la capa superficial alterando el balance de la escorrentía superficial), escombreras (por lixiviaciones). -Faunísticos y florísticos. Eliminación o alteración de hábitats, ruptura de cadenas tróficas. -Edafológicos (clase textural desequilibrada, ausencia de estructura edáfica, propiedades químicas anómalas, escasez o desequilibrio de nutrientes, ruptura de ciclos biogeoquímicos, baja profundidad efectiva, dificultad de enraizamiento, baja CEC, baja retención de agua. Carga crítica de acidez es el nivel máximo de compuestos acidificantes aportados que no causan cambios químicos que perjudiquen a largo plazo a la estructura y funcionamiento de ese ecosistema. Es la cantidad máxima de acidez que puede soportar un suelo sin que se produzcan cambios importantes. Cuanto mayor número de cationes de cambio que tenga el suelo menos sensible será a la acidez, soportará más variaciones de pH y tendrá mayor carga crítica de acidez. Suelo más básico más alteración del suelo más cic más CCA más amortiguación. Bomba química del tiempo es cuando un suelo tiene propiedades para amortiguar contaminantes pero esta capacidad no es infinita, porque puede llegar un momento donde esta capacidad se supere y los contaminantes que habían sido almacenados durante tiempo se liberen de una forma repentina. Generalmente son contaminantes altamente persistentes como metales pesados y compuestos xenobióticos. Va a depender de la vulnerabilidad del suelo, de la entrada de productos químicos y del uso del suelo. Formas de aplicación de descontaminación de suelos -In situ. Tratamiento sobre el suelo sin moverlo. -On site. Se excava el suelo, se mueve a una zona contigua, se trata y se devuelve. -Ex situ (off site). Se excava el suelo, se traslada a una planta de tratamiento donde se trata y se devuelve. Es importante que haya contacto óptimo entre los agentes de tratamiento y el suelo. El mayor contacto se consigue con el tratamiento on site y el mejor con off site porque se controlarán todas las variables. Electrorremediación es un tratamiento in situ basado en la instalación y aplicación de un campo eléctrico poniendo dos electrodos conectados a una batería (40-200 V), separación electrodos 2-10m profundidad 2-20m, intensidad 0,5-5 A7m2. El objetivo es desplazar los contaminantes hacia uno de los dos lados (hacia el cátodo generalmente). Una vez desplazados se extraen y eliminan. Sirve para algunos mp como As, Cu, Zn, Pb. Técnica muy cara aunque depende del tipo de electrodos. Tipos: -Migración. -Electroósmosis. -Electroforesis.

Biorremediación se emplean microorganismos para contaminantes orgánicos y algunos mp. Son procesos aerobios. Para someter al suelo a esto se añade una solución nutritiva para potenciar a los microorganismos autóctonos o también se puede añadir microorganismos aloctonos. Tipos de tratamientos: -In situ. A suelos permeables y en horizontes profundos en la zona de saturación. Se introduce el agua con nutrientes, se recircula por el suelo y se saca con una bomba el efluente que se trata mediante depuración. -On site. Se excava el suelo y se pone en una piscina un lecho arcilloso y sobre el un material impermeable y arena que favorezca el drenaje. Sobre la arena se pone el suelo, se rocía con el agua con nutrientes, se degrada en el suelo y sale por drenaje los restos. -On site (landfarming). Para hidrocarburos. Hay un material impermeable, arena para que drene, la salida y el suelo. Un tractor ara el suelo en superficies bastante extensas y zonas bastante contaminadas para que se airee. Queda un residuo una vez que se añade la solución nutritiva y se recoge el excedente como antes. A veces se deja un poco de suelo descontaminado para usarlo por sus microorganismos para el siguiente tratamiento y así tener siempre actividad microbiana. -Ex situ (biofermentador). En biofermentadores se añade la solución nutritiva y microorganismos como el anterior solo que es un ambiente artificial y se controlan todos los parámetros. -Metales pesados. Sirve para Cr por medio de reducción enzimática directa que lo van reduciendo y luego precipita como hidróxido por acción alcalina. También hay reducción bacteriana indirecta que en este caso la bacteria no reduce el metal sino que produce sulfhídrico que reduce el Cr. El arsénico se hace igual. Fitorremediación se usan plantas y microorganismos asociados a estas para eliminar, reducir o inmovilizar contaminantes. -Fitoestabilización. Las plantas van a estabilizar el suelo para evitar que se erosione porque si se erosiona el suelo sale volando y puede contaminar otras zonas. Lo estabiliza formando buenos agregados, buena estructura, incrementando la MO y mejorando las condiciones físicas. Son plantas excluyentes que no absorben el metal. -Fitoinmovilización. Consiste en inmovilizar y precipitar el contaminante lo que ocurre en la rizosfera porque esta excreta unas sustancias que lo hacen precipitar al mp. -Fitoextracción. La planta absorbe el mp y pasa a la biomasa y posteriormente se cosecha para ir eliminando el contaminante. Es necesario sembrar plantas específicas pero la cosecha no suele ser muy grande y se tarda años en realizar este proceso. Por eso se induce la hiperacumulación para que sea más rentable añadiendo un acomplejante como el AEDT. -Fitodegradación. Degradación del contaminante por medio de enzimas que generan las plantas o microorganismos asociados a la planta. Usado para hidrocarburos. Comparación entre meses Aznalcóllar Análisis el 4/05/98 y luego el 4/06/98 comparando: bajo el pH de 6 a 2,3, Cd y Zn aumentaron 2,7 veces, Cu 1,5 veces, As 1,4, Pb 1,2, sulfato aumento miles de veces. En los lodos había mucho sulfuro que se oxidó a sulfatos por lo cual al aumentar los segundos disminuyó el pH y movilizó los mp. Los sulfuros al haber mucha concentración y mucha agua estaban en un medio anóxico que permitía mantenerlos en su lugar y forma original. Cuando el tiempo pasó la superficie se oxidó de sulfuros a sulfatos y los lodos cambiaron de gris-parduzco a blanco y esos sulfatos generaron sulfúrico que bajo el pH y permitió a los mp movilizarse aumentando la concentración.

Problema salinidad con rendimiento

CEdw=3, 80% et, CEs=4, f=0,5, bajada rendimiento 10%, A=2, B=7,6, prof raíz=30, hum suelo 20%, hum saturación 50%, hum cc 30% da 1,3

As= prof*da*hsat= 3*1,3*50=195mm

Acc=prof*da* (hcc-hsuelo)=3*1,3*(30-20)=39mm

Cear=Cedw*lf=3*0,2=0,6ds/m

Y=100-B(CEs*-A) 90=100-7,6(CEs*-2) CEs*=3,31

CEdw=CEs*f=4*0,5=2ds/m

Ar*Cear+As*CE=As*CEs*+AD*CEdw Ar*0,6+195*4=195*3,31+(Ar-39)*2 Ar=151,82

AD=Ar-Acc=151,82-39=112,82

NL=AD/Ar=112,82/151,82=0,74

Calcular rendimiento inicial con la fórmula de Y

Problema salinidad sin rendimiento

CEdw=3,5, 80% et, CEs=2, prof raíz=30, hum suelo 16%, hum saturación 50%, hum cc 30%, da 1,2

As=prof*da*hsat=3*1,2*50=180

Acc=prof*da (hcc-hsuelo)=3*1,2*(30-16)=50,4

Cear=CEdw*LF=3,5*0,2=0,7

CEs=1 por no existir B y B 0 porque no hay rendimiento

CEdw=CEs*f=2*1=1

Ar*Cear+As*CEs=As*CEs*+(Ar-Acc)*CEdw Ar*0,7+180*2=180*1+(Ar-50,4)*2 Ar=216

AD=Ar-Acc=216-50,4=165,6

NL=AD/Ar=165,6/216=0,76