Movilidad de elementos

MOVILIDAD DE ELEMENTOS

La vida en nuestro planeta está sustentada en sus tres componentes: la parte sólida (Geósfera), la capa líquida (Hidrósfera) y el gas que lo envuelve (Atmósfera). Hay un continuo intercambio de materia y energía entre la Geósfera, la Hidrósfera y la Atmósfera, además de que los organismos vivos (Biósfera) interactúan con cada uno de estos componentes. La naturaleza de sus componentes y los procesos involucrados en la transferencia de energía y materia entre ellos, se combinan para crear un ambiente que es capaz de sustentar las diversas formas de vida, una situación única en el sistema solar.

Los metales y metaloides forman parte de la materia que compone a nuestro planeta, y se pueden presentar en el ambiente como sólidos, líquidos o gases, en sus formas elementales y como compuestos orgánicos e inorgánicos. La transferencia de estos elementos entre los diferentes componentes del planeta, incluyendo a la Biosfera, depende de varios procesos estrechamente relacionados con la formación y transformación de la corteza terrestre.

El suelo tiene especial importancia ambiental debido a que funciona como el principal regulador del transporte de sustancias hacia la atmosfera y la hidrosfera, y por consiguiente, es un importante receptor de contaminantes. El suelo es una mezcla compleja de materia inorgánica, materia orgánica, agua/aire y organismos vivos. Los componentes minerales constituyen la fracción inorgánica y la distribución de sus tamaños (arcilla, limo y arena) y la forma de sus agregados establecen la estructura de un suelo. Los minerales que constituyen los suelos se dividen en primarios y secundarios; los primarios provienen de la roca madre que dio origen al suelo, mientras que los secundarios se forman en el suelo por procesos de disolución y precipitación, y son de suma importancia debido a su superficie reactiva y porque sirven como depósitos de agua, nutrientes y materia orgánica, por lo que constituyen gran parte de la fracción activa del suelo.

La enorme variedad de fuentes de contaminación de elementos químicos en el suelo son resultado de la expansión demográfica en zonas urbanas y el crecimiento industrial, y en el caso de metales y metaloides, las actividades mineras y metalúrgicas generan el mayor impacto. El transporte de estos contaminantes, en el suelo, es favorecido por cambios atmosféricos. Estos cambios de intemperismo, así como la actividad biológica pueden modificar las condiciones locales, provocando la alteración de las fases minerales del suelo y por consiguiente la liberación o movilidad química de elementos.

La movilidad química se refiere a la capacidad de migración de un EPT a través de soluciones acuosas después de su disolución. En este contexto, el concepto de movilidad de un EPT en suelo se puede ampliar como la migración o inestabilidad que presenta debido a la alteración de fases estables, o como el equilibrio entre la fase sólida y la solución del suelo. En la Figura 1 se muestra de manera esquemática las formas en que los EPT pueden estar presentes en fases móviles o en fases inmóviles, y los procesos que permiten su transferencia de una fase a otra. Así, las condiciones de pH, potencial redox, humedad, conductividad (que depende del contenido de sales solubles), contenido de materia orgánica y el contenido de arcillas, entre otros, son factores que influyen en la movilidad de los EPT. La composición mineralógica de los suelos también tiene una importante influencia en el control de la movilidad de los EPT, por ejemplo, la presencia de óxidos de Fe y Mn representa un importante control de la movilidad de EPT por mecanismos de adsorción.

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Figura 1. Diagrama de movilidad de metales pesados en suelo.

Aunque la movilidad de EPT en suelo depende de múltiples factores, para algunos de ellos la especie química en que se presentan es uno de los más relevantes, pues de ello dependerá la solubilidad del EPT y/o su forma de interactuar con los demás componentes del suelo, por ejemplo, el As (III) se adsorbe poco en óxidos de Fe en contraste con la elevada adsorción en los mismos minerales cuando se encuentra como As (V), por lo cual la movilidad del As se incrementa cuando el medio se vuelve más ácido y más reductor, y disminuye cuando ocurre el cambio contrario. La movilidad de otros EPT depende en mayor medida de las condiciones de pH, como es el caso del Pb y Cd, cuyas movilidades aumentan cuando el medio se vuelve más ácido y más oxidante y viceversa.

El potencial de oxidación-reducción también influye en la movilidad de los EPT, pues es responsable de que éstos se encuentren en estado oxidado o reducido. Los diagramas Eh-pH se utilizan para mostrar la estabilidad de compuestos de metales pesados y proporciona un método fácil para predecir el comportamiento de los metales pesados frente a cambios en las condiciones ambientales, por ejemplo: (1) un cambio directo en el estado de oxidación de algunos metales, como la reducción del Fe3+ a Fe2+, que es más soluble; o bien (2) las condiciones redox pueden afectar indirectamente la movilidad de metales, cuando los EPT están asociados o adsorbidos a hidróxidos de Fe y Mn que no son estables en potenciales redox bajos y se convierten en FeS o FeCO3 dependiendo de las condiciones químicas, cuando esto ocurre los metales que estaban asociados con los hidróxidos de Fe y Mn, se movilizan. En horizontes profundos, la disminución de oxígeno origina la reducción química de óxidos asociados a la fase sólida formada inicialmente, favoreciendo la solubilidad de cationes y aniones adsorbidos sobre la fase oxidada. Se ha comprobado que la disolución de elementos químicos en fases secundarias de minerales se lleva a cabo por efecto de las condiciones fisicoquímicas

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