Situación actual sobre la contaminación de suelos por metales pesados

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Universidad Autónoma de Baja California

Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería

Ingeniería electroquímica

Emmanuel Aguilar Martinez

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Tijuana, Baja California a 01 de junio de 2022

Índice

Situación actual sobre la contaminación de suelos por metales pesados        2

Métodos de tratamiento        3

Propuesta para la remoción del contaminante        4

Materiales y arreglos        7

Conclusiones        7

Referencias        8

Situación actual sobre la contaminación de suelos por metales pesados

En nuestro país, la contaminación por metales pesados es una problemática cuyos efectos han ido en aumento debido a la actividad antrópica, específicamente la minería. Los metales contaminantes más importantes en México, dada su toxicidad y abundancia son el mercurio, arsénico, plomo y cromo. Entre los sitios más afectados por este problema son los estados de Zacatecas, Querétaro, Hidalgo y San Luis Potosí. Algunas de las técnicas propuestas para la remediación de los suelos, son por fitorremediación y por electrorremediación. Estas técnicas se llevan a cabo “in situ”, la primera se lleva a cabo con microalgas, y la electrorremediación que se lleva a cabo con ayuda de electrodos para el suministro de corriente eléctrica, haciendo reaccionar los cationes metálicos con el medio y lograr la deposición de estos en la superficie de los electrodos, o en su defecto, con ayuda de dopantes, acomplejar los cationes para volverlos insolubles y neutralizarlos eliminando la posibilidad de que lixivien por acción del agua.

La contaminación por metales pesados es particularmente peligrosa debido a los efectos que tienen en la salud de las personas, y estos pueden ingresar al cuerpo por el aire, por la piel, o ser ingeridos de forma oral en alimentos. Alguno de los efectos que tiene el exceso de estos elementos en el organismo son; bloqueo de grupos funcionales esenciales en biomoléculas, provocando desnaturalización de proteínas; el desplazamiento de los centros catiónicos en enzimas importantes como la ribulosa 1-5 bisfosfato carboxilasa-oxigenasa (rubisco), la cual tiene un centro catiónico de magnesio que puede ser desplazado por Co+2, Ni+2 y Zn+2, anulando el funcionamiento de la célula, y; La formación de especies reactivas debido a la acción del oxígeno, formando precursores del peróxido de hidrogeno y el radical OH por reacciones de Fenton. El radical OH se conoce por su capacidad de iniciar reacciones en cadena de radicales libres que ocasionan modificaciones y daño irreversible a compuestos celulares como carbohidratos, ADN, proteínas y particularmente lípidos

En México, debido a la importancia que ha tomado el tema de la contaminación por metales pesados debido a los efectos que provocan, se creó el inventario nacional de sitios contaminados, donde se plantean 594 sitios potencialmente contaminados en el país, distribuidos de la siguiente forma.

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Figura 1.- Distribución de los sitios potencialmente contaminados.

Se habla sobre sitios potencialmente contaminados con diferentes tipos de contaminantes, desde hidrocarburos, hasta metálicos y contaminación por cianuros.

Debido a la opacidad sobre la información acerca de los sitios contaminados en el territorio nacional, vamos a centrar la problemática sobre la contaminación en los lugares donde hay extracción minera, tales como varios puntos de Sonora, Zacatecas, San Luis potosí y Chihuahua. Esto debido a que, la explotación y extracción de minerales son fuentes de desechos que pueden convertirse en fuentes de metales pesados. El ejemplo más común es la contaminación de suelos que ocurre durante el beneficio del oro y la plata, por la amalgamación con mercurio y cianuro. Ninguno de los dos casos es posible la recuperación total de los compuestos adicionados, por lo que es común encontrarlos en los residuos del proceso de forma soluble.

Métodos de tratamiento

La remediación de suelos contaminados con metales es un tema importante debido a que estos no se degradan y persisten en el ambiente. Los metales pesados se pueden dejar en el sitio y tratar de manera que se reduzca o elimine su capacidad de afectar la salud humana. Para lograr esto y hacerlo en el lugar de la contaminación, se han desarrollados técnicas tanto físicas, químicas y biológicas. Existen técnicas físicas que no son muy viables de aplicar por que conllevan una alta inversión en cuestión de insumos para llevar a cabo, por lo que no profundizaremos en ellas.

En los últimos años, han estado cobrando relevancia el uso de técnicas biológicas, con microorganismos que captan y retienen los metales y el uso de plantas para el mismo propósito, esto debido a que las plantas absorben estos metales y los asimilan, dando como resultado una variedad de reacciones fisiológicas, las cuales están en función de la especie de la planta. Con base a las respuestas de cada planta, las podemos clasificar en tres tipos: excluyentes, indicadoras y acumuladoras de metales pesados.

Las excluyentes son aquellas donde la acumulación de metales en la parte aérea es mucho menor respecto a la que hay en el suelo. Las indicadoras guardan una relación lineal respecto a la concentración de metales en el tejido aéreo y la concentración de metales en el suelo. Y, las acumuladoras son aquellas en las que la acumulación de metales en su parte aérea es mucho mayor que en el suelo.

Dentro del tratamiento de suelos con plantas, podemos detectar dos vertientes del método. Podemos hablar de fitoestabilización, en donde se procura que los contaminantes queden contenidos en la raíz, evitando el paso a los seres vivos, y, en la fitoextracción, se requiere que los contaminantes sean transportados hacia los brotes aéreos para ser podados y confinados.

Las técnicas químicas consisten en la adición de compuestos que reaccionen con los metales contaminantes para pasarlos a compuestos insolubles. Dentro de las reacciones que se llevan a cabo, tenemos reacciones de acomplejamiento de cationes y reacciones redox. Las reacciones redox son aquellas donde en donde hay una perdida o ganancia de electrones entre dos especies donde una gana electrones y la otra pierde. Al ser requerido un flujo de electrones, este tipo de tratamiento requiere que sea integrado, a fin de hacer la reacción más eficiente, un sistema electroquímico con electrodos para poder, de esa forma, aplicar una corriente y poder llevar a cabo la oxidación del contaminante.

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