ENCUENTRO MEDIOAMBIENTAL ALMERIENSE: EN BUSCA DE SOLUCIONES

INDUSTRIA Y ENERGÍA BARRA DE EXPLORACIÓN

DOCUMENTOS DE TRABAJO Y COMUNICACIONES

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN AL ESTUDIO DE SUELOS DE USO INDUSTRIAL

A. Navarro Flores

Dto. Mecánica de Fluidos (UPC), ETSEIT

F. Martínez Sola

DSM-Deretil

D. Collado Fernández

Dto. Edafología y Química Agrícola. Universidad de Almería.

 

Resumen

La caracterización de los suelos industriales existentes junto a las instalaciones de la empresa DSM-Deretil en Villaricos realizada durante el periodo 1995-1997, se ha llevado a cabo mediante el empleo de métodos atmogeoquímicos para la captación instantánea y en continuo de substancias en fase vapor, la realización de sondeos de reconocimiento, el muestreo de aguas subterráneas y el tratamiento multivariante de los datos obtenidos.

Las determinaciones realizadas han mostrado la existencia de zonas geoquímicamente anómalas, en las cuales se han analizado compuestos volátiles de carácter orgánico, compuestos semivolátiles así como 34 metales pesados y otras substancias inorgánicas.

En el caso de algunas substancias significativas se ha simulado su movilidad en fase vapor en la zona "no saturada", mediante un modelo en diferencias finitas que contempla los procesos de difusión a partir de focos discretos con emisión constante, así como un medio de carácter heterogéneo.

Los resultados obtenidos han permitido caracterizar el efecto sobre el terreno de las antiguas actividades mineras y diseñar una red de control y vigilancia que en el futuro permita detectar cualquier vertido involuntario de substancias antrópicas al terreno, con el fin de evitar cualquier proceso de contaminación de origen industrial.

 

1. INTRODUCCIÓN.

Las actividades industriales y las actividades mineras han generado un importante volumen de residuos, de carácter tóxico y peligroso en gran proporción, durante largos periodos de la historia más reciente, y sobre todo cuando no existía la necesidad de una adecuada gestión de los mismos.

Buena muestra de ello está en los restos visibles de las actividades de concentración y fundición de minerales metálicos existentes en todo el Levante Almeriense, especialmente en el entorno de Sierra Almagrera, donde llegaron a ubicarse más de 20 fábricas de fundición en el siglo XIX, y más recientemente se generaron grandes cantidades de fangos de flotación de menas de Pb, Ag y Zn.

El resultado de un vertido incontrolado sobre el terreno de residuos mineros procedentes de la minería metálica se traduce en la contaminación del suelo por metales pesados fundamentalmente, y en la posible contaminación de las aguas subterráneas cuando los niveles piezométricos están cerca de la superficie del terreno. Por otro lado, la existencia de residuos o suelos contaminados cerca de la línea de costa puede provocar también una movilización de los contaminantes hacia el mar debido a la acción de la escorrentía superficial, o la contaminación directa de las aguas marinas cuando el residuo está depositado junto a las playas.

La industria química también puede constituir un foco potencial de contaminación cuando se produce una mala gestión de los residuos producidos, la existencia de escapes de conducciones, tanques de almacenamiento, etc.

En éste último caso la vía de propagación de los contaminantes es el terreno infrayacente a las instalaciones industriales, produciéndose en ese caso lo que se denomina un "Suelo Contaminado".

La coexistencia en el entorno de DSM-DERETIL (Villaricos) de antiguos suelos contaminados por actividades mineras, y la posibilidad "no descartable" de contaminación del terreno a causa de la actividad actual de la empresa han justificado la realización de un diagnóstico ambiental del emplazamiento de y de los terrenos circundantes con el fin de conocer el estado actual de los suelos.

 

2. MARCO GEOLÓGICO E HIDROGEOLÓGICO.

El estudio de las características físicas (Climatología, Geología, Acuíferos y Vulnerabilidad del terreno) tiene por objeto definir el medio físico sobre el que se sitúan los potenciales focos de contaminación, y definir las posibles vías de migración de los contaminantes.

En relación a la Climatología nos encontramos en una región que posee un clima semiárido, en la cual existe una gran irregularidad hidrológica, con extensos periodos de estiaje, y periodos muy localizados de tiempo en el que se producen las precipitaciones.En ocasiones llega a ser mayor el volumen de agua precipitado en unas pocas horas o en un día, que el precipitado en un mes o incluso el precipitado en un año medio.

Los valores medios de precipitación procedentes de la estación de Cuevas nos dan un volumen de 285 mm/año, y una evapotranspiración real del orden del 85-95% de la precipitación media anual, lo que indica una escasa infiltración de agua al terreno, y una probable incidencia de escorrentías superficiales de gran importancia en determinadas épocas del año.

La zona estudiada se enmarca geológicamente en el macizo rocoso de Sierra Almagrera, que está formada por esquistos, filitas, cuarcitas, mármoles y materiales volcánicos, constituyendo una pequeña cadena montañosa costera de unos 12 km de longitud y 3 de anchura, situada al NE de la provincia de Almería.

Los micaesquistos aflorantes en Sierra Almagrera alcanzan potencias superiores a los 700 m y se caracterizan por su carácter grafitoso y presencia de granates y turmalina.Estos materiales están limitados por una gran fractura, la Falla del Arteal, de dirección NE-SW, que los separa de los depósitos terciarios de la Cuenca de Las Herrerías, que a su vez fosilizan a la Falla de Palomares.

La existencia de mineralizaciones de Pb-Ag-Zn en la Sierra, así como de Au-As en la zona costera pueden producir unas anomalías geoquímicas en el terreno, que si no son tenidas en consideración podrían dar lugar a "contaminaciones", que únicamente obedecen a causas naturales.

La escasa infiltración de agua de lluvia en el terreno, y la impermeabilidad de los materiales rocosos (filitas) existentes en el entorno de DSM-Deretil, hacen improbable la existencia de acuíferos de importancia, y únicamente en las ramblas adyacentes podría darse un flujo subterráneo de agua de alguna entidad. De hecho, los estudios realizados, han permitido definir la existencia de un pequeño acuífero de escasa permeabilidad bajo parte de los terrenos industriales, que aunque no permite la circulación de grandes flujos subterráneos, presenta un drenaje superficial difuso, que es posible observar en la zona NE de las instalaciones industriales.

Aunque su funcionamiento no se conoce todavía con precisión, constituye junto con la escorrentía superficial el principal mecanismo secundario de movilización de los contaminantes.

En cuanto al cálculo de la vulnerabilidad del terreno, se ha utilizado el criterio empleado por la E.P.A., basado en la expresión:

 

DR.DW + RR.RW + AR.AW + SR.SW + TR.TW + IR.IW + CR.CW = PC,

 

donde:

PC: potencial de contaminación

R: subíndice indicador del factor de vulnerabilidad

W: subíndice indicador del peso asignado a cada factor

D: factor de distancia al nivel freático

R: factor de recarga de la infiltración

A: factor relativo al tipo de acuífero

S: factor relativo al tipo de suelo

T: factor relativo a la topografía

I: factor relativo al impacto sobre la zona no saturada

C: factor relativo a la conductividad hidráulica del medio.

En el emplazamiento estudiado los valores asignados y el peso correspondiente a cada variable serían los siguientes:

 

DR = 1 , DW = 5

RR = 1 , RW = 4

AR = 1'5 , AW = 3

SR = 3 , SW = 2

TR = 3 , TW = 1

IR = 3 , TW = 5

CR = 1 , CW = 1

 

El potencial de contaminación obtenido es de 38'5, valor muy distante del que se obtiene para acuíferos vulnerables (>100), lo que nos indica que nos encontramos ante un terreno poco vulnerable a la contaminación.

Esta calificación es de índole general, y no tiene en cuenta la existencia de zonas localizadas que pudieran presentar una vulnerabilidad alta a la contaminación.

 

 

3. TÉCNICAS EMPLEADAS EN EL MUESTREO Y ANÁLISIS DE LOS SUELOS Y AGUAS SUBTERRÁNEAS.

Para caracterizar los suelos industriales de DSM-DERETIL se ha realizado un proyecto dividido en varias fases, durante el periodo 1995-97, y que ha contemplado lo siguiente:

a) Estudio del Medio Físico (Geología, Hidrogeología y Climatología).

b) Caracterización preliminar de los suelos (zona industrial y minera).

- Muestreo de suelos mineros próximos (17 puntos).

- Muestreo de suelos industriales y realización de un test de ecotoxicidad (7 puntos).

- Determinación de disolventes halogenados en suelos (7 puntos).

c) Muestreo de compuestos orgánicos e inorgánicos en superficie (zona industrial).

- Muestreo de vapor de Hg (captador Jerome 431-X) en 25 puntos.

- Muestreo activo de VOC´S en la atmósfera del suelo (8 puntos).

- Muestreo y análisis de VOC´S en el suelo (4 puntos).

- Muestreo y análisis de compuestos semivolátiles en el suelo (4 puntos).

d) Modelización del transporte de compuestos volátiles en el suelo (cloroformo) y análisis de movilidad.

e) Realización de un análisis final de riesgo de los suelos industriales gracias a:

- Realización de sondeos de reconocimiento (4) y determinación en profundidad de compuestos orgánicos volátiles, semivolátiles e inorgánicos.

- Caracterización de la calidad del agua subterránea.

- Definicióndel modelo conceptual final.

- Análisis de riesgo asociado a los principales contaminantes.

f) Definición del Plan de Control y Seguimiento de la calidad del suelo y las aguas subterráneas.

Las determinaciones analíticas de los compuestos orgánicos se han realizado mediante barridos empleando HRGC-MS, y las substancias inorgánicas (metales pesados, tierras raras, elementos radioactivos, etc.) mediante Activación Neutrónica (INAA) y digestión total más ICP (53 substancias en total para cada muestra).

 

4. RESULTADOS OBTENIDOS.

Los resultados obtenidos han mostrado, a grandes rasgos; la existencia de un extenso problema de contaminación por antiguas actividades mineras asociado a elevados contenidos en Pb, Ag, Zn, Sb, Cd, As, Cr y Ba; y la presencia en zonas muy puntuales de valóres anómalos en Br y Hg.

En relación con las substancias orgánicas se han encontrado a nivel de trazas compuestos volátiles en el suelo y en la atmósfera del suelo, así como hidrocarburos petrogénicos en concentraciones inferiores a las consideradas comode alerta en distintas legislaciones de calidad de suelos.

 

4.1.- MOVILIDAD DE LOS METALES PESADOS.

Para analizar la movilidad de los metales pesados a partir de los residuos mineros existentes, se ha realizado un ensayo en columna, a partir de un lixiviado ácido preparado en el laboratorio.

Dicho lixiviado procede de la solubilización mediante una solución acuosa salina, en medio moderadamente ácido, de los metales disueltos en residuos mineros incoherentes, y no de los residuos tipo escoriáceo, que por sus características son muy poco lixiviables, y por tanto poco proclives a la movilización de los metales pesados.

La composición del lixiviado utilizado es la que aparece a continuación:

 

 

 

Elemento

 

Concentración (ppb)

 

 

 

Elemento

 

Concentración (ppb)

 

Pb

 

154.3

 

 

 

K+

 

5.76

 

Ti

 

6.9

 

 

 

S04=

 

8.15

 

Ba

 

38.1

 

 

 

Ca++

 

19.36

 

Cu

 

12.4

 

 

 

Mg++

 

3.38

 

Fe

 

620.3

 

 

 

Si

 

0.947

 

Mn

 

116.8

 

 

 

Na+

 

314

 

Sr

 

548

 

 

 

P

 

0.0229

 

Al

 

258.8

 

 

 

 

 

 

 

Zn

 

102.3

 

 

 

 

 

 

 

 

TABLA 1.- Lixiviado empleado en el ensayo de movilidad.

Para analizar la movilidad de las substancias arriba mencionadas se ha realizado un ensayo en columna saturada, rellenada con un medio poroso de tipo arenoso, estableciéndose un flujo constante de lixiviado y de agua en la columna, y analizándose una serie de muestras en la toma situada a 18 cm del punto de inyección. Las muestras recogidas a 0.18 m del punto de inyección durante un intervalo de 175 minutos, fueron analizadas por ICP-masas en el laboratorio de Análisis Químico de la División de Ciencias Experimentales de la Universidad de Barcelona.

Como conclusión, podemos señalar que los metales pesados procedentes de los residuos mineros pueden considerarse como escasamente movilizables a partir de las escorias de fundición, y únicamente algunos de ellos parecen movilizables cuando están presentes en residuos incoherentes y similares a los fangos de flotación.

En este último caso, los ensayos realizados en medio ácido y moderadamente salino, indicarian una posible movilización de Zn, Ba y Sr, y una escasa movilidad del Pb, Fe, Mn, Cu, V, Ti y Al.

 

4. 2.- MOVILIDAD DE LOS CONTAMINANTES ORGÁNICOS.

Las principales substancias orgánicas detectadas pueden ser agrupadas del modo siguiente:

1) Hidrocarburos petrogénicos.

2) Hidrocarburos volátiles.

3) Pesticidas.

Dada la estructura del terreno bajo las instalaciones industriales y la poca importancia de la infiltración del agua de lluvia, estos contaminantes deben permanecer durante largos periodos de tiempo en la zona no saturada que existe bajo la superficie del terreno. Una vez alcanzado el pequeño nivel saturado existente y que parece drenar al exterior en el borde NE de la fábrica, algunos de estos contaminantes o sus productos de degradación pueden ser movilizados hacia la playa o el mar. Por ello, la posible movilización de todas estas substancias hacia el mar, que parece el medio receptor final de los contaminantes, estará fuertemente condicionada por los procesos que se producen en la superficie del terreno y en la zona no saturada del mismo. Es decir, las principales vías de migración de los contaminantes al mar van a ser de mayor a menor importancia las siguientes:

a) Movilización por escorrentía superficial y dreneje directo al mar.

b) Movilización por drenaje subterráneo difuso al mar.

 

1) Movilidad de los hidrocarburos petrogénicos

Los cromatogramas realizados por MS-GS indican, en su mayor parte, la presencia de mezclas de hidrocarburos alifáticos con hidrocarburos aromáticos policíclicos en pequeñas concentraciones. Se trata mayoritariamente de mezclas de aceites minerales y compuestos parecidos al fuel-oil.

Así, las muestras con mayor contenido en aceites minerales se asemejan a las de suelos contaminados por aceites y alquitranes (tabla 2), caracterizados en otras zonas industriales de España (Navarro et al., 1993; Navarro et al., 1991).

Al mismo tiempo, las muestras recogidas con mayor parecido a un fuel-oil se asemejan también extraordinariamente a suelos con fuel-oil estudiados en la cuenca del río Besós (Barcelona).

En cualquier caso, se trata de substancias poco móviles en el terreno, y al mismo tiempo poco biodegradables, por lo que su persistencia en el suelo puede ser bastante prolongada. La contaminación producida por la infiltración de productos derivados del petróleo, como es el caso del "fuel", se propaga verticalmente cuando el vertido se realiza en la superficie del terreno, hasta alcanzar el nivel freático, si éste existe. Una vez alcanzado el nivel freático, si el hidrocarburo tiene una densidad inferior a la del agua, se acumula flotando y desplazando al agua, extendiéndose poco a poco en el sentido del flujo, hasta que la dilución es tal que se llega a la saturación irreductible. La extensión de la contaminación también depende de la tensión superficial y viscosidad de la substancia contaminante, y que en el caso de un "fuel" hacen que su movilidad sea muy escasa.

A grandes rasgos, los procesos que afectan a la movilidad de este tipo de compuestos son de dos tipos (Zürcher y Thüer, 1978):

1) Disolución de los compuestos aromáticos (bencenos alquilados y naftalenos), generalmente presentes en el hidrocarburo en baja proporción.

2) Adsorción de los hidrocarburos de cadena larga (alcanos) por los materiales finos del acuífero y degradación biológica de los mismos, lo que conduce a su desaparición en el agua subterránea.Todo ello explica (en algunos casos) la gran simililud detectada entre los hidrocarburos almacenados en las instalaciones industriales y los detectados en el terreno, con la diferencia de que cuando el tiempo de tránsito es pequeño, impide una retención significativa de los compuestos de cadena larga (Navarro et al., 1993).

En relación con los hidrocarburos aromáticos policíclicos, aunque su concentración es muy pequeña (tabla 3), se trata de compuestos que en condiciones anóxicas no son susceptibles de degradación, salvo el naftaleno (Mihelcic y Luthy, 1988), y son en su mayoría compuestos geoquímicamente estables.

 

Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (ppb)

 

Ref. de muestra

 

A

 

B

 

C

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Naftaleno

 

7.1

 

2

 

< 2

 

< 2

 

Acenaftileno

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

Acenafteno

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

Fluoreno

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

Fenantreno

 

22.0

 

16.9

 

7.6

 

3.5

 

Antraceno

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

Fluorantraceno

 

32.3

 

50.4

 

7.5

 

2.7

 

Pireno

 

147.6

 

260

 

23.1

 

12.5

 

Benzo(a)antraceno

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

Criseno

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

Benzo(b)fluoranteno

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

Benzo(k)fluoranteno

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

Benzo(a)pireno

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

Dibenzo(ah)antraceno

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

Benzo(ghi)perileno

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

Indè(123cd)pireno

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

< 2

 

TABLA 3.- Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (PAH´s) en muestras de suelo.

 

En cuanto a su posible volatilización en la zona no saturada, dicho proceso solo podría afectar con importancia al naftaleno, siendo de escasa magnitud para el resto de compuestos. A título de ejemplo, para el fenantreno y pireno, la volatilización (expresada en función de la ley de Henry) es del orden del 8% y 2% respectivamente de la del naftaleno.

 

2) Movilidad de los hidrocarburos volátiles

Las determinaciones realizadas mediante captación activa y pasiva de compuestos orgánicos volátiles, han permitido poner de manifiesto la existencia de distintas substancias, cuya concentración en el terreno y en la atmósfera del suelo se produce a nivel de trazas (ng/g).

Dichos compuestos, excepto el tolueno, pueden clasificarse como "dense non-aqueous phase liquids" (DNAPL´s), y cuya principal característica es que debido a tener una densidad superior a la del agua, penetran en el terreno llegando a la zona saturada, atravesando ésta, pudiendo almacenarse sobre el primer nivel impermeable que encuentren al penetrar en el terreno saturado.

La movilización de estas substancias depende de ls propiedades físicas, químicas y biológicas, que pueden ser resumidas del modo siguiente (Pankow y Cherry, 1995):

1) Alta volatilidad.

2) Alta densidad (1.2 - 1.7 g/cm3) en relación a la del agua (1g/cm3).

3) Baja viscosidad que facilita la penetración vertical en el terreno.

4) Baja tensión superficial entre el compuesto organoclorado y el agua, que facilita la penetración en el medio poroso.

5) La alta solubilidad relativa de algunos compuestos facilita su disolución, cuando la substancia alcanza el acuífero.

6) Bajo coeficiente de partición (Kd) entre la fase sólida y el agua, lo que provoca que estas substancias sean poco reactivas con el medio sólido.

7) Baja degradabilidad por reacciones biológicas o abióticas (químicas), que producen una vida media de estas substancias en el subsuelo, bastante larga.

 

Dadas las características físicas (tabla 4) de los compuestos detectados, y las características del emplazamiento de DSM-Deretil, parece probable que la movilidad de estas substancias esté fundamentalmente condicionada por los procesos de transporte en fase gaseosa .

 

 

Compuesto

 

P. ebull. (0C)

 

H. LC

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

Cloroformo

 

61.7

 

0.0032

 

1.64

 

1.97/1.95

 

1.4832

 

160

 

245

 

Tricloroetileno

 

86.7 - 87.2

 

0.0099 (*)

 

1.81/2.10

 

2.29/3.30

 

1.4642

 

57.8

 

94

 

Tetraclorometano

 

76.5

 

0.024 (**)

 

2.35/2.64

 

2.73/2.83

 

1.5940

 

90

 

137

 

TABLA 4.- Propiedades físicas más importantes de los compuestos volátiles detectados (Montgomery y Welcom, 1991).

H. LC: Constante de la ley de Henry (atm m3/mol) a 25 0C.

1: log Koc

2: log Kow

3: Densidad relativa a 20 y 4 0C.

4: Presión de vapor (mm Hg) a 20 0C.

5: Presión de vapor (mm Hg) a 30 0C.

(*): 0.0196 a 37 0C.

(**): 0.102 a 37 0C.

 

4.3.- SIMULACIÓN NUMÉRICA DEL TRANSPORTE DE CONTAMINANTES VOLÁTILES

Con el objetivo de poder analizar la evolución de algunos compuestos volátiles en el terreno (a nivel cualitativo), se ha simulado la propagación de cloroformo en una sección vertical del subsuelo.. En dicho perfil el sustrato rocoso está constituido por un conjunto de filitas grafitosas, filitas cuarcíticas y metavulcanitas de composición ácida, asimilables a la unidad Nevado-Filábride del Lomo de Bas (Alvarez Lobato, 1984).

Para el muestreo se realizó una malla iregular siguiendo la lineación de la zona de drenaje. En cada punto de la malla se colocó un contenedor tronco-cónico de PVC con un volumen interno de 1300 cm3, vuelto hacia abajo y enterrado unos 30 cm en el suelo con un orificio de salida, convenientemente sellado mediante cinta adhesiva, para evitar la fuga del gas antes de la toma de la muestra.

El movimiento de cloroformo en fase vapor en el terreno se produce en sentido vertical, posiblemente, a partir de la zona saturada donde el compuesto está disuelto, originándose una emisión de cloroformo en forma gaseosa, que se difunde a través de la matriz porosa del suelo. El resultado es un halo de cloroformo producto del equilibrio entre el contaminante en la atmósfera, el retenido en la materia orgánica del suelo, en el agua de la zona no saturada y en el punto de vertido. Despreciando la difusión de Knudsen, lo que se produce cuando la cantidad de gas es muy baja, o si los poros a través de los cuales viaja el gas son muy pequeño (cuando la permeabilidad intrínseca del medio poroso es superior a 10-10 cm2, éste efecto puede despreciarse), entonces el flujo gaseoso puede aproximarse mediante un flujo monocomponente sin cometer errores excesivos (Massman y Farrier, 1992).

Para un flujo difusivo en un sistema bidimensional, considerando la ecuación de conservación de masa y la expresión obtenemos la ecuación de la difusión en dos dimensiones:

 

en la cual se asume que porosidad y difusión "bulk" son constantes.

Los resultados obtenidos indicarían la existencia en superficie de concentraciones de cloroformo próximas a los 10 µg/l, valores coincidentes con las concentraciones volumétricas detectadas en la campaña de muestreo. Todo ello nos induce a creer que probablemente el transporte de los disolventes clorados, en fase gaseosa, en el terreno puede ser de carácter "dominantemente difusivo", pudiendo existir en el foco de emisión concentraciones de cloroformo del orden de 30-40 µg/l y coincidente con la posición del nivel freático.

 

4.4 RESULTADOS ANALÍTICOS OBTENIDOS EN LOS SONDEOS: METALES PESADOS Y SUBSTANCIAS INORGÁNICAS

Para determinar la distribución en profundidad de la contaminación por metales pesados de origen minero, así como confirmar o no, la existencia de un foco profundo de contaminación por Br y Hg, se han analizado 20 muestras en ACTLABS (Ontario, Canadá), así como una muestra de concentrado mineral de las minas de Sierra Almagrera, para poder establecer mejor cuál es la contaminación de origen minero.

El reparto de las 20 muestras en los sondeos se ha realizado a razón de una muestra cada 0.5 m aproximadamente , habiéndose tomado aquellas mediante integración en toda la columna, y a razón de unas 5 muestras en cada sondeo. Todo ello hace que los resultados obtenidos sean representativos del terreno perforado.

Para el análisis de las mestras se ha realizado una homogenización y molienda previa en la Universidad de Almería (Dto. de Edafología y Química Agrícola), y un análisis posterior mediante dos tipos de técnicas:

a) Activación Neutrónica, con determinación de: Au, Ag, As, Ba, Br, Ca, Co, Cr, Cs, Fe, Hf, Hg, Ir, Mo, Na, Ni, Rb, Sb, Sc, Se, Sn, Sr, Ta, Th, U, W, Zn, La, Ce, Nd, Sm, En, Tb, Yb y Lu.

b) Digestión total e ICP (Inductively coupled plasma), con determinación de: Mo, Cu, Pb, Zn, Ag, Ni, Mn, Sr, Cd, Bi, V, Ca, P, Mg, Tl, Al, K, Y y Be.

Los resultados obtenidos indican la existencia de una clara contaminación de origen minero asociada a elevados contenidos de: Ag, As, Ba, Cu, Pb, Zn y Sb fundamentalmente.

La comparación de los datos analíticos relativos a las substancias antes mencionadas, con los valores de intervención que se utilizan en distintas legislaciones (tabla 5), indican la superación de dichos valores máximos y además para el Hg si tenemos en cuenta la normativa holandesa. En relación con la normativa catalana (en proyecto) únicamente se superarían los valores máximos para As, Ba, Hg, Pb y Zn, aunque hay que tener en cuenta que se trata de una normativa poco restrictiva, y bastante más permisiva que otras legislaciones que han servido de modelo en numerosos paises, como la holandesa.

 

 

Substancias

 

Nº de Muestras

 

Valor máximo (ppm)

detectado

 

Normas catalanas, para suelos de uso industrial

 

Normas Holandesas

 

Ag

 

1

 

40'5

 

----

 

40*

 

As

 

6

 

540

 

140

 

55

 

Ba

 

14

 

58000

 

3600

 

625

 

Br

 

1

 

180

 

-----

 

100**

 

Hg

 

6

 

160

 

25

 

10

 

Sb

 

7

 

150

 

-----

 

40***

 

Pb

 

11

 

4163

 

1000

 

530

 

Zn

 

3

 

2275

 

3000

 

720

 

Cu

 

1

 

350

 

1000

 

190

Tabla 5.- Valores de los parámetros analizados que superan los límites de intervención en distintas legislaciones. Valores expresados en ppm.

(*) Legislación de Quebec

(**) Legislación francesa

(***) Legislación de Ontario

 

Para poder asignar de forma más clara un origen determinado a la contaminación por Br y Hg, se ha realizado un análisis estadístico multivariante de los datos geoquímicos. Para ello se han empleado las muestras recogidas y analizadas en 1996 y que también presentaban anomalías en Hg y Br. Se ha elegido dicha campaña, ya que en ella estaban presentes varias muestras de suelos claramente contaminados por actividades mineras.

 

Tratamiento estadístico multivariante.

Para analizar la relación entre los focos de contaminación minera e industrial, se ha realizado un tratamiento estadístico de los resultados geoquímicos correspondientes a 17 muestras de escorias y suelos de la zona Villaricos-Cala Cristal obtenidas durante las campañas de 1995-96.

Los datos geoquímicos han sido obtenidos mediante activación neutrónica, habiéndose analizado los siguientes parámetros: Au, Ag, As, Ba, Br, Ca, Co, Cr, Cs, Fe, Hf, Hg, Ir, Mo, Na, Ni, Rb, Sb, Sc, Se, Sn, Sr, Ta, Th, U, W, Zn, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb y Lu.

Para el tratamiento estadístico se han prescindido de algunas variables poco significativas y otras redundantes, siguiéndose los criterios habituales en el análisis de anomalías de carácter geoquímico (Navarro et al., 1993); realizándose finalmente tres tipos de tratamientos: análisis factorial en modo R, análisis factorial en modo Q y análisis discriminante.

 

Análisis factorial (modo R)

El análisis factorial, modo R, consiste en operar sobre las interrelaciones entre variables, trabajando en este caso a partir de una matriz de correlación. El primer paso en el análisis factorial consiste en construir una matriz simétrica a partir de la matriz de datos inicial:

 

 

R = XT . X (1)

 

donde R es la matriz resultante, X es la matriz inicial y XT su traspuesta.

A partir de la matriz de correlación o covarianza se obtienen los valores propios y vectores propios mediante diagonalización ortonormal. Dichos valores propios se calculan a partir de:

 

det (? I - R) = 0 (2)

 

Resultando los vectores propios de resolver:

 

(? I - R) · X = 0 (3)

En el contexto del análisis factorial, el vector formado por la multiplicación de un vector propio por su valor singular se denomina "factor", siendo el objetivo final de este análisis multivariante la interpretación de los factores así obtenidos, y la interrelación entre aquellos y las antiguas variables.

En este caso se han utilizado las 17 muestras analizadas y 17 variables significativas que han sido las siguientes: Au, Ag, As, Ba, Br, Cr, Cs, Fe, Hf, Hg, Mo, Ni, Na, Rb, Sb, Sc y Zn.

Los resultados obtenidos muestran una asociación característica de las antiguas variables con los factores que permite distinguir entre focos de origen industrial moderno y contaminación minera.

Tomando como significativos los valores superiores a 0.5, se han podido determinar cinco factores claramente relacionados con procesos de contaminación y que agrupan un 82'5% de la varianza poblacional, siendo los tres primeros los más representativos:

 

- Factor 1: Aparece directamente relacionado con Cr, Cs Rb y Sc, elementos característicos de las rocas volcánicas shoshoníticas, y que por tanto indicaría una proximidad de carácter geoquímico al vulcanismo, para aquellas muestras con valores elevados respecto al mismo. También aparece relacionado inversamente con Ag, As, Ba, Sb,y Zn, por lo que representa la contaminación minera.

- Factor 2: Se asocia directamente con Au, Cs, Hf y Mo, y podría representar un factor asociado a mineralizaciones naturales de oro, como las existentes en Cala Cristal a pocos km de las instalaciones de DSM-Deretil.

- Factor 3: Aparece claramente relacionado con Br y Hg, y posiblemente con Na, representando por tanto un proceso de contaminación de origen distinto a la minería y que podría provenir de algún proceso industrial.

 

1.5.- RESULTADOS ANALÍTICOS DE LOS SONDEOS: MICROCONTAMINANTES ORGÁNICOS.

Para la determinación de la distribución de los microcontaminantes orgánicos en profundidad se han tomado dos tipos de muestras:

 

a) muestra de agua subterránea (sondeo S-4).

b) muestras de suelos integradas en los distintos sondeos:

- M 1 en sondeo S-3 (entre 0 y 1'5 m)

- M 2 en sondeo S-3 (entre 1'5 y 3 m)

- M 3 en sondeo S-1 (entre 0 y 1'6 m)

- M 4 en sondeo S-1 (entre 1'6 y 3 m)

- M 5 en sondeo S-2 (entre 0 y 2'2 m)

- M 6 en sondeo S-2 (entre 2'2 y 3 m)

- M 7 en sondeo S-4 (entre 0 y 1'5 m)

- M 8 en sondeo S-4 (entre 1'5 y 4 m)

Los datos obtenidos confirman la existencia en el terreno de hidrocarburos petrogénicos en muy baja concentración (1'5-14'6 ppm) muy por debajo de los valores detectados en 1996 (32-860 ppm), y que en cualquier caso se aleja también de los valores de intervención que emplean las normativas y legislaciones consultadas.

En cuanto a los Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos, se han detectado en los sondeos niveles muy bajos de los mismos (62'5 ng/g como máximo para el naftaleno y 116'0 ng/g para el fenantreno) en concentraciones similares a los detectados superficialmente en 1996, y que indican la ausencia de problemas de contaminación asociados a estas substancias.

 

6. CONCLUSIONES

Los estudios realizados en los terrenos industriales de DSM-Deretil y en las zonas próximas durante el periodo 1995-1997, se han basado en la aplicación de una serie de técnicas de muestreo y análisis de carácter "no convencioanl" (muestreo de vapor de Hg, INAA, etc.) que junto a la utilización de técnicas clásicas (HRGC-MS, ICP, análisis multivariante, etc.) han permitido definir anomalías de carácter geoquímico e hidroquímico, pudiéndose establecer con claridad el origen de los compuestos detectados.

La modelización de los procesos de transferencia de masa en el terreno y el establecimiento de una red de control y calidad del suelo, basada en piezómetros construidos en la zona saturada y puntos de muestreo de volátiles, permitirán en el futuro un control de la calidad de los suelos de uso industrial y servirán como red de alreta ante accidentes o escapes de substancias al suelo, desde las instalaciones industriales.

 

5.- REFERENCIAS

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