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Remediación de suelos contaminados
por sustancias peligrosas debido a
operaciones de dragado
DANIEL CORIA (UCEL)Abril 2017
Dragado
Remoción, succión, transporte y descarga del
material del fondo de áreas acuáticas
mediante una draga.
En un ambiente acuático, el dragado es la
disgregación y extracción de suelo de un
lugar, su elevación, transporte y deposición en
otro lugar respetando en todo el proceso las
limitaciones ambientales.
Limitaciones ambientales del dragado
Las limitaciones ambientales están dadas por
las condiciones de los materiales a dragar y
por las características del medio acuático. Se
deben extremar las precauciones para no
producir impactos ambientales negativos.
Posibles impactos ambientales negativos del dragado
y de la descarga de sedimentos de dragado
Impactos sobre la calidad del agua,
turbidez,
suspensión,
movilización y distribución de sedimentos contaminados,
impactos sobre peces, flora y otros organismos,
cambios en la dinámica litoral,
cambios físicos del fondo acuático,
destrucción de hábitats,
cobertura y/o remoción de los organismos vivos presentes en la zona de dragado y de descarga del sedimento dragado,
aumento de nutrientes (nitrógeno y fósforo),
presencia de metales pesados y pesticidas,
modificación de los niveles de salinidad,
cambios en la demanda de oxígeno,
disminución del oxígeno disuelto.
Posibles impactos ambientales negativos del dragado
y de la descarga de sedimentos de dragado
Sedimentos de dragado
Los sedimentos dragados se utilizan para relleno de
suelos.
El dragado de sedimentos no contaminados, en
general, no produce impactos ambientales negativos
significativos.
Si, en cambio, los sedimentos están contaminados, la
contaminación lixiviará hacia el suelo donde se
depositan, en el caso de que no se tomen las medidas
de protección necesarias.
Fuentes de contaminación de los
sedimentos portuarios
Vertidos industriales
Vertidos de aguas residuales urbanas y de los
servicios del puerto
Escorrentías de la zona portuaria y alrededores
Operaciones portuarias (carga y descarga)
Aportes atmosféricos
Accidentes e incidentes durante la navegación
Aportes fluviales
Dragado y descarga de los sedimentos
contaminados
Sin embargo, el dragado y la descarga de los
sedimentos de dragado, si éstos están contaminados,
producen impactos negativos en el ambiente de las
áreas dragadas y las zonas de descarga del material
dragado, así como en áreas cercanas, dado que se
alteran las condiciones físicas, químicas y biológicas
de los ecosistemas.
Dragado de sedimentos contaminados
El primer paso es analizar los sedimentos
de dragado para conocer si están
contaminados.
En caso afirmativo, hay que investigar los
riesgos de los sedimentos contaminados
para el ambiente.
Dragado de sedimentos contaminados
En general, pueden distinguirse tres tipos de riesgo ambiental:
el riesgo de que los contaminantes se esparzan en aguas superficiales
el riesgo de que los contaminantes se esparzan en aguas subterráneas
el riesgo de que los contaminantes se introduzcan en el ecosistema y se dispersen en un área mayor
A veces se encuentra uno solo de estos riesgos, a veces dos y otras incluso los tres. En este último caso, resulta imprescindible diseñar una operación de remediación para eliminar los sedimentos contaminados.
Contaminantes más usuales en los
sedimentos de dragado
Los sedimentos de dragado son receptores de
sustancias tóxicas, fundamentalmente metales
pesados, nutrientes como fósforo y nitrógeno,
hidrocarburos halogenados, hidrocarburos
aromáticos policíclicos y aceites y grasas.
Contaminantes más usuales en los
sedimentos de dragado
PCBs
Dioxinas y furanos
Metales pesados (cadmio, cobre y mercurio, entre otros)
Hidrocarburos Totales de Petróleo
Contaminantes orgánicos persistentes
Radionucleidos
Efluentes industriales
Compuestos metálicos (metil-mercurio, compuestos de arsénico, compuestos de selenio)
Octilfenoles, nonilfenoles, y otros etoxilatos
Clorofenoles
DDT y sus isómeros, lindano, clorofenoles
Difenil Eter Polibromados
Contaminantes más usuales en los
sedimentos de dragado
Los sedimentos de dragado son portadores de
contaminantes, y son, a la vez, material
generador de suelo. De allí que éste se
contamine y sea tóxico para plantas, animales
y seres humanos.
Destino de los sedimentos dragados
Los sedimentos dragados pueden ser descargados en agua o en tierra, en áreas confinadas o sin confinamiento.
Para evaluar cuál de estos destinos es el más adecuado, es imprescindible hacer análisis de laboratorio en el momento de extracción de los sedimentos de dragado, para conocer si éstos están contaminados.
Análisis de sedimentos
Se consideran contaminados los sedimentos de dragado cuyos valores analíticos superan los establecidos en la Nueva Lista Holandesa del año 2000.
Si los sedimentos de dragado están contaminados, se recomienda su disposición final en sitios considerados seguros.
Valores NLH 2000 para suelos
Ref.: VI: valores indicativos; VE: valores de evaluación; VS: valores de saneamiento
Contaminante VI VE VS
Cromo 100 250 800
Mercurio 0,5 2 10
Plomo 50 150 600
Cianuro 5 50 500
Fenoles 0,05 1 10
PCB 0,05 1 10
Aceites 100 1.000 5.000
Pesticidas clorados 0,1 1 10
Pesticidas no clorados0,1 2 20
En las descargas en tierra en áreas no confinadas
los principales impactos ambientales son:
ahogamiento y/o cobertura de la flora y los organismos
vivos presentes en la zona de descarga,
contaminación de los suelos por percolación de
contaminantes presentes en el material de dragado,
contaminación de los cursos de agua,
contaminación del agua subterránea.
Destino de los sedimentos dragados
contaminados
La descarga en agua es mucho más barata pero también mucho más riesgosa para el ambiente. Los principales impactos ambientales asociados a esta descarga, en áreas confinadas o no, son:
incremento de la turbidez,
suspensión y distribución de contaminantes,
disminución del oxígeno disuelto,
ahogamiento y/o cobertura de los organismos vivos presentes en la zona de descarga.
Destino de los sedimentos dragados
contaminados
Contaminación
de agua por
deposición de
sedimentos
contaminados
en el agua
La descarga en tierra en área confinada e
impermeabilizada (para evitar la lixiviación
de posibles contaminantes) es el método más
seguro para minimizar los impactos
ambientales negativos
Destino de los sedimentos dragados
contaminados
Test TCLP (Toxicity Characteristic
Leaching Procedure)
Este test está diseñado para determinar la característica de toxicidad por lixiviación de los sedimentos, sean líquidos, sólidos o una mezcla de estas fases, a partir de un análisis practicado a una muestra de lixiviado obtenida en condiciones estándar.
El procedimiento consiste en determinar la movilidad de determinados constituyentes tóxicos, sean orgánicos o inorgánicos.
Equipo para TCLP
Tratamiento de los sedimentos
contaminados
Dada la factibilidad de lixiviación de
contaminantes presentes en los sedimentos de
dragado, se propone el confinamiento de éstos
con metodología de macroencapsulado.
Se propone, por su efectividad y bajo costo, la
utilización de cemento como material de
estabilización/solidificación.
- Los contaminantes son físicamente encerrados o confinados dentro de una masa estabilizada (solidificación), o se inducen reacciones químicas entre un agente estabilizante y los contaminantes para reducir su movilidad (estabilización).
- ventajas: tratamiento de compuestos inorgánicos (incluyendo los radionucleidos)
- desventajas: presencia en el suelo de sustancias transformables por oxidación en formas más tóxicas y/o movibles, aumento del volumen, efectividad limitada contra compuestos orgánicos volátiles con azufre y pesticidas y ninguna contra compuestos orgánicos volátiles
Estabilización / Solidificación
Estabilización / Solidificación
La metodología Estabilización / Solidificación consiste en mezclar los sedimentos contaminados con cemento con el objeto de incluir a la fase contaminante dentro de una matriz sólida. De esta manera se elimina cualquier posible exceso de líquido y se reduce el riesgo de que los contaminantes lixivien.
Con este método se busca que, mediante la adición de cemento, se forme un sólido monolítico con el contaminante atrapado o formando parte de la matriz sólida.
La técnica se utiliza para la remediación y transformación de líquidos y residuos semivolátiles a una forma más segura y compatible con el ambiente.
Mediante la transformación del material contaminado en un bloque sólido se reduce el área superficial (superficie por unidad de masa), o superficie de exposición, disminuyendo así la interacción con el medio que lo rodea.
De esta manera se evita el contacto del contaminante con el ambiente ya que el mismo se encuentra macroencapsulado en el bloque sólido.
Estabilización / Solidificación
Deben confeccionarse probetas con distintas alternativas de mezclas suelo-cemento (con agregado o no de bentonita) para la estabilización del suelo contaminado. Se ensayan en laboratorio a la compresión simple y a la conductividad hidráulica a distintos tiempos.
Se toman muestras del permeado de las probetas para la determinación de lixiviado de las mismas y se analizan en laboratorio.
Estabilización / Solidificación
Los criterios básicos para el diseño de la estabilización son:
- Determinar la relación óptima de mezcla o diseño de la mezcla suelo-cemento.
- Determinar el tiempo de curado.
- Tener en cuenta la posibilidad de un aumento del volumen del producto solidificado.
El tiempo de curado es el factor de mayor importancia debido a que se utiliza el criterio de resistencia como parámetro de control de la solidificación, y por ende de la estabilización del suelo contaminado.
Estabilización / Solidificación
En una remediación por macroencapsulado de
un suelo contaminado con hidrocarburos en
Alejo Ledesma, prov. de Córdoba, se comprobó
que:
la relación óptima cemento-suelo para la menor
lixiviación corresponde a 10%p/p,
el tiempo de curado óptimo fue de 28 días, usando
acelerador de fraguado.
Estabilización / Solidificación
Para la estabilización del suelo contaminado deben ensayarse en laboratorio mezclas de suelo-cemento. Para establecer la dosificación adecuada que permita obtener la mezcla de menor costo de ejecución, pueden adoptarse los siguientes criterios:
Para la materialización de la estabilización / solidificación del suelo contaminado: resistencia a la compresión simple a los 28 días, RCS28 > 2,0 kg/cm2; conductividad hidráulica, k inferior a x10-5 cm/s.
Estabilización / Solidificación
Este método presenta medidas adicionales de seguridad ambiental, ya que antes de colocar los sedimentos contaminados ya mezclados con el cemento, debe colocarse una geomembrana que actúa como protección para evitar que el lixiviado llegue al suelo.
Estabilización / Solidificación
Esta metodología permite el tratamiento de los sedimentos de dragado al aislar los contaminantes e impedir su lixiviación. La geomembrana también contribuye a este fin.
De esta manera, no se produce contaminación del suelo por debajo de la geomembrana.
Los contaminantes orgánicos macroencapsulados se irán biodegradando con el paso del tiempo, como se ha comprobado.
Estabilización / Solidificación
Monitoreo posterior al tratamiento de los
sedimentos contaminados
Después del tratamiento debe realizarse un monitoreotomando muestras del suelo que está por debajo de lamembrana hasta una profundidad de 1 m, y sedeterminan variables físicas, químicas y biológicas, enparticular metales pesados, compuestos orgánicosvolátiles y compuestos orgánicos polinucleares.
El momento del monitoreo posterior al tratamientoestá establecido por las Autoridades de Aplicación.Normalmente es un año.
Los ensayos deben presentar valores por debajo de losestablecidos en la Nueva Lista Holandesa del año2000.
El monitoreo
también
puede
hacerse por
métodos no
invasivos,
como GEM
(Método
Geoeléctrico)
Monitoreo posterior al tratamiento de los
sedimentos contaminados
Método Geoeléctrico (GEM)
Mediante este método, que no requiere la instalación de pozosde muestreo, se busca obtener una imagen de la corteza entérminos de las variaciones de resistividad eléctrica de latierra tanto laterales como en profundidad. Para esto seemplea una fuente artificial de corriente continua, la cual seinyecta en la tierra a través de un par de electrodos. Serealizan mediciones de diferencia de potencial entre otro parde electrodos y con las mediciones de la corriente sedetermina la resistividad del suelo. La profundidad depenetración depende de la geometría del dispositivoexperimental, la distancia entre los electrodos y también de lapotencia de la fuente que provee la corriente.
Muchas gracias