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El término "metales pesados", aunque no está rígidamente definido, generalmente se refiere a "aquellos metales con una densidad superior a cinco”. Algunos de estos metales son fisiológicamente importantes como elementos traza. La mayoría de ellos ejercen acciones tóxicas si están presentes en concentraciones más altas (Passow, Rothstein, y Clarkson, 1961).

El contenido de metales pesados en suelos, debería ser únicamente función de la composición del material original y de los procesos edafogenéticos que da lugar al suelo, pero la actividad humana incrementa el contenido de estos metales en canti- dades considerables, siendo esta, sin duda, la causa más frecuente de su presencia a niveles tóxicos (Sánchez M. I., 2003).

Por otro lado, las diferentes fuentes de agua pueden ver mermada su calidad por dos tipos de contaminación según su origen: contaminación natural o geoquímica y contaminación antropogénica (causada por el hombre). Gray (1994), expone los si- guientes factores de origen natural sobre los que depende la calidad del agua: na- turaleza del agua de lluvia que rellena los acuíferos, tipos de aguas subterráneas (edad del agua del acuífero), tipo de suelo y el tipo de roca que forma el acuífero. Como factores antropogénicos de contaminación están los usos del suelo cercanos a los acuíferos (agrícola, ganadero, etc.) y la infiltración de aguas residuales (González, et al., 2007).

Como los suelos consisten en mezclas heterogéneas de diferentes sustancias or- gánicas y organominerales, minerales arcillosos, óxidos de hierro, aluminio y man- ganeso y otros componentes sólidos, así como de una variedad de sustancias so- lubles; los mecanismos de unión de los metales pesados en los suelos son múltiples y varían con la composición de los suelos, la reacción del suelo y las condiciones redox. Por lo tanto, un metal puede formar diferentes especies según esté unido a varios compuestos del suelo, superficies de reacción y sitios de unión externos o internos con diferente energía de enlace (Bruemmer, Gerth, y Herms, 1986).

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Figura 2.7 Diagrama de movilidad de metales pesados en el suelo. Fuente: Sánchez, 2003.

La composición de los suelos cambia con la profundidad de la superficie a los hori- zontes subsuperficiales. Especialmente en condiciones climáticas húmedas, el agua de precipitación se filtra a través de los suelos y puede transportar metales pesados solubles con la solución del suelo. La concentración de metales pesados en la fase de solución es de gran importancia para todas las consideraciones ecológicas por- que las plantas toman los metales disponibles de la solución del suelo. El transporte de metales dentro del suelo o incluso al agua subterránea también depende de la concentración de metal de la fase de solución. Los cambios en el contenido de agua del suelo, las desviaciones del equilibrio a las condiciones de no equilibrio y los cambios en la actividad de los microorganismos que influyen en las condiciones redox, los contenidos de agentes quelantes6 _{solubles y la composición de la atmós-}

fera del suelo, requieren consideración simultánea. Estos procesos moderan las

6 _{Sustancia que forma complejos fuertes con iones de metales pesados. A estos complejos se los}

54 reacciones de los metales pesados, como la precipitación-disolución, la adsorción- desorción y la formación de complejos iónicos en relación con el pH y, por lo tanto, influyen en la distribución de las diversas especies metálicas en la fase sólida del suelo y en la solución del suelo (Bruemmer, et al, 1986).

Figura 2.8 Representación esquemática de especies de metales pesados y reacciones en suelos.

Fuente: Bruemmer, Gerth, y Herms, 1986.

El suelo actúa en general como una barrera protectora de otros medios más sensi- bles (hidrológicos y biológicos), filtrando, descomponiendo, neutralizando o almace- nando contaminantes y evitando en gran parte su biodisponibilidad. Esta capacidad depuradora de un suelo depende de los contenidos de materia orgánica, carbona- tos, proporción y tipos de minerales de arcilla, capacidad de cambio catiónico del suelo, pH y Eh (potencial de reducción), textura, permeabilidad y actividad micro- biana (Galán y Romero, 2008). En la Figura 2.7 se muestra, de manera esquemá- tica, la forma en que los metales están presentes en la fase móvil o en la fase inmóvil del suelo y el tipo de reacción que permite el paso de metal de una fase a otra (Sánchez M. I., 2003).

Para cada situación, el poder depurador de un suelo tiene límite. Cuando se superan esos límites para una o varias sustancias, el suelo funciona como contaminado y es fuente de contaminantes, de aquí radica la importancia de determinar variables y

precipitación

composición del suelo, reacción del suelo, condiciones redox, cinética de

reacción plantas microorganismos agua subterránea inor. M-comp. org. ML sorb. M

55 condiciones en la matriz suelo, para estimar la interacción química entre el sustrato y el contaminante (Payes, 2014).

Esta interacción se puede visualizar por ejemplo mediante diagramas re- dox que muestran las diferentes espe- cies químicas del plomo, que pueden estar presentes en la zona vadosa se- gún distintos valores de pH y potencial redox (pe), como se muestra en la Fi- gura 2.9. A valores de pH menor a 7 (medio ácido) y a valores de pe de 0 a 20 predomina el plomo en forma iónica como Pb2+_{, el cual es completamente}

soluble en agua (Payes, 2014). Figura 2.9 Especies químicas del plomo a distintos valores de pH y pe en disolución acuosa. Fuente: Appelo y Postma (2005). En la descripción de la concentración de compuestos inorgánicos, considerados “sustancias traza” en los ambientes naturales, es frecuente encontrar la misma ex- presada en términos de elementos químicos. Sin embargo éstos son parte de mo- léculas y forman diversas especies moleculares presentes simultáneamente y en relaciones diversas en el ambiente. Por otro lado el comportamiento de un elemento depende de las especies particulares en la que está presente y la mayor reactividad de una especie no necesariamente coincidirá con la mayor concentración del metal en esa forma química. De allí que el comportamiento de un elemento en el ambiente (biodisponibilidad, toxicidad, distribución, etc.) no pueda predecirse basándose en su concentración total (Castañé, et al, 2003).

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2.5 Factores del suelo que inciden en la disponibilidad y acumulación