Guía de campo para la demostración de técnicas de remediación de suelos contaminados.

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Resumen del contenido y objeto de la Guía

En las proximidades de la población de Aznalcázar y a escasos metros de la orilla del Guadiamar se encuentra el centro de visitantes del mismo nombre. Este equipamiento constituye el punto de partida básico para visitar el Corredor Verde y sus proximidades. Su privilegiada ubicación permite contemplar, desde las alturas del edificio, el curso de las aguas y el frondoso bosque en galería que alberga el río en este tramo, además de un antiguo puente romano, testigo de la importancia histórica y cultural del río y su cuenca.

En el centro de visitantes se ofrece amplia información sobre el significado y la evolución de este paisaje protegido. Tras las tareas de restauración, después del accidente minero ocurrido en 1998, el Corredor Verde del Guadiamar ha supuesto la creación de un pasillo ecológico que conecta Sierra Morena y Doñana, permitiendo la circulación de especies entre ambos. El visitante también conocerá la importancia de los variados paisajes que el Guadiamar encuentra a su paso: dehesas, pinares, cultivos de cereal o marismas. La vegetación de estos paisajes también puede contemplarse de forma más cómoda, en el cercano Jardín Botánico de Buitrago.

 

Áreas de interés de la Guía:

Edafología; Agricultura; Medio Ambiente; y Ordenación del Territorio.

Perfil del visitante tipo

Formación académica
Lic., Ing sup. o técnico (rama: Biología, Agraria, Ambientales)

Palabras Clave

Suelo, Evaluación de tierras, Calidad del Suelo, Degradación de suelos

Datos de contacto

Francisco José Blanco Velázquez, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
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Tiempo de la visita 4 horas
Autores
  • Francisco José Blanco Velázquez, CTO Agro, Evenor-Tech SLU
  • María Anaya-Romero, CEO, Evenor-Tech SLU
  • José Miguel Pérez, CTO TIC, Evenor-Tech SLU

 

Introducción

Contaminación de suelos y técnicas de remediación

Un contaminante es cualquier sustancia suelo con el potencial de causar daños, irreversible o no, en el medio ambiente. Por lo tanto, un suelo contaminado es aquel que presenta una o varias sustancias contaminantes que por encima de un cierto nivel que causan el deterioro o la pérdida de uno o más funciones del suelo.  Esto conlleva a la pérdida de su capacidad de atenuación natural para distintas adversidades, pasando a ser de un “protector” a causar efectos adversos en los sistemas agua, atmósfera y organismos. Hoy en día existen más de 700 contaminantes emergentes en el entorno europeo, que pueden ser de origen orgánico o inorgánico,  que no se monitorizan comúnmente en el medio ambiente pero que tienen el potencial de ser perjudiciales tanto para la salud humana como para los procesos ecológicos. Es por ello el interés de encontrar técnicas de remediación eficaces con el objetivo de restaurar los suelos contaminados. En esta guía trataremos dos tipos de remediación llevadas a cabo en el Corredor Verde del Guadiamar, las enmiendas (sustancias que se incorporan al suelo para corregir un problema o aumentar la productividad) y la fitorremediación (el uso de plantas para absorber, acumular, metabolizar, volatilizar o estabilizar contaminantes).

 

Descripción ambiental y socio-económica del caso de estudio

El yacimiento minero de Aznalcollar se encuentra localizado a unos 50 km del Parque Nacional de Doñana y forma parte de la Faja Pirítica Ibérica que se extiende hasta Portugal. Situada en el Valle del Guadiamar presenta un clima típico Mediterráneo, con inviernos templados y lluviosos (500 mm de media anual) y veranos calurosos y secos. La temperatura media anual es  17 ºC, con un máximo de 33.5 ºC en Julio y un mínimo de 5.2 ºC en Enero

Antes del accidente minero, el Valle del Guadiamar estaba ocupado principalmente por tierras de cultivo y tierras de pastoreo. Tras el derrame de los lodos contaminantes y la compra obligatoria de tierras privadas, la superficie total de 2.706,8 hectáreas fue declarada Paisaje protegido del Corredor Verde del Guadiamar (Abril de 2003) y se retiró el uso de la agricultura y el uso del ganado. Los suelos se han remediado y las tierras reforestadas con especies arbustivas y arbóreas nativas. Actualmente, el uso principal es la conservación de la biodiversidad y el corredor ecológico que conecta Sierra Morena (al Norte) y el Parque Nacional de Doñana (al Sur). Además se realizan actividades de recreación (ciclismo, senderismo, etc.) y de educación ambiental organizados por el Centro de Información de Aznalcázar (www.guadiamareduca.com). Aunque el pastoreo fue prohibido, existe el pasto por caballos (obligatoriamente identificados) como instrumento de gestión benigna y sostenible para el control de la cubierta herbácea, reduciendo así el riesgo de incendios durante la sequía de verano. Los estudios realizados en la evaluación de los pastos para los caballos excluyen la posible toxicidad aguda para estos animales.

Itinerario de la visita

Durante la visita se realizarán tres paradas: 1ª) Complejo minero de Aznalcóllar, donde se tendrá una visión general de las instalaciones de la mina de Aznalcóllar y la balsa cuya rotura provocó el episodio de contaminación. 2ª) Parcelas experimentales del Vicario, donde se podrán observar los resultados de experimentos con diferentes tipos de enmiendas y se explicará el estudio a largo plazo que se lleva a cabo. 3ª) Zona reforestada del Vado del Quema, donde se observará el estado de las reforestaciones con diferentes especies de árboles y matorrales después de 16 años. En esta zona también se visitará una parcela testigo donde no se retiró el lodo ni se han aplicados medidas de recuperación de suelos. A continuación se resumen los principales temas a desarrollar en las tres paradas y una lista de las publicaciones que se pueden consultar para ampliar información.

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Parada 1. Complejo minero de Aznalcóllar

El yacimiento minero de Aznalcollar se encuentra localizado a unos 50 km del Parque Nacional de Doñana y forma parte de la Faja Pirítica Ibérica. La explotación de la mina en el momento del accidente estaba a cargo de la empresa Boliden-Apirsa y el residuo que generaba en el proceso de concentración (separación del mineral de interés de los minerales que no tienen interés por el momento)  estaba constituido mayoritariamente por pirita (85,90%), con cantidades menores de otros sulfuros. El estéril (rocas que no contienen mineral) estaba compuesto por 0,8-1,1% de Pb; 0,4-0,8% de Zn; 0,2-0,5% de As y 0,1-0,2% de Cu, y fueron almacenados en grandes balsas que el 25 de abril de 1998 sufrieron una rotura, vertiendo así aproximadamente 3,62 Hm3 de agua contaminada y 0,88 Hm3 de lodos tóxicos a las cuencas de los ríos Agrio y Guadiamar .

El lodo se extendió unos 40 km, afectando a unas 5500 hectáreas (eucaliptales, cereales pastizales arrozales, etc), deteniéndose cerca del Puente de Don Simón .El vertido no alcanzó el Parque Nacional de Doñana gracias a la construcción del muro del Lucio del Cangrejo, situado a unos 50 km de la mina, quedando la circulación de las aguas tóxicas almacenadas en el sector conocido como Entremuros. La vida en el río quedó gravemente afectada, se recogieron 29680 kg de peces muertos y 218 kg de cangrejos (asfixiados por la gran cantidad de partículas en suspensión de las aguas y como resultado de la extrema acidez, ph: 5,5).

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Los suelos afectados fueron mayoritariamente Fluvisoles calcáricos y eútricos y en menor proporción, y relacionados con estos, Luvisoles cálcicos y crómicos, Vertisoles cálcicos, Regosoles calcáricos y Cambisoles calcáricos y vérticos.  En la zona de marisma aparecen Fluvisoles calcáricos y Solonchaks gléicos, cálcicos y/o gípsicos ya presentaban influencia por parte de la actividad minera de Aznalcollar  y tras el desastre minero. Para el estudio de la magnitud del vertido se tomaron muestras a distintas profundidades (0-5, 5-10, 10-15, 15-20 y 20-50 cm), en siete áreas del Valle del Guadiamar, del 8 al 15 de Mayo de 1998.

Las muestras recogidas fueron analizadas para observar el contenido de metales pesados y pH. El resultado fue la concentración de esos metales pesados en los primeros 20 cm del suelo pero si el suelo presenta un porcentaje menor del 25% en arcilla estos elementos pueden llegar a 50-80 cm de profundidad.

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Parada 2. Parcelas experimentales del Vicario

¿Qué son las enmiendas?  En Agricultura, se entiende por enmiendas a aquellas sustancias que se incorporan al suelo con el propósito de corregir cualquier problema que éste pueda tener (compactación, textura, contaminación, etc.) con el propósito de restaurar un ecosistema o aumentar la productividad.
Debido a la contaminación tras el vertido de la balsa, donde nos encontramos se ha llevado una serie de experimentos tras los cuales se quiso determinar que enmienda fue la más recomendada para restaurar los suelos.
El diseño experimental consistió en una parcela de 20m x 50m, donde se seleccionaron 12 subparcelas de 7m x 8m cada una con un margen de 1m en longitud y 2m en anchura como vemos en la imagen.

 

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Las enmiendas utilizadas en este experimento fueron de 2 tipos, dos orgánicas, un compostaje de biosólidos (BC) y Leonardita (LE), y uno inorgánico, residuos de la remolacha azucarera producto  del  proceso de manufacturación de la remolacha. Cada tipo de enmienda se aplicó a tres réplicas y para poder realizar una comparación, frente a la regeneración natural del suelo, también se dispuso de tres réplicas donde no se aplicó ningún tipo de enmienda. Las características de cada enmienda se puede observar en la tabla siguiente.

 

  Enmiendas
BC LE SL
pH 6.93 0.03 6.08 0.07 9.04 0.08
TOC (%) 19.5 1.22 28.9 0.39 6.70 1.55
       
As (mg kg-1) 5.63 1.48 34.9 3.46 1.63 0.34
Cd (mg kg-1) 0.73 0.40 0.83 0.11 0.43 0.15
Cu (mg kg-1) 121 5.66 28.2 2.40 51.0 8.20
Mn (mg kg-1) 257 24.8 66.2 1.41 297 10.3
Pb (mg kg-1) 137 26.2 22.0 2.33 39.2 6.70
Zn (mg kg-1) 258 18.4 64.5 1.06 138 31.0
TOC, Carbono orgánico total; BC, Compostaje biosólido; LE, Leonardita; SL, Abono remolacha azucarera
Características de las enmiendas utilizadas

 

 

Se tomaron 84 muestras de suelo a dos profundidades (0 – 15 y 15 – 30 cm), 4 por réplica, en Marzo de 2011 y se les sometió a un análisis químico para visualizar la evolución de los elementos trazas, pH y contenido en materia orgánica de las distintas enmiendas frente al tiempo.

 

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Tras este estudio se pudo comprobar como el suelo de manera natural se va recuperando aunque lentamente. A la profundidad de 0-15 cm se pudo observar que SL, la enmienda rica en carbonatos cálcicos, fue la más eficiente en cuanto al aumento del pH además de reducir los niveles de Cd, Cu y Zn en la solución del suelo. SL además mantiene su eficiencia 6 años después de su aplicación, sin embargo, las aplicaciones posteriores de SL no se observan diferencias significativas por lo que esto tiene gran relevancia a la hora de gestionar su uso a la hora de la remediación de los suelos. Respecto a las enmiendas orgánicas, BC y  LESL, incrementaron también el pH y además la materia orgánica y redujeron los valores de Cd, Cu y Zn. A la profundidad de 15-30 cm los cambios producidos por las enmiendas fue similar a la de los perfiles superiores pero en menor magnitud. Cabe destacar que el uso de las enmiendas ha permitido que las plantas de los alrededores pudieran colonizar estos suelos.

 

Parada 3. Zona reforestada del Vado del Quema

3.1. Parcela testigo con lodo

El tipo de suelo de la zona de estudio es un Typic Xerofluvent localizado cerca del río Guadiamar. En esta localización se encuentra un área protegida de 2000 m2 que fue conservada por el Gobierno Regional para posibles estudios de investigación. En esta zona no se retiraron los lodos y no se realizó ninguna actuación de remediación  (NRE; 37° 14’ 39.7-39.1” N,  6° 15’ 48.3” W). 

 

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La parcela comparativa de este estudio, donde sí se retiraron los lodos, se localiza a 20 metros del área protegida. En esta parcela se retiraron los lodos junto con la parte superficial de los suelos (10 – 30 cm) durante las medidas de remediación (RE; 37° 14’ 39.2-39.6” N, 6° 15’ 46.8-47.3” W). En Febrero de 2011, se seleccionaron 4 parcelas de muestreo de 9m2, de forma aleatoria en ambas áreas (RE y NRE). En cada parcela se tomaron 3 muestras de manera aleatoria a distintos intervalos de profundidad (0-10 cm, 10-20 cm, 20-40 cm, 40-60 cm, 60-80 cm y 80-100 cm) para su posterior análisis químico (pH, OC: carbono orgánico, metales). En el estudio del contenido en metales del suelo se comparó además con los valores de un suelo no afectado (UA) reflejado en un estudio previo.  Como se puede observar en las gráficas siguientes se ven diferencias significativas (respecto al contenido en As, PB y Cu),  entre el suelo no remediado (NRE) frente al suelo remediado (RE) y al no afectado (UA). En cuanto al Zn también presenta diferencias significativas entre los 40 y 80 cm de profundidad.

3.2. Evolución de las reforestaciones

Para ver la evolución de las reforestaciones tras el vertido se realizó un estudio de los elementos trazas en las distintas plantas  y del suelo para ver las condiciones de pH, carbonatos y materia orgánica ya que pueden influir en la disponibilidad de estos elementos.
Para este estudio se tomaron muestras en 19 puntos a lo largo del Corredor Verde en Otoño de 2005 tanto del suelo como de las hojas (salvo en la retama que se usaron los tallos). Para cada especie se tomaron muestras de zonas afectadas y no afectadas, salvo el álamo blanco y Tamarix africana que solo estaban en las zonas afectadas. En cada zona se seleccionaron entre 3 y 10 individuos de cada especie, dependiendo de su abundancia. Alrededor de cada individuo se tomaron muestras del suelo de entre 0-25 y 25-50 cm en la zona cercana a la raíz, un total de entre 12 y 40 muestras por cada zona. En cuanto a las hojas se tomaron entre 15 y 25 hojas por especie arbórea (adultos y juveniles). Para las especies arbustivas se seleccionaron de 4 a 6 individuos por cada especie y se tomaron muestras de hojas de distintos individuos de la misma especie. En el caso de Retama sphaerocarpa se tomaron hojas jóvenes y tallos fotosintéticos, y tallos verdes. En total se obtuvo 234 muestras de suelo y 152 muestras de plantas (52 árboles adultos, 64 muestras de árboles juveniles y 36 arbustos) correspondientes a 8 especies.

 

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Los resultados obtenidos muestran las diferencias significativas entre los suelos afectados y no afectados a las dos profundidades y como las distintas especies acumulan en distintas cantidades los elementos trazas que se encuentran en el suelo.

Sin embargo, a pesar de que la contaminación residual es alta en el Corredor, su paso a las partes aéreas de las plantas leñosas es bastante reducido. Cabe destacar que Populus alba la elevada acumulación de Cd y Zn en sus hojas que puede suponer un cierto riesgo ecológico ya que sus hojas al caer podrían volver a contaminar el suelo o pasar esos elementos trazas a los herbívoros. Respecto al Talio (Tl), es un elemento muy tóxico para los seres vivos, incluso en pocas concentraciones. En cuanto a las especies leñosas se observa que acumulan poca cantidad de este elemento, sin embargo, en otros estudios, algunas herbáceas (sobre todo la familia Brassicaceae), pueden acumular Tl en sus flores y frutos en cantidades muy superiores a los niveles normales en plantas.

 

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Es importante destacar que el uso de enmiendas limita la acumulación de estos elementos trazas en las plantas herbáceas y que si bien el suelo contiene elementos contaminantes residuales del vertido el paso a las especies leñosas (salvo el álamo blanco y el sauce) es relativamente bajo. Otros estudios concluyen además que los factores ambientales (escasa disponibilidad de agua y nutrientes o la intensidad lumínica) son tan importantes o más que la contaminación residual del suelo para condicionar el establecimiento de la cubierta forestal.

 

Agradecimientos

Quisiera agradecer al Departamento de Protección del Sistema Suelo, Planta, Agua, del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS), en especial al Dr. Teodoro Marañón Arana, a la Dra. Paula Madejón Rodríguez, al Dr. José Manuel Murillo Carpio y a la Dra. Mª Teresa Domínguez Núñez, por facilitarme los datos y artículos científicos para elaborar esta guía.

A la Dra. María Anaya Romero, directora de la empresa Evenor-Tech, por impulsar y ayudar a organizar esta guía. Y a José Miguel Pérez, de Evenor-Tech, por la maquetación final y consejos a la hora de elaborar este documento.

Bibliografía consultada.

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2. Burgos, P., Madejón, P., Madejón, E., Girón, I., Cabrera, F., Murillo, J.M., 2013. Natural remediation of an unremediated soil twelve years after a mine accident: Trace element mobility and plant composition. Journal of Environmental Management 114, 36-45.
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www.evenor-tech.com
www.irnas.csic.es