Capacidad de sorición de cd, cu y pb por diferentes suelos

Zusammenfassung

La disponibilidad de metales pesados, como Cd, Cu y Pb, para la mayoría de los receptores sensibles en los ambientes terrestres y en las aguas, está gobernada por el reparto de los elementos entre las fases líquida y sólida del suelo. También la distribución de los metales en formas disponibles y no disponibles está significativamente influida por la competencia con otros cationes por los sitios superficiales de intercambio y por la presencia de superficies de enlace como las de la materia orgánica, arcilla y dióxidos y oxihidróxidos. Los suelos tienen una gran capacidad para extraer metales de la disolución mediante reacciones de sorción, término que se puede definir como la transferencia de iones desde la fase acuosa a la sólida a través de diferentes mecanismos. Por lo tanto, la sorción de los metales procedentes de una disolución acuosa en superficies sólidas es un importante proceso que influye en la acumulación y transporte en el medio ambiente. Por todo lo anteior se estudió la posibilidad de flujo, o movilidad, a través del perfil del suelo de los iones metálicos divalentes aplicados conjunta o individualmente (Cd, Cu y Pb) a diferentes suelos, ya que en la mayoría de los trabajos publicados se analiza la sorción en un tipo de horizonte en particular, sin realizar experiencias en todos los horizontes y sin efectuar desorción, de los metales retenidos, para conocer la posibilidad de liberación y movilidad a través del perfil. Se seleccionaron, muestrearon y caracterizaron suelos diferentes, con diversidad de componentes y propiedades que deciden en la capacidad de sorción y desorción de metales pesados y con características químicas y mineralógicas diferentes, o que, en distinto grado de abundancia, influyen decisivamente en la sorción y fijación de los metales objeto de estudio. Mediante la realización de isotermas de sorción y desorción, se estimó la sorción y desorción individual, competitiva conjunta de Cd, Cu y Pb en todos los horizontes, utilizando disoluciones mono y multimetálicas de Cd, Cu y Pb que son, de entre los metales estudiados en trabajos previos, unos de los que poseen más elevado potencial de toxicidad, que forman parte de vertidos de todo tipo y que se aplican a los suelos también en los manejos agrícolas. La sorción simultánea es mayor que la monometálica, probablementedebido a la especificidad de los sitios de sorción para cada catión y pone de manifiesto una clara competencia, sobre todo, entre Cd y Pb favorable a este último. Además se analizó y determinó el intercambio entre Cu2+, Cd2 y Pb2+, añadidos individual y conjuntamente, con Ca2+, Mg2+, K+ y AI+3 para poder estimar la implicación del intercambio catiónico en los procesos de sorción. En los horizontes subsuperficiales además del intercambio catiónico, intervienen otros procesos en la fijación mono o multimetálica, mientras que en los superficiales es el predominante. Cuando el catión mayoritario en el complejo de cambio es AI+3, Ca+2 o Mg+2, participa prioritariamente en el intercambio cationico con Cd, Cu y/o Pb y en los suelos saturados en bases, el AI+3 no participan en el intercambio con Cd+2, Cu+2 y/o Pb+2. Estos desplazan Mg+2 y Ca+2, independientemente de su proporción en la capacidad de intercambio catiónico efectiva. Cuando mayor sea la saturación en bases del complejo de cambio también lo es la capacidad de fijación de metales. En la sorción competitiva (y simultánea) influyen mucho más todos y cada uno de los cationes presentes en el complejo de cambio que en la monometálica, en la que el intercambio se produce fundamentalmente entre el metal añadido y el mayoritario del complejo de cambio. Para poder establecer comparaciones que tengan validez estimativa y predictiva de la capacidad de sorción y retención se propuso el uso del parámetro K (adimensional y comprendido entre 0 y 1) que refleja el reparto entre el suelo y la disolución, aplicable a todos los casos (sorción y retención mono y multimetálica: conjunta y competitiva) y a todos los suelos estudiados y que representa la afinidad de sorción y retención individual, competitiva y conjunta de metales por los suelos. Con esta parámetro se determnó la capacidad de fijación conjunta e individual, la competencia entre los distintos metales, la histéresis y la movilidad o flujo a través del perfil. El pH, la CICe y los contenidos de óxidos de Mn y de arcilla son los componentes y propiedades con mayor influencia en la sorción, o retención, simultánea de Cd, Cu y Pb y en todos los casos, las características de los horizontes que influyen decisivamente en la sorción y retención de Cu, Cd y Pb son el pH, la CICe y el contenido de óxidos de Mn. La irreversibilidad de la sorción de Cd, Cu y Pb (mono o multimetálica) es mayor en los horizontes de mayor pH y CICe y con altos contenidos de óxidos de Mn. La afinidad de la materia orgánica por Pb y Cu afecta a la menor histéresis de sorción de Cd. Todos los suelos tienen una alta capacidad de fijación de Pb y es el metal cuya sorción presenta mayor histéresis. Se modelizó la capacidad de fijación individual, conjunta y competitiva de Cd, Cu y Pb, mediante regresión lineal múltiple y árboles de regresión y clasificación. La retención sigue un modelo no lineal, en el que los mayores coeficientes de importancia corresponden al pH, la CICe y al contenido de óxidos de manganeso, factores de los que depende fundamentalmente la retención de los metales en los suelos. Los resultados obtenidos pueden contribuir a mejorar la calidad ambiental porque permiten realizar propuestas de estrategias de recuperación de zonas contaminadas mediante técnicas no destructivas, con aportes que introduzcan la acidez y aumenten la CICe. Es necesario controlar las dosis de encalantes para alcanzar un pH óptimo que favorezca el desarrollo de la vegetación para aumentar la calidad de los suelos.