Geotecnia ambiental

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(84.07) Mecánica de Suelos y Geología

Alejo O. Sfriso: asfriso@fi.uba.ar

M. Codevilla: mcodevilla@fi.uba.ar

Índice

• Suelos y acuíferos contaminados

• Elementos contaminantes

• Técnicas de remediación

• Ejemplo: remediación de una estación de servicio

• Ejemplo: remediación de un pasivo minero

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Suelos y acuíferos contaminados

Un depósito está contaminado cuando tiene agentes (elementos químicos) que alteran su condición natural de manera desfavorable para la vida.

Los suelos y acuíferos se contaminan por prácticas industriales poco respetuosas del medioambiente (vertidos a cursos de agua, basurales a cielo abierto, entierro de desechos, etc.) o por ignorancia.

La contaminación subterránea no es aparente, no genera rechazo social.

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Elementos contaminantes

• Compuestos tóxicos inorgánicos:

• metales pesados (Níquel, Zinc, Cromo, Plomo, Cadmio, Mercurio,..) y no metales (Arsénico, Selenio).

• Compuestos tóxicos orgánicos:

• Componentes de gasolina: Benceno, Tolueno, Etilbenceno, Xilenos (LNAPL)

• Hidrocarburos policíclicos aromáticos: Naftaleno, Fenantreno, Pyreno (DNAPL)

• Hidrocarburos clorados (PCE, TCE).

• Pesticidas.

• Radionucleicos: Uranio, Torio, Cesio, Cobalto.

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Fuentes de contaminaciónG

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5 (fuente: USEPA, 1990)

Reacciones químicas trascendentes

• Equilibrio ácido-base: ganancia o pérdida de protones (H+) o de aniones (OH-)

• Precipitación-disolución: incremento o disminución de las fases acuosas y sólidas (solubilidad, S)

• Óxido-reducción (redox): traspaso de electrones entre átomos o iones.

• Formación de complejos: alteran las reacciones de superficie entre partícula y fluído.

¿Qué necesitamos conocer del suelo?

Minerales, SSA, CEC, pH, k, n (c y f en menor medida)

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Etapas de los estudios ambientales

• Inspecciones de campo (visita al sitio).

• Investigación preliminar (búsqueda de antecedentes, ensayos geofísicos).

• Investigación exploratoria (toma de muestras, ensayos de campo y laboratorio).

• Investigación detallada (situación espacial y temporal de la contaminación).

• Modelos matemáticos de transporte de contaminantes.

• Análisis cuantitativo de riesgo (estudio de toxicidad y exposición).

• Selección de técnica de remediación adecuada ($$).

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Índice

• Suelos y acuíferos contaminados

• Elementos contaminantes

• Técnicas de remediación

• Ejemplo: remediación de una estación de servicio

• Ejemplo: remediación de un pasivo minero

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Alternativas de remediaciónG

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9 (fuente: Sharma & Reddy. Geoenv. Engineering)

Técnicas de remediación

• Extracción de vapores (SVE): remoción de VOC.

• Lavado de suelos (soil washing): separación de contaminantes de suelos excavados y reducción de residuos a tratamiento final.

• Encapsulación(S/S): uso de aditivos para retener a los contaminantes dentro de una matriz.

• Remediación electrocinética: remediación de contaminantes mediante circulación de corriente eléctrica.

• Desorción térmica: extracción de contaminantes por vaporización al calentar suelo a Tº de 100 – 500ºC.

• Barreras impermeables

• Barreras permeables reactivas

• Bombeo de agua subterránea y sobrenadantes

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Extracción de vapores (SVE)

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(Sharma & Reddy. Geoenv. Engineering)

Lavado de suelos (soil washing)

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(fuente: Sharma & Reddy. Geoenv. Engineering)

Encapsulación (S/S)

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(fuente: Sharma & Lewis, 1994)

Remediación electrocinética

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(fuente: Sharma & Reddy. Geoenv. Engineering)

Desorción térmica

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(fuente: USEPA, 1994)

Barreras permeables reactivas

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Barreras impermeables

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(fuente: USEPA, 1984)

(fuente: Mitchell, 1994)

Bombeo de agua y sobrenadantes

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Índice

• Suelos y acuíferos contaminados

• Elementos contaminantes

• Técnicas de remediación

• Ejemplo: remediación de una estación de servicio

• Ejemplo: remediación de un pasivo minero

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Objetivo de la remediación

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Reducir la contaminación por debajo de umbrales admitidos por la legislación ambiental

Identificación de focos de contaminación

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• Entorno de tanques (descarga directa)

• Islas de carga (manchas superficiales)

• Alta concentración de hidrocarburos disueltos y sobrenadantes

– 4616 kg absorbidos en el subsuelo

– 3 kg como producto libre

– 26 kg como hidrocarburo disuelto en el agua

Sistema de remediación adoptado

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• Bombeo de las aguas y sobrenadante

• Inyección de aire bajo el nivel freático

– Volatiza los COV’s en la zona saturada

– Potencia la biorremediación al aportar O2

– Transporta contaminantes a la zona vadosa (unsat)

• Extracción de vapores del suelo

• Tratamiento de fases extraídas

– Gaseosa (filtro de gases y filtro de carbón activo)

– Líquida (separador de hidrocarburos)

• Bio-remediación: ventilación, adición de nutrientes y estimulantes bacterias

Etapas de remediación

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Duración del tratamiento

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Índice

• Suelos y acuíferos contaminados

• Elementos contaminantes

• Técnicas de remediación

• Ejemplo: remediación de una estación de servicio

• Ejemplo: remediación de un pasivo minero

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Planteo del problema

Una mina emplea mercurio para la extracción de minerales.

El sistema de contención de los relaves (diques con residuos) tiene tres barreras consecutivas de intercepción.

Se produce una fuga que atraviesa las tres barreras.

Tratamiento adoptado:

• Contención: barrera impermeable con pared moldeada de hormigón plástico.

• Extracción: sistema de bombeo para recuperación de contaminante

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Avance de pluma de contaminaciónG

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Avance de pluma de contaminaciónG

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Tratamiento adoptadoG

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Contención: Barreras impermeablesG

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Pantalla aguas abajo

• 5200m2 x 0.80m x 28m prof. media (48m max)

• 2200m de perforaciones para inyecciones

• Ensayos de permeabilidad in situ

Contención: Barreras impermeablesG

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Pantalla aguas arriba

• 3200m2 x 0.80m x 27m prof. media (40m max)

• 1550m de perforaciones para inyecciones

• Ensayos de permeabilidad in situ

Contención: Barreras impermeablesG

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Contención: Barreras impermeablesG

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Extracción: Pozos de bombeoG

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Bibliografía

Básica

• EPA. Environmental investigations standard operatingprocedures quality assurance manual.

• Moseley & Kirsch. Ground Improvement. M&K.

Complementaria

• Sharma H. & Reddy K. Geoenvironmental engineering. Wiley

• Smith&Kresser. Soil and environmental analysis. Dekker

• USACE. Serie de manuales sobre remediación de suelos

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