Mecanismos de Atenuación Geoquímica para Contaminantes en Agua

Todos los procesos que involucren el cambio de fase o de estructura de contaminantes ambientales tienen una base química, incluyendo aquellos donde los microorganismos han intervenido directamente o indirectamente.
Este artículo traba de distintos procesos abióticos que pueden contribuir a la atenuación natural de contaminantes en el agua subterránea.
Los procesos pueden ser agrupados en:

  1. Procesos que transforman los contaminantes en compuestos menos tóxicos y
  2. Procesos que inmovilizan algunos contaminantes dentro del acuífero

Dentro de las "transformaciones" de 1. se incluyen hidrólisis, reacciones de oxidación/reducción, reacciones de eliminación y decaimiento radioactivo.
Los procesos de "inmovilización" incluyen la sorción, la humidificación, el intercambio iónico, y las reacciones de precipitación.

 

Procesos de transformación química


Hidrólisis

La hidrólisis puede ser definida como la adición de iones de hidrógeno y hidroxilo del agua a una molécula, para su consecuente separación en dos o más moléculas simples que son comúnmente más fáciles de biodegradar.
La degradación hidrolítica provee una tasa de pérdida de contaminantes orgánicos en ambientes acuáticos y se ha mostrado como un principal mecanismo de atenuación de contaminantes del agua subterránea que puede ser hidrolizados dentro de un periodo de tiempo de una a dos décadas.
Algunos contaminantes pueden ser resistentes a la hidrólisis, y las tazas hidrolíticas para algunos compuestos pueden ser altamente variables.

 

Decaimiento Radioactivo

El decaimiento radiactivo es un mecanismo importante de atenuación natural para elementos de 83 a más protones, los cuáles son considerados inestables o radioactivos y cuyo núcleo atómico puede cambiar espontáneamente. Los productos de esta decaimiento son elementalmente diferentes y se comportan distinto en el ambiente.
Los elementos más comunes que presentan problemas ambientales radioactivos son el radón, uranio, plutonio, y cesio.
La principal preocupación del proceso de decaimiento radioactivo es la emisión de radiación. Sin embargo, los sólidos en la subsuperficie tienden a absorber las emisiones radioactivas y los radionuclidos que quedan en la subsuperficie presentan bajo riesgo cuando no hay exposición directa al agua contaminada.
Las concentraciones de elementos radioactivos decaen exponencialmente con el tiempo. La vida media de distintos compuestos puede variar en muchos ordenes de magnitud.

 

Reacciones químicas de oxidación-reducción - Redox

Las reacciones de reducción - reducción (Redox) son muy importantes para la atenuación natural. Tales reacciones son generalmente reversibles y transforman contaminantes en diferentes químicos por medio de la transferencia de electrones. Los contaminantes son reducidos si ganan electrones, y el dador de electrones se convierte en oxidado. Cuando el contaminantes es oxidado, este da electrones y el aceptador se reduce.
Las reacciones Redox son frecuentemente mediadas por microorganismos. En aguas subterráneas, los contaminantes sufren reacciones Redox en condiciones abióticas que contribuyen a la atenuación natural.

 


Procesos de inmovilización y cambio de fase

Algunos contaminantes pueden ser inmovilizados por sorción a la medio poroso o precipitado de la fase acuosa. A continuación describiremos esta y otros procesos de atenuación natural que involucran cambio de fase.

 

Sorción

Los procesos de sorción remueven contaminantes de la pluma de agua contaminante sacándolos de la fase disuelta al medio poroso. Por esto la sorción afecta una variedad de procesos como biodisponibilidad, biodegradabilidad, y volatilización. La sorción es el término general usado para describir muchos mecanismos. Algunas veces es llamado adsorción, absorción y reacciones de precipitación.
Los compuestos polares como metales y nutrientes inorgánicos tienden a ser sorbidos por atracción electroestática y reacciones de complejación superficial.
Los materiales húmicos como el suelo orgánico y el carbón activado son sorbentes efectivos. Estos materiales húmicos tiene grandes pesos moleculares y una variedad de grupos funcionales que pueden interacambiar aniones y cationes.

 

Precipitación

La inmobilización de contaminantes por precipitación ocurre cuando se excede el límite de solubilidad en una solución. La fase precipitada es tridimensional y no está influenciada por la superficie del medio poroso.
La precipitación se debe típicamente al incremento del pH, como el caso de flujo de agua subterránea a través de una caliza.
Otra condición que produce precipitación es cuando el ión que coprecipita es abundante.
La inmovilización por precipitación tiene la ventaja que las reacciones de precipitación tienden a ser menos dependientes de las condiciones de agua subterránea que la adsorción.

 

Volatilización

La volatilización es la conversión de compuestos líquidos o sólidos con gran presión de vapor a formas gaseosas. Los compuestos orgánicos volátiles (VOCs) pueden volatilizar si encuentran un escape a la atmósfera en la parte saturada o insaturada del acuífero.
La volatilización también depende del pH, la temperatura, el contenido de materia orgánica, la humedad, la sorción y el flujo de aire.

 

Fuente

Bioremediation and Natural Attenuation: Process Fundamentals and Mathematical Models

Pedro J. Alvarez, Walter A. Illman

ISBN: 978-0-471-65043-0

609 pages

December 2005

 

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Posted on March 8, 2016 and filed under Calidad de agua.