En cuanto las interacciones de los metales pesados con el suelo primeramente describiremos su dinámica en él, además de observar el porque de su absorción, los factores que intervienen en la misma.

DINAMICA

Los metales pesados incorporados al suelo pueden seguir cuatro diferentes vías:
  • Quedar retenidos en el suelo, ya sea disueltos en la solución del suelo o bien fijados por procesos de adsorción, complejación y precipitación.
  • Son absorbidos por las plantas y así incorporarse a las cadenas tróficas.
  • Pasar a la atmósfera por volatilización.
  • Se movilizan a las aguas superficiales o subterráneas.

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FACTORES DEL SUELO QUE INFLUYEN EN SU ACUMULACION

En cuanto al suelo como medio receptor, su sensibilidad como captador de metales pesados, va venir determinada por una serie de sus características edáficas:

  • pH

Los metales tienden a estar mas disponibles con un pH acido, exceptuando el As, Mo, Se y Cr, que dependen de un pH Alcalino, por ello la absorción de los mismo esta fuertemente condicionada por el pH del suelo.
El pH, es un parámetro importante para definir la movilidad del catión, debido a que en medios de pH moderadamente alto se produce la precipitación como hidróxidos. En medios muy alcalinos, pueden nuevamente pasar a la solución como hidroxicomplejos.

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  • Textura y Estructura

Ambas influyen en su entrada y filtración por ejemplo la arcilla tiende a adsorberlos mejor, quedando retenidos en sus posiciones de cambio. Por el contrario los suelos arenosos carecen de capacidad de fijación, por lo que los metales pesados pasaran rápidamente al subsuelo y pudiendo contaminar los niveles freáticos.
  • Mineralogía de las arcillas

Cada especie mineral tiene unos determinados valores de superficie específica y descompensación eléctrica. Ambas características son las responsables del poder de adsorción de estos minerales. La capacidad de cambio de cationes es mínima para los minerales del grupo de la caolinita, baja para las micas, alta para las esmectitas y máxima para las vermiculitas.
  • Materia Orgánica

Reacciona con los metales formando complejos de cambio y quelatos, pudiendo estos moverse más fácilmente a lo largo del perfil.
La materia orgánica lleva a cabo procesos relacionados con la solubilidad y la bioasimilidad de metales pesados, de esta manera la toxicidad de los metales pesados se potencia en gran medida por su fuerte tendencia a formar complejos organometálicos, lo que facilita su solubilidad, disponibilidad y dispersión. La estabilidad de muchos de estos complejos frente a la degradación por los organismos del suelo es una causa muy importante de la persistencia de la toxicidad. Pero también la presencia de abundantes quelatos puede reducir la concentración de otros iones tóxicos en la solución del suelo.

La estabilidad de los complejos tiende a seguir la siguiente secuencia: Cu > Fe > Mn = Co > Zn
  • Capacidad de cambio

Depende de la arcilla y la materia organiza del lugar, en general cuanto mayor sea la capacidad de intercambio catiónico, mayor será la capacidad del suelo de fijar metales. El poder de adsorción de los distintos metales pesados depende de su valencia y del radio iónico hidratado; a mayor tamaño y menor valencia, menos fuertemente quedan retenidos.
  • Condiciones redox

El potencial de oxidación-reducción es responsable de que el metal se encuentre en estado oxidado o reducido.

a) Cambio directo en la valencia de ciertos metales; por ejemplo, en condiciones reductoras el Fe3+ se transforma en Fe2+, los iones reducidos son mucho más solubles.
b) En segundo lugar, las condiciones redox pueden afectar indirectamente la movilidad de metales. Así muchos metales están asociados o adsorbidos a hidróxidos de Fe y Mn, estos no son estables a Eh bajos y se convierten en FeS o FeCO3 dependiendo de las condiciones químicas, cuando esto ocurre los metales que estaban asociados con los hidróxidos de Fe y Mn se movilizan.
  • Óxidos e hidróxidos de Fe y Mn

Juegan un importante papel en la retención de los metales pesados. Tienen una alta capacidad de fijar a los metales pesados e inmovilizarlos. Además, estos compuestos se presentan finamente diseminados en la masa del suelo por lo que son muy activos. Los suelos con altos contenidos de Fe y Mn tienen una gran capacidad de adsorber metales divalentes, especialmente Cu, Pb y en menor extensión Zn, Co, Cr, Mo y Ni.
  • Carbonatos

La presencia de carbonatos mantiene unos altos valores de pH, en los que como ya hemos visto tienden a precipitar los metales pesados.
El Cd, y otros metales, presentan una marcada tendencia a quedar adsorbido por los carbonatos.
  • Salinidad

El aumento en salinidad puede incrementar la movilización de metales pesados por dos mecanismos. Primeramente los cationes asociados con las sales (Na, K) pueden reemplazar a metales pesados en lugares de adsorción. En segundo lugar los aniones cloruro pueden formar complejos solubles estables con metales pesados tales como Cd, Zn y Hg. Tienden a dar suelos de pH básicos.


En definitiva, según la forma en la que se encuentre el metal retenido en el suelo, así será la disponibilidad relativa por las plantas y por tanto la incorporación en los organismos.


Forma de retención en el suelo
Disponibilidad relativa
Iones en solución del suelo
Fácilmente disponible
Ión en complejo de cambio
Relativamente disponibles pues estos metales, por su pequeño tamaño y altas cargas, quedan fuertemente adsorbidos
Metales quelados por compuestos orgánicos
Menos disponibles
Metal precipitado o coprecipitado
Disponible sólo si ocurre alguna alteración química
Incorporado a la matriz biológica
Disponible después de la descomposición
Metal en la estructura mineral
Disponible después de la meteorización

Al ir transcurriendo el tiempo disminuye la disponibilidad de los metales, ya que se van fijando en las posiciones de adsorción más fuertes y también los geles van envejeciendo y se van volviendo más cristalinos.
En general se considera que la movilidad de los metales pesados es muy baja, quedando acumulados en los primeros centímetros del suelo, siendo lixiviados a los horizontes superficiales en muy pequeñas cantidades. Es por ello que la presencia de altas concentraciones en el horizonte superficial seguida de un drástico decrecimiento a los pocos centímetros de profundidad es un buen criterio de diagnóstico de contaminación antrópica.


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