Upload
others
View
12
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Geotecnia ambiental
1
(84.07) Mecánica de Suelos y Geología
Alejo O. Sfriso: [email protected]
M. Codevilla: [email protected]
Índice
• Suelos y acuíferos contaminados
• Elementos contaminantes
• Técnicas de remediación
• Ejemplo: remediación de una estación de servicio
• Ejemplo: remediación de un pasivo minero
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
2
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.
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
3
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.
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
4
Fuentes de contaminaciónG
eote
cn
ia a
mb
ienta
l
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)
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
6
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 ($$).
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
7
Índice
• Suelos y acuíferos contaminados
• Elementos contaminantes
• Técnicas de remediación
• Ejemplo: remediación de una estación de servicio
• Ejemplo: remediación de un pasivo minero
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
8
Alternativas de remediaciónG
eote
cn
ia a
mb
ienta
l
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
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
10
Extracción de vapores (SVE)
11
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
(Sharma & Reddy. Geoenv. Engineering)
Lavado de suelos (soil washing)
12
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
(fuente: Sharma & Reddy. Geoenv. Engineering)
Encapsulación (S/S)
13
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
(fuente: Sharma & Lewis, 1994)
Remediación electrocinética
14
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
(fuente: Sharma & Reddy. Geoenv. Engineering)
Desorción térmica
15
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
(fuente: USEPA, 1994)
Barreras permeables reactivas
16
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
Barreras impermeables
17
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
(fuente: USEPA, 1984)
(fuente: Mitchell, 1994)
Bombeo de agua y sobrenadantes
18
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
Índice
• Suelos y acuíferos contaminados
• Elementos contaminantes
• Técnicas de remediación
• Ejemplo: remediación de una estación de servicio
• Ejemplo: remediación de un pasivo minero
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
19
Objetivo de la remediación
20
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
Reducir la contaminación por debajo de umbrales admitidos por la legislación ambiental
Identificación de focos de contaminación
21
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
• 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
22
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
• 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
23
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
Duración del tratamiento
24
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
Índice
• Suelos y acuíferos contaminados
• Elementos contaminantes
• Técnicas de remediación
• Ejemplo: remediación de una estación de servicio
• Ejemplo: remediación de un pasivo minero
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
25
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
Ge
ote
cn
ia a
mb
ienta
l
26
Avance de pluma de contaminaciónG
eote
cn
ia a
mb
ienta
l
27
Avance de pluma de contaminaciónG
eote
cn
ia a
mb
ienta
l
28
Tratamiento adoptadoG
eote
cn
ia a
mb
ienta
l
29
Contención: Barreras impermeablesG
eote
cn
ia a
mb
ienta
l
30
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
eote
cn
ia a
mb
ienta
l
31
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
eote
cn
ia a
mb
ienta
l
32
Contención: Barreras impermeablesG
eote
cn
ia a
mb
ienta
l
33
Extracción: Pozos de bombeoG
eote
cn
ia a
mb
ienta
l
34
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
35
Mejo
ram
iento
de
l te
rre
no