Suelos Contaminados: La importancia de los preliminares.

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Actualmente en España ciertos órganos competentes están pidiendo a diversas actividades, a las que consideran con mayor potencial de contaminación, que realicen estudios sobre la situación de sus suelos, solicitando además que dichos estudios incluyan también los correspondientes informes mediante organismo de control acreditado respecto al muestreo y la determinación de suelos.... con todo lo que ello supone en cuanto a costes económicos y quebraderos de cabeza.

Profesionalmente esto ha supuesto que retomase un tema que hacía tiempo que no trataba y que, gracias a la confianza de diversos clientes, me haya puesto manos a la obra en la realización de estudios sobre la situación de suelos potencialmente contaminados (también denominados aquí como Estudios Base de Suelos Contaminados).

Y ha sido en esta "nueva" faceta profesional, en la que como siempre ando buscando las mejores soluciones que combinen la mejor relación calidad / precio del mercado, donde he podido comprobar que en el sector de la investigación de los suelos "no es oro todo lo que reluce".

Evidentemente "al sonido del cordero que queda desamparado acuden multitud de lobos", que enseguida ofrecen sus servicios para realizar el muestreo, la determinación de contaminantes, e incluso el propio estudio base que piden los organismos competentes. En este punto uno puede llegar a encontrarse con las siguientes situaciones:

• Ofertas a precio de saldo, más allá de las rebajas de verano, que difícilmente podrán cumplir con lo que anuncian, pues presentan precios muy por debajo de lo que hay en el mercado.

• Ofertas subidas de tono, que por el contrario piden a la empresa lo que no es posible pagar aprovechando el incremento en la demanda.

• Ofertas con precio cerrado para el muestreo y determinación que, o bien se están arriesgando más de lo necesario, o bien cuentan con unos márgenes excesivos (aquí entran las anteriores).

• Ofertas con puntos de muestreo previamente cerrados, aun cuando no se conoce nada de la actividad ni se cuentan con los datos necesarios, unas con 20 puntos y otras con 3.

• Ofertas abiertas, donde se fija un número de muestras y un coste del informe, pero se dejan abiertos los costes hasta el extremo de que la empresa podría terminar pagando cualquier cifra que finalmente se quiera poner sobre la mesa.

Lo expuesto aquí es una generalización, por supuesto, y estoy seguro que existen muchas empresas y ofertas que plantean los trabajos desde un punto de vista lógico y profesional. Sin embargo, he creído necesario incluir un pequeño post en el que poner de manifiesto mi punto de vista profesional y mis consideraciones al respecto, pues creo que podrían ser de utilidad a más de uno de cara a afrontar este tipo de requerimientos de la forma más efectiva y completa posible.


La importancia de los preliminares.

Bajo mi punto de vista, la realización de un proceso de investigación de suelos progresivo es fundamental para optimizar los recursos de la empresa, permitiendo ajustar paulatinamente las actuaciones que se van haciendo.

Al hacer un estudio progresivo de los suelos, que funcione como una herramienta flexible y dinámica, lo que conseguimos es que cada una de las fases alimente a la siguiente con información cada vez más precisa, y la planificación de esta última se ajuste a la realidad de las necesidades y, por lo tanto, los recursos económicos y humanos destinados sean los justos.

En este sentido, en un estudio sobre la situación de suelos potencialmente contaminados cobra especial importancia la realización de una buena fase preliminar, que sirve para:

• Configurar la etapa posterior del estudio en toda su extensión.

• Delimitar claramente el potencial de contaminación y los riesgos existentes.

• Delimitar las zonas de la ubicación con mayor interés para continuar con la investigación de suelos.

• Establecer los puntos de interés en los que se podría realizar el muestreo y fijar sus características.

• Reducir los riesgos asociados a problemas durante el muestreo, tales como cambios de terreno, presencia de obstáculos, riesgos laborales, etc.

• Definir objetivos en una etapa posterior de caracterización de suelos.

Esta fase de investigación preliminar termina por conformar una investigación exploratoria, debidamente estructurada, orientada a determinar la calidad de un suelo en función de la información disponible.

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Un estudio preliminar bien hecho limitará el muestreo y la determinación de contaminantes a lo estrictamente necesario, pudiendo llegar incluso a eliminar la necesidad de esta última fase de estudio en detalle.

La investigación preliminar de suelos requiere inicialmente de una recopilación de información exhaustiva, que deberá contemplar cuando menos los siguientes apartados:

A. El entorno físico.

Se requiere conocer en profundidad el entorno en el que se ubica la actividad, y para ello se tiene que recopilar información sobre:

• Ubicación geográfica de la actividad y caracterización de la zona en un radio suficientemente representativo.

• Geología local a escala adecuada, con descripción de unidades litológicas y estratos afectados por la actividad. 

• Edafología del suelo ocupado y unidad geomorfológica en la que se asienta la actividad, de forma que se pueda determinar la posible afección a estos factores por parte de la actividad, y la contribución de estos al potencial de contaminación y los riesgos.

• Hidrogeología e hidrología de la zona ocupada, con descripción de acuíferos cercanos o sobre los que se ubique la actividad, dirección de flujos, usos del agua, corrientes superficiales cercanas, zonas de descarga y recarga, entre otros.

• Establecimiento de potenciales puntos de vertido y/o captaciones sobre los recursos hídricos potencialmente afectados y determinación de la vulnerabilidad de los mismos, con inclusión de datos referidos al control de la calidad de las aguas.

• Descripción de flora y fauna presente en la zona y existencia de espacios naturales protegidos o zonas vulnerables a la contaminación.

• Condiciones meteorológicas dadas en la zona en estudio que puedan contribuir a la dispersión de la contaminación en los suelos.

B. La Actividad y su historia.

Se requiere tener por otro lado una fotografía precisa de la actividad, los focos potenciales de contaminación y su evolución histórica, recopilando para ello información sobre:

• La naturaleza de las emisiones, vertidos y residuos de la actividad.

• La tipología de productos químicos, y materias utilizadas, productos elaborados y subproductos de proceso.

• Los procesos productivos y accesorios vinculados a la actividad, y su modo de funcionamiento.

• La localización sobre plano de edificios, instalaciones, canalizaciones, depósitos o almacenamientos, subestaciones eléctricas, y zonas de descarga o trasvase susceptibles de ser foco de contaminación.

• Los permisos y licencias de la actividad disponibles para el vertido, la generación de residuos, el control de emisiones o el almacenamiento de productos químicos.

• Las medidas correctoras y preventivas adoptadas para evitar la generación de afecciones al suelo o su propagación.

• Los usos anteriores del emplazamiento y zonas adyacentes y su potencial de contaminación, si existiese dicha información.

• Las modificaciones que hubiera sufrido la actividad con el paso del tiempo o los cambios que se hubiesen generado en lso procesos productivos y las actividades accesorias (como por ejemplo los almacenamientos).

• El histórico registrado de accidentes, incidentes, fugas u otros aspectos de interés registrados en la ubicación.

• Denuncias, quejas o noticias respecto a la ubicación y las actividades realizadas en la misma.

Es recomendable además, apoyar esta labor de recopilación con visitas in situ, por parte de las personas encargadas de la realización del estudio, para  contrastar la veracidad de la información recopilada, comprobar las condiciones actuales del emplazamiento, establecer rutas de acceso y zonas hábiles para fases posteriores, delimitar el potencial real de contaminación y graduar el estado inicial observado de los suelos.

Finalizada la recopilación de la información y la realización de las visitas, un estudio en profundidad de todos los datos recabados nos permitirá hacernos una primera composición de lugar del tipo de problemática asociada a los suelos de la actividad que estemos estudiando, del potencial de contaminación existente, y de los riesgos que puedan estar asociados al mismo.

Esta evaluación será siempre cualitativa y se graduará en función de la calidad esperada del suelo (marcada por el histórico de la actividad y la inspección visual del proceso), la sensibilidad del medio receptor (dada por los factores estudiados en la descripción del entorno), y el riesgo detectado.

Utilizando la tecnología.

Hasta hace bien poco los estudios preliminares de suelos quedaban limitados a lo visto en el apartado anterior, y de hecho aún son contemplados así por muchos manuales y organismos, consistiendo en la recopilación de bibliografía y el estudio de la información disponible, por lo que básicamente lo que se tenía era una aproximación (en muchos casos no determinante) sobre las probabilidades y riesgos de la contaminación de los suelos. Es decir, eran sólo una descripción cualitativa del potencial de contaminación de suelos.

Sin embargo, cada vez son más comunes las aplicaciones tecnológicas, basadas en diversas técnicas geofísicas, que nos permiten completar estos estudios preliminares clásicos con datos reales, que no tienen por qué suponer el clásico, costoso e invasivo muestreo (mediante sondeos y catas del terreno), y que pueden servir para fundamentar de forma científica el estado real de los suelos, apoyando así de forma cuantitativa el estudio preliminar realizado.

Equipo de tomografía eléctrica capacitiva

Hoy en día no se debería concebir un estudio preliminar de suelos sin que se utilizase alguna de las técnicas geofísicas de apoyo que se mencionan en este apartado, orientadas a la cuantificación del potencial de contaminación real de un suelo.

El uso de técnicas geofísicas no prospectivas permite tener un conocimiento mucho más detallado del estado de los suelos, garantizando la obtención de una información cuantitativa útil, que apoye las conclusiones finalmente adoptadas durante el estudio preliminar documental, y que sirva para planificar posteriores estudios detallados de suelos y programas de remediación, siendo incluso posible generar fuertes ahorros económicos en estos al poder determinar con exactitud la extensión de terreno afectado o de interés para el estudio, permitiendo una mejor preparación de la actuación (lo que redunda en un menor número de puntos de muestreo, un menor volumen de tierra tratado, etc).

Entre otras podemos encontrar las siguientes tecnologías que considero que son interesantes:


La Tomografía Eléctrica Multielectrodo.

La tomografía eléctrica es una técnica geofísica basada en la amplia variación dada en las propiedades eléctricas de un suelo, y en especial en la diferencia que existe en la capacidad de conducir la electricidad para cada uno de los materiales que lo conforman.

Esta técnica es una de las técnicas geofísicas más versátiles por cuanto que la propiedad del suelo que se estudia: su resistividad, varía en varios órdenes de magnitud en función no sólo del tipo de material presente en el mismo, sino también de la porosidad, el grado de saturación de agua y la concentración de sales disueltas.

De esta forma, un suelo de areniscas puede estar en una resistividad que varía entre 4 y 8 x10³ Ohm.m, mientras que un Xileno que haya sido vertido al suelo puede presentar una resistividad cercana al 6,9x10¹⁶ Ohm.m, o una sal de hierro presentar una resistividad de 8x10^-8, ambas muy distintas a las que presentaría cualquier otro material a su alrededor y que pueden marcar la extensión y tipología de una contaminación en un terreno dado.

La técnica consiste en introducir una serie de electrodos en el suelo, en un número que suele estar entre 40 y 120, a lo largo de una línea determinada. Dichos electrodos van conectados a un dispositivo tetraelectródico que es capaz de soportar las distintas configuraciones a montar, y que va distribuyendo impulsos eléctricos de corriente continua entre los mismos.

El principio de funcionamiento consiste en generar corriente en dos de los electrodos, denominados electrodos de corriente, y medir la diferencia de potencial generada con otros dos electrodos, lo que permite conocer la distribución de resistividades en el subsuelo. Al ir utilizando los electrodos alternativamente a distintas distancias a lo largo de la línea de investigación, o mediante distintas configuraciones (dipolo-dipolo, polo-dipolo, etc), lo que obtenemos es un perfil con las resistividades aparentes encontradas a distintas profundidades.

La técnica requiere combinar de la forma más completa posible el número de electrodos y su distribución espacial, de forma que sea posible alcanzar las mayores resoluciones y profundidades posibles de estudio, siendo estos dos parámetros (profundidad y resolución) inversamente proporcionales entre sí en función de la distancia entre electrodos: A mayor distancia, mayor profundidad, pero menor resolución.

Al final lo que se obtiene, procesando los datos obtenidos mediante sistemas de modelización, es un perfil en distancia y en profundidad con la distribución de los niveles geoeléctricos presentes, dando lugar a datos de resistencia y espesor del perfil de suelo analizado que pueden representarse gráficamente para analizar depósitos o plumas de contaminantes, y que pueden llegar incluso a los 150 metros de profundidad.

La Tomografía eléctrica capacitiva 

(CCR - Capacitively Copled Resistivity).

Siguiendo principios de funcionamiento similares a los de la anterior técnica geofísica, esta técnica permite medir mediante acoplamiento capacitivo las propiedades eléctricas del subsuelo, desapareciendo así la necesidad de introducir ningún electrodo en el mismo. La inserción de estos electrodos quedará eso sí sustituida por el desplazamiento de un operario a lo largo del perfil para tomar las distintas lecturas de resistencia.

Por otro lado, las profundidades quedan más limitadas que en la técnica anterior, con niveles de prospección que como mucho llegan a los 5 o 6 metros de profundidad, jugando para ello con las separaciones entre antena emisora y receptora, al igual que se hacía entre los electrodos de la técnica anterior.

El funcionamiento es sencillo. Una antena emisora emite impulsos electromagnéticos de baja frecuencia, de aproximadamente 15 kHz, al suelo. El voltaje es recibido por un receptor a distancias variables y transformado a resistividades aparentes que quedan registradas en el equipo.

Una vez realizado el perfil y registradas las resistividades, se debe proceder al volcado de los datos para su corrección e interpretación mediante un software de minería que, al igual que en el caso de la tomografía eléctrica anterior, permitirá el modelizado del perfil de resistencias en distancia y profundidad.


El Georadar 

(GPR - Ground Penetrating Radar).

El Georadar es una técnica electromagnética consistente en la emisión de pulsos electromagnéticos, que podrán estar entre 10 MHz y 2,5 GHz. Los pulsos son de muy corta duración, entre 1 y 20 ns, y se emiten desde una antena emisora apantallada para evitar ruidos y dirigir la señal hacia el suelo.

Las ondas generadas se propagan por el suelo en función de las distintas característica electromagnéticas que tienen los materiales que lo conforman, y que en parte reflejan la señal y en otra parte la refractan hacia mayores profundidades.

La señal reflejada es recogida por una antena receptora que la transforma en una señal eléctrica que puede representarse directamente en el equipo procesador mediante un radargrama (una imagen bidimensional de ondas reflejadas). La emisión de cientos de estas señales a lo largo del estudio de un desplazamiento permite obtener un perfil continuo de este diagrama en distancia y profundidad.

En cualquier caso, y aunque se puede realizar un radargrama directamente en el equipo, suele ser recomendable el procesado previo de datos antes de proceder a la realización de estudios de interpretación, para eliminar así ruidos, interferencias eléctricas, incrementar la resolución e incluso mejorar la imagen obtenida. De hecho, suele ser recomendable que la interpretación de dicho radargrama venga a realizarse por un técnico cualificado y con experiencia, pues requiere de un estudio de las texturas, amplitudes y terminación de las reflexiones que en muchos casos es de difícil interpretación para los neófitos.

Destacar que, en el caso del Georadar, al igual que para técnicas anteriores, la frecuencia seleccionada para la emisión de la señal irá en función de la profundidad a la que se quiera investigar y la resolución que se quiera alcanzar, de tal forma que mayores frecuencias tienen mayores resoluciones pero menores capacidades de penetración y viceversa.

Normalmente los estudios de Georadar se desarrollan para profundidades que suelen estar entre los 5 y 10 metros y suelen  ser de extraordinaria utilidad para desvelar elementos y estructuras enterradas, fracturas, cavidades o delimitar plumas de contaminación. En combinación con la tomografía de suelos suele ser una de las técnicas más utilizadas para la investigación de suelos contaminados en la industria.

La prospección magnética

El principio básico es encontrar anomalías en el campo gravimétrico terrestre generadas por cuerpos enterrados que puedan afectar al mismo, como puedan ser bidones metálicos o incursiones de contaminantes susceptibles de polarizarse magnéticamente. 

Para detectar dichas anomalías se suelen utilizar magnetómetros de protones o de vapor de cesio, que se utilizan en perfiles o mallas a lo largo del terreno en estudio con espaciados que pueden ir desde los 0,5 m. a los 2 m. de distancia entre puntos de medida, en función de la profundidad de estudio deseada. 

Las derivas en el campo gravimétrico se miden en nanoTeslas y se pueden llevar a cabo de forma rápida y sencilla por los equipos actuales, cuya sensibilidad ronda entre los 0,1 a 1 nT,  algo más que suficiente si tenemos en cuenta que un bidón metálico enterrado a 2 metros produce una anomalía de unos 200 nT.

La Prospección Electromagnética 

(TDEM - Time Domain Electro Magnetic) 

(FDEM - Frecuency Domain Electro Magnetic)

Este sistema geofísico busca estudiar y analizar cómo se comporta un campo electromagnético que es inducido en el terreno mediante impulsos de corriente alterna de cierta intensidad que circulan sobre una bobina (también denominada bucle o antena) situada horizontalmente sobre el mismo. La idea es generar una corriente en un bucle, y una vez que dicha corriente ha dejado de generarse, momento en el que se producen una serie de corrientes secundarias (corrientes de Foucault), ver cómo reacciona el subsuelo y qué tipo de campos magnéticos secundarios se generan.

En función de la variable utilizada para hacer fluctuar el sistema, la prospección electromagnética podrá realizarse en el dominio tiempo (TDEM), también denominada de Transmisor Fijo, midiendo en diferentes aperturas del bucle en el tiempo, o en el dominio de las Frecuencias (FDEM), o de transmisor móvil.

El principal problema de esta técnica es su aparatosidad, que la hace poco práctica para muchos de los estudios de campo en contaminación industrial que nos podamos encontrar. Por ejemplo, en el caso de la TDEM requiere normalmente de la realización de bucles de considerables proporciones en zonas planas (mínimo de 50 metros de lado), dependiendo de dichas dimensiones la profundidad de prospección, lo que limita considerablemente su aplicación.

A cambio, la técnica nos permite alcanzar profundidades de hasta 250 metros o superiores, que pueden resultar de utilidad en algunos casos.

La Sonda de Interfaz de Membrana

(MIP - Membrane Inteface Probe)

Aunque ya no estamos hablando de una herramienta geofísica de estudio indirecto de los suelos propiamente dicho, pues requiere de prospección de los mismos y se basa en el ensayo químico, la sonda de interfaz de membrana es otra de esas herramientas de estudio de alto interés en medio ambiente, pues permite la detección directa de compuestos orgánicos volátiles en el subsuelo, comprobando la presencia y grado de contaminación por disolventes (halogenados o no) y otros compuestos petrolíferos volátiles.

El principio de funcionamiento de la sonda se basa en volatilizar estos compuestos al aplicar calor al subsuelo que la rodea y extraerlos a través de una membrana semipermeable, para luego conducirlos al exterior por medio de un gas inerte. 

Una vez en la superficie el gas contaminado con los compuestos orgánicos volatilizados se hace pasar por un equipo para la determinación de la concentración, que puede ser del tipo detector de fotoionización (PID), detector de ionización de llama (FID) o detector de captura de electrones (ECD), registrando tanto el nivel del contaminante detectado como la profundidad a la que se lleva a cabo el muestreo y la conductividad de la muestra.

Así, mediante este equipo se puede apoyar la investigación preliminar, y de una forma directa y rápida es posible conocer en suelos potencialmente contaminados cual es la concentración en volátiles y si dichas concentraciones recomiendan hacer estudios en detalle posteriores.

 

Bibliografía de referencia:
Procedimiento operativo para realizar informes preliminares de suelos del País Vasco.
Investigación de la contaminación de suelos - Ihobe 1998.
GEONICA - Empresa española decana en el suministro de equipos y sistemas de control.
Artículo. Caracterización de emplazamientos contaminados por hidrocarburos.