Suelos contaminados por metales y metaloides
Suelos contaminados por metales y metaloides:
muestreo y alternativas para su remediación
Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales Instituto Nacional de Ecología
Tania Volke Sepúlveda, Juan A. Velasco Trejo y David A. de la Rosa Pérez
Instituto Nacional de Ecología (INE-Semarnat) Periférico sur 5000. Col. Insurgentes Cuicuilco, C.P. 04530. México, D.F. www.ine.gob.mx
Primera edición: mayo de 2005
Coordinación editorial
y tipografía: Raúl Marcó del Pont Lalli Diseño de portada: Álvaro Figueroa Foto de portada: Claudio Contreras Koob D.R. ©
ISBN: 968-817-492-0 Impreso y hecho en México
ÍNDICE
Capítulo primero
1. El suelo 11
1.1. Composición y propiedades del suelo 11 1.2. Tipos de suelos y su distribución en México 16 Capítulo segundo
2. La contaminación de suelos por metales y metaloides 19 2.1. Principales fuentes de contaminación 20 2.2. La minería y la contaminación de suelos en México 23
2.3. Elementos potencialmente tóxicos 31
Capítulo tercero
3. Muestreo y caracterización de un sitio 37
3.1. Objetivos de un muestreo 38
3.2. Tipos de muestreo 39
3.3. Muestras representativas 42
3.4. Planeación de un muestreo 45
3.5. Características de una muestra 51
3.6. Ejemplos de muestreo 54
Capítulo cuarto
4. Tecnologías de remediación para suelos 57 contaminados por EPT
4.1. Factores que inciden en los procesos de remediación 58 4.2. Clasificación de tecnologías de remediación 62
4.3. Tecnologías fisicoquímicas 66
4.4. Tecnologías biológicas 89
Capítulo quinto
Conclusiones y perspectivas 117
Anexo
Generalidades de algunos EPT 121
Cuadros
1. Categorías de suelos encontradas en México de acuerdo a 17 la clasificación internacional de suelos FAO/UNESCO/ISRIC 2. Interrelaciones de la actividad minera con el ambiente 22 3. Volumen (t) de la producción de metales y minerales 24
seleccionados (Au, Ag, Pb, Cu, Zn, C, Fe, S, Barita, Fluorita), de 1997 a 2002, en los estados con mayor rendimiento
4. Número de distritos mineros y zonas mineralizadas por estado 27 5. Distribución de sitios abandonados por entidad federativa 30
de acuerdo con su prioridad
6. Principales residuos peligrosos encontrados en sitios 31 abandonados
7. Principales características de los metales y no metales 33 8. Tipos de errores de muestreo y técnicas para su minimización 44 9. Cantidad de muestra requerida en función del análisis 52
a realizar
10. Profundidad recomendada para la toma de muestras 53 en función del objetivo del muestreo
11. Ventajas y desventajas de las tecnologías de remediación 64 in situ y ex situ
12. Ejemplos de la aplicación a gran escala del lavado de 71 suelos contaminados con metales en los Estados Unidos
13. Principales ventajas y limitaciones del lavado de suelo 72 14. Principales ventajas y limitaciones de la electrorremediación 88 15. Especies hiper-acumuladoras que pueden usarse para 113
la fito-extracción de metales
16. Ventajas y limitaciones de la fitorremediación 115
Figuras
1. Esquema general de las fracciones que componen un suelo 13
2. Perfil general de un suelo 15
3. Localización de los metales, no metales y metaloides 32 en la tabla periódica
4. Metales clasificados como clase A (duros), clase B (suaves) 34 y frontera (metales intermedios).
5. Tipos de muestreo 41
6. Instrumentos comúnmente usados para el muestreo de suelos 49 7. Muestreo sistemático polar (muestras simples) 55
para delimitar una zona contaminada
8. Muestreo sistemático con toma de muestras compuestas 56 a diferentes profundidades
9. Factores interrelacionados entre sí que inciden 58 en la remediación de un suelo
10. Esquema básico del proceso de incorporación con cemento 79 con mezclado en tambor
11. Esquema básico del mecanismo de aglutinación con asfalto 79 12. Esquema básico del proceso de vitrificación en campo (on site) 81 13. Esquema básico del proceso de vitrificación en planta (off site) 82 14. Electrorremediación in situ de un suelo contaminado. 85 15. Interacciones entre metales y microorganismos 91 16. Proceso integral para la biorremediación de suelos 103
contaminados con metales
17. Biolixiviación de un mineral que contiene cobre 104 18. Proceso de biooxidación de flujo continuo para el 105
pretratamiento de arsenopirita para recuperar oro
19. Esquema general de la descontaminación de iones metálicos 108 en un proceso natural de fitorremediación
20. Proceso general de fito-extracción 110
1. El suelo
El suelo es un cuerpo natural, no consolidado, compuesto por sólidos (material mineral y orgánico), líquidos y gases, que se caracteriza por tener horizontes o capas diferenciales, resultado de las adiciones, pérdidas, transferencias y transformaciones de energía y materia a través del tiempo, y cuyo espesor puede ir desde la superficie terrestre hasta varios metros de profundidad (Sposito 1989).
1.1. Composición y propiedades del suelo
El suelo constituye un recurso natural de gran importancia, que des- empeña funciones en la superficie terrestre como reactor natural y hábitat de organismos, así como soporte de infraestructura y fuente de materiales no renovables (Sposito 1989, UNESUR 2004).
Reactor natural. El suelo es un elemento filtrante, amortiguador y transformador, que regula los ciclos del agua y los biogeoquímicos.
Tiene la propiedad de retener sustancias mecánicamente o fijarlas por adsorción, contribuyendo a la protección de aguas subterráneas y superficiales contra la penetración de agentes nocivos. El suelo,
Capítulo primero
además, promueve fenómenos de evotranspiración o transpiración del aire a través de la superficie.
Hábitat de organismos y reserva genética. El suelo constituye, jun- to con el agua, el aire y la luz solar, el fundamento de la vida en los ecosistemas terrestres, alberga una gran diversidad de organismos y microorganismos.
Soporte físico de infraestructura. Por sus características físicas, quími- cas y mecánicas, el suelo posee propiedades de soporte para el desarrollo de actividades forestales, recreativas y agropecuarias, además de socio- económicas como vivienda, industria y carreteras, entre otras.
Fuente de materiales no renovables. El suelo es un yacimiento de materias primas, como minerales no metálicos de interés para la construcción (piedra, mármol, caliza, yeso, arena), minerales metá- licos (blenda, galena, siderita, pirita) y combustibles fósiles como el petróleo.
El suelo es una mezcla compleja de materiales inorgánicos (fracción mineral, formada principalmente de arcillas, limo y arena), materia orgánica, agua/aire y organismos vivos (figura 1). A continuación se describe brevemente cada una de estas fracciones (Sposito 1989, Miller 1994).
Fracción mineral. Los componentes minerales constituyen la mayor parte de la estructura de un suelo (figura 1). En orden de abundan- cia, los elementos más comúnmente encontrados en los minerales son: O > Si > Al > Fe > C > Ca > K > Na > Mg > Ti. Los minerales se dividen en primarios y secundarios; los primeros se encuentran constituidos principalmente por O y Si y forman silicatos de estruc- turas Si-O (grava y arena). Los minerales secundarios, provenientes de procesos de disolución y precipitación, son de suma importancia debido a su superficie de reacción, y a que sirven como depósitos de agua, nutrientes y materia orgánica, lo que le confiere la parte activa de un suelo (arcillas).
Los suelos se clasifican, en función a su tamaño de partícula, en cuatro principales componentes: arcilla (tamaño de partícula menor a 0.002 mm), limo (0.002-0.05 mm), arena (0.05-2 mm) y grava (partículas mayores a 2 mm). Las cantidades relativas de cada tipo de partícula mineral determinan la textura de un suelo y tienen un impacto directo sobre sus propiedades físicas, químicas y biológicas (Miller 1994, Van Deuren et al. 2002).
Figura 1. Esquema general de las fracciones que componen un suelo
Fracción orgánica. La fracción orgánica de los suelos está constitui- da por desechos vegetales y animales, además de cantidades variables de materia orgánica amorfa llamada humus. La fracción orgánica en un suelo puede ser muy variable: un suelo árido puede contener cerca de 0.5%, mientras que una turba puede tener alrededor de 95%; sin
Poros: aire (20-30%)
}
O2 CO2
Materia orgánica (0.5-5%)
Poros: aire (20-30%) Fracción mineral
(~ 45%)
embargo, la mayoría de los suelos, en general, tiene un contenido de materia orgánica entre 0.5 y 5%.
Fracción agua/gases. Los espacios, o poros, que hay entre partí- culas sólidas (orgánicas e inorgánicas) del suelo, contienen diversas cantidades de dos componentes inorgánicos clave: el agua y el aire.
El agua es el principal componente líquido de los suelos y contiene sustancias minerales, oxígeno (O2) y bióxido de carbono (CO2) en disolución, mientras que la fase gaseosa en los suelos está constituida por aire. Dependiendo del contenido de humedad del suelo, los poros se encontrarán ocupados por agua o por aire (figura 1).
En general, la composición química y la estructura física del suelo están determinadas por el tipo de material geológico del que se origina, por la cubierta vegetal, por el tiempo en que ha actuado la meteori- zación (desintegración por la acción de agentes atmosféricos), por la topografía y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas (Sposito 1989).
Los componentes de los suelos maduros se encuentran dispuestos en una serie de zonas llamadas horizontes (figura 2). El arreglo de estos horizontes en un suelo se conoce como un perfil edáfico o perfil del suelo. Cada horizonte se caracteriza por tener diferentes propiedades como color, textura, estructura, espesor y composición (tipo de mi- nerales y elementos químicos presentes), además de su consistencia y reacción. Todas estas propiedades son utilizadas para definir los tipos de horizontes, de los cuales se han identificado a la fecha seis, simbolizados con las letras mayúsculas O, A, E, B, C y R (Miller 1994, Jaramillo 2001).
La mayoría de los suelos maduros posee, al menos, tres de los ho- rizontes (A, B y C), pero suelos recientes o poco desarrollados pueden carecer de ellos. Algunos suelos tienen una capa orgánica (horizonte O) compuesta principalmente por hojas, desechos animales, hongos y otros materiales orgánicos parcialmente descompuestos. El horizonte
A, comúnmente es una mezcla porosa de materia orgánica descom- puesta (humus), organismos vivos y algunas partículas minerales. El horizonte E, es una capa mineral de color claro, en la que ocurren pérdidas de arcillas, minerales y cationes por lixiviación, generándose una acumulación de arena y limo. Los horizontes B (subsuelo) y C (material perental parcialmente descompuesto), son los que contie- nen la mayor parte de la materia inorgánica del suelo. El horizonte B contiene depósitos de arcillas y minerales (aluminio, óxidos de
Figura 2. Perfil general de un suelo. El espesor, presencia y composición de los horizontes varía en función del tipo de suelo y las condiciones
climáticas
Horizonte O
Horizonte E Horizonte A
Horizonte B
Horizonte C
Horizonte R
Estrato superficial: detritos orgánicos, hojas, materia orgánica parcialmente descompuesta
Suelo superficial: materia orgánica parcialmente descompuesta (humus), raíces, organismos vivos y minerales
Zona de lavado (infiltración): capa mineral que re- presenta lixiviación de minerales, arcillas y cationes, además de acumulación de partículas de arena y limo Subsuelo: zona de acumulación: capa mineral donde se acumulan arcillas, óxidos de hierro y aluminio, compuestos húmicos y los cationes lixiviados del horzonte A
Material parental parcilamente descompuesto (rego- lita): zona poco afectada por procesos pedogenéticos, compuesta por sedimentos y fragmentos de roca.
Presenta acumulación de sílice, carbonatos y yeso Material parental: capa compuesta por rocas y por lo tanto difícil de penetrar, excepto por fracturas
aluminio y carbonato de calcio) que recibe de las capas más superfi- ciales por efecto de escurrimientos; el horizonte C en su mayor parte, es roca disgregada en forma de mezclas variables de arena, arcilla y grava, que contiene un mínimo de material orgánico; este horizonte, normalmente descansa sobre un lecho de roca (material parental) denominado con la letra R, el cual no es considerado como suelo (Miller 1994, Jaramillo 2001).
1.2. Tipos de suelos y su distribución en México
El territorio mexicano abarca 1,953,162 km2 y está distribuido, casi por partes iguales, a ambos lados del trópico de cáncer. El perímetro del país es de 15,518 km, de los cuales 11,208 km son litorales y 4,310 km fronteras. (INEGI 1997). Debido a la compleja historia geológica de la superficie terrestre que México ocupa, y a los diferentes factores am- bientales, fisiográficos, climáticos y biológicos, el país presenta una gran diversidad de suelos.
La clasificación internacional de los suelos, de acuerdo al sistema FAO/UNESCO/ISRIC de 1988, divide a los suelos en unidades o cate- gorías de acuerdo a ciertas características generales, como su mor- fología y composición, con énfasis en las propiedades que se pueden ver, sentir o medir; por ejemplo, la profundidad, el color, la textura, la estructura y la composición química; así como las características de los horizontes, junto con el grosor, número y naturaleza de las capas, entre otros factores (Semarnat 2004a). De acuerdo con esta clasificación de suelos, actualmente, existen 28 unidades principales y 153 subunidades. De estas 28 categorías reconocidas en el mundo, en México se encuentran presentes 25, y 10 de ellas conforman el 74% de la superficie nacional. Las tres categorías dominantes en el territorio, en términos de superficie, son los Leptosoles, Regosoles y Calcisoles (cuadro 1) (Semarnat 2004a).
Cuadro 1. Categorías de suelos encontradas en México de acuerdo a la clasificación internacional de suelos FAO/UNESCO/ISRIC
* CIC: capacidad de intercambio catiónico Fuente: Semarnap 2004a.
Categoría
Leptosoles Regosoles Calcisoles Feozems Vertisoles Arenosoles Cambisoles
Luvisoles
Gleysoles Alisoles
Otras Total
Características
Suelos muy delgados (espesor < 30 cm) sobre roca dura
Suelos en formación a partir de material consolidado (roca madre)
Suelos con alto contenido de calcio (CaCO3) Suelos saturados de bases, hasta 125 cm Muy fértiles. Presentan una superficie oscura Suelos con alto contenido de arcilla (> 35%) hasta ˜50 cm
Suelos con alto contenido de arena hasta
˜125 cm
Suelos poco desarrollados de color claro, presentan cambios de estructura o consisten- cia por intemperización
Suelos con arcillas, saturados en bases (alta CIC)*, en cualquier clima, excepto tropical y subtropical
Suelos con saturación de agua permanente Suelos con alto contenido de aluminio, sólo se encuentran en climas tropicales y subtropicales
Superficie ocupada
km2 %
467,978 23.9 361,335 18.5 355,475 18.2 189,457 9.7 162,112 8.3 121,096 6.2 91,799 4.7
46,876 2.4
29,297 1.5 29,297 1.5
98,440 5.0 1,953,162 100.0
2. La contaminación de suelos por metales y metaloides
Desde tiempos remotos, los seres humanos han utilizado recursos líticos para su desarrollo, fragmentos de rocas o minerales media- namente trabajados como herramientas y armas; posteriormente, con la evolución continua y el conocimiento de diversos procesos, inventaron la metalurgia. Resumiendo los principales logros minero- metalúrgicos (y tecnológicos asociados) de la humanidad, pueden incluirse varias eras: (i) piedra (Paleolítico, Mesolítico, Neolítico);
(ii) cobre (6000 a.C.); (iii) bronce (2500 a.C.); (iv) hierro (1000 a.C.);
(v) carbón (1600 d.C.); (vi) revolución industrial (1750-1850 d.C.);
(vii) petróleo (1850 d.C.); (viii) eléctrica (1875 d.C.) y (ix) atómica (1945 d.C.).
Actualmente, el desarrollo de nuevas tecnologías de toda índole depende de los elementos que se obtienen por actividades minero- metalúrgicas o del reciclaje de otros materiales, ya que muchos de los componentes de los nuevos equipos (computadoras, instrumentos ana- líticos y teléfonos celulares, entre otros) están fabricados de metales como el hierro, cobre, cadmio, oro, plomo, plata y otros elementos como el silicio (Gocht et al. 1988).
Capítulo segundo
La excavación de minas, la remoción de minerales y el proceso y la extracción de metales puede causar daños ambientales y, en casos extremos, destruir el ecosistema; por ejemplo, se pueden dañar tierras de cultivo, favorecer la erosión y contaminar cuerpos de agua con sales solubles de elementos potencialmente tóxicos (EPT), como As, Se, Pb, Cd y óxidos de S, entre otros. Asimismo, el material subterráneo puede generar volúmenes de residuos hasta ocho veces superiores al original.
Por otro lado, las industrias especializadas en el proceso de metales (siderurgias y metalúrgicas) pueden emitir partículas de dimensiones micrométricas, que son fácilmente transportables por el viento a gran- des distancias y causar problemas en la salud de poblaciones (Csuros y Csuros 2002). Con base en lo anterior, en las siguientes secciones se describen los principales procesos que generan la contaminación de suelos por EPT y la situación particular de México en este sentido.
También se presenta la clasificación general de este tipo de elementos (metales y metaloides), con base en sus propiedades y características.
2.1. Principales fuentes de contaminación
El enriquecimiento de minerales consiste en su separación de la gan- ga terrosa1 que los acompaña. Los procesos para su recuperación se dividen en pirometalurgia (proceso en seco y a través de calor) e hi- drometalurgia (proceso húmedo). Los primeros, incluyen operaciones como calcinación, tostación, fusión, volatilización, electrólisis ígnea y metalotermia; mientras los procesos hidrometalúrgicos abarcan ope- raciones como lixiviación, purificación y/o concentración y flotación/
1. Una mena está formada de dos partes: (i) el mineral, que es la especie de interés que se encuentra en estado sólido con una composición química definida y (ii) la ganga, que es la parte sin interés económico (UNAP 2004, http://www.unap.cl/museomin/
basededatos/conceptos.htm).
precipitación. La flotación de minerales es el principal proceso para su concentración y busca enriquecer las especies minerales útiles de una mena mediante la eliminación de las especies o materiales sin valor;
es una de las técnicas más antiguas para la recuperación de metales, superado únicamente por la fundición de yacimientos de alta ley (Sa- lager 1992). Durante el proceso, diversos reactivos químicos, como surfactantes catiónicos y xantatos, producen espumas que reducen la tensión superficial haciendo flotar algunos minerales, cuyas superficies son acondicionadas a formas hidrofóbicas.
Como en ningún proceso de concentración se logra una recuperación de 100%, los desechos mineros (colas o jales) siempre contienen residuos del mineral, permitiendo su eventual recuperación a futuro. Sin embargo, era común que muchas empresas descartaran sus desechos en ríos o los dispusieran en grandes pilas. La composición de estos residuos puede ser muy diversa en su naturaleza química y mineralógica (Sánchez 1995).
El impacto de la minería sobre el ambiente y la salud se relaciona con la composición del mineral, el tipo de explotación, el proceso de beneficio, la escala de las operaciones y las características del entorno.
La composición de los residuos puede variar de acuerdo con las con- diciones particulares de cada mina (Gutiérrez 2003). En el cuadro 2 se describen las fases del proceso minero y las afectaciones ambientales de cada etapa, entre las que destacan la deforestación, la disposición de residuos al aire, agua y suelo, daños a otros recursos naturales, además de la generación de ruido, entre otros.
Los menores impactos ambientales entre las actividades mineras, se observan en los procesos de flotación simple con un agente espu- mante; sin embargo, el impacto aumenta a medida que se incrementa el uso de reactivos para favorecer la flotación, y es mucho mayor en los procesos de lixiviación (Gutiérrez 2003).
Algunas otras fuentes, subestimadas, que generan la contaminación por metales y metaloides son (Csuros y Csuros 2002):
Cuadro 2. Interrelaciones de la actividad minera con el ambiente
Etapa Prospección
Exploración
Explotación y beneficio
Fundición y refinación
Descripción
Estudios de gravimetría, geología superficial, densidad, etc.
Barrenación, obras y perforacio- nes, construcción de caminos, instalación de campamentos Descapote: eliminación de suelo y vegetación
Construcción y obras diversas (tiros, socavones, patios de depósito)
Alto consumo de agua Acumulación de material sin valor en terreros
Transporte del material con valor hacia molinos
Extracción y concentración de minerales
Reducción del tamaño del mine- ral por trituración y molienda Tratamientos previos a una fusión primaria o electro-depo- sitación
Obtención de metales y sus aleaciones con el uso de hornos industriales. Eliminación de impurezas en los metales para al- canzar una alta ley de contenido
Impacto al ambiente Procedimientos que no generan impactos ambientales
significativos
Destrucción de la vegetación
Destrucción de la capa del suelo y la vegetación
Afectación a cuerpos de agua Generación de terreros inestables Generación de jales o colas:*
residuos minerales sin valor Escurrimientos y arrastres de residuos
Oxidación de minerales insolu- bles y formación de sustancias solubles con alto contenido de metales (drenaje ácido) Descarga de lixiviados que con- tienen iones metálicos y reactivos tóxicos
La trituración y molienda pueden provocar ruido, vibración y emisión de polvo (efectos de bajo impacto) Generación de aguas residuales, residuos peligrosos, emisiones a la atmósfera
Fuente: Gutiérrez 2003, Gutiérrez y Moreno 1997.
* Residuos de los procesos de flotación que, generalmente, contienen metales en formas inso- lubles, sales básicas o ácidas y vestigios solubles de elementos derivados de la oxidación de jales, como As y Se, entre otros (Gutiérrez 2003).
. Drenaje pluvial: en muchas ocasiones el drenaje pluvial de las ciu- dades puede contener muchos metales, dependiendo del tipo de camino y material de construcción de los mismos, de la cantidad de tráfico, planeación urbanística y uso de suelo.
. Descargas y drenajes industriales: actualmente en México, existe normatividad que regula las descargas de industrias; sin embargo, ciertas industrias pueden generar residuos con concentraciones mayores de metales por las características de sus procesos.
. Drenaje doméstico: transporta metales desechados por el metabo- lismo y lixiviados de los materiales de construcción de las tuberías (Cu, Pb, Zn, Cd, Fe, Mn, Cr, Ni, Co, Bo y As). Los tratamientos convencionales para aguas residuales, remueven hasta 50% de los metales contenidos, dejando una carga considerable de metales en el agua tratada, además de concentrar los metales removidos en los lodos de tratamiento.
. Rellenos sanitarios: el lixiviado que se produce en los rellenos sa- nitarios normalmente contiene metales como Cu, Zn, Pb y Hg.
. Quema de combustibles fósiles: es la principal fuente de metales hacia la atmósfera y fuente potencial de contaminación de cuerpos superficiales de agua.
2.2. La minería y la contaminación de suelos en México México es uno de los países de Latinoamérica que se encuentra localizado en una región volcánica rica en minerales. La tradición minera en el país se remonta a la época prehispánica, con la explota- ción de yacimientos ubicados principalmente en las zonas de Taxco, Pachuca, Guanajuato y Querétaro. Dicha actividad adquirió una gran relevancia económica y social hasta el periodo de la colonia, convirtiéndose entonces en el motor del crecimiento económico y modernización de la Corona española. La minería suministró
insumos a la industria de la construcción, metalurgia, siderurgia y química por más de tres siglos, ayudando a generar infraestructura y polos de desarrollo en el país. A nivel mundial, el auge de la minería mexicana se tradujo en un importante flujo de metales preciosos, especialmente plata, hacia los circuitos comerciales europeos. Ac- tualmente, la posición de la minería dentro de las industrias de sector primario es significativa aún cuando enfrenta problemas de mercados deprimidos (Coremi 1994, Gutiérrez 2003).
Cuadro 3. Volumen (t) de la producción de metales y minerales seleccionados (Au, Ag, Pb, Cu, Zn, C, Fe, S, Barita, Fluorita), de 1997
a 2002, en los estados con mayor rendimiento
Estado 1997 1998 1999 2000 2001 2002
BC 15 18 36 70 16 0
Coah 4,068,705 4,177,409 2,694,646 4 103,969 3,701,755 3,432,254 Chih 237,907 253,308 220,347 251,914 213,517 195,584 Dgo 51,470 33,650 38,750 50,151 44,714 28,646 Gto 30,325 30,868 13,538 13,702 42,153 59,970 Gro 17,073 17,519 15,723 6,314 53,864 14,942 Hgo 84,486 84,612 106,139 112,337 94,647 94,647
Jal 733,057 882,141 999,192 828,645 162 118
Mex 24,636 29,926 24,323 36,629 39,321 35,928 Mich 1,569,537 1,372,208 1,683,628 1,826,415 1,718,480 951,238
Qro 7,660 3,886 7,689 152 1,900 12
SLP 467,297 492,583 471,377 562,306 540,300 560,092
Sin 5,167 3,865 4,905 4,231 684 288
Son 492,097 382,448 415,408 357,075 318,819 293,475 Zac 189,042 190,311 155,696 165,609 179,611 258,290
Fuente: cuadro elaborado a partir de datos publicados en las series de estadísticas del INEGI 2003.
La explotación minera en el país se realiza básicamente en dos modalidades: (i) explotación y beneficio de metales (preciosos e indus- triales) y (ii) explotación de piedras preciosas y minerales industriales, como los ópalos y caolines, respectivamente. También es común la explotación de rocas para la elaboración de artesanías y construcciones (canteras y sillajes). En el cuadro 3 se muestra el volumen de la pro- ducción, entre 1997 y 2002, de metales y minerales en los estados con mayor rendimiento (Baja California, Coahuila, Chihuahua, Durango, Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, México, Michoacán, Querétaro, San Luis Potosí, Sinaloa, Sonora y Zacatecas).
Entre los estados que destacan por su contribución con la produc- ción de metales y minerales siderúrgicos, se encuentran Coahuila, Jalisco y Michoacán. En el cuadro 4 se describen los principales me- tales y minerales que se extraen en las regiones mineras de México, así como el número de distritos mineros y zonas mineralizadas en cada estado.
El ejemplo más común de la contaminación de suelos por acti- vidades mineras en México es la generada durante el beneficio del oro y la plata, realizado comúnmente por amalgamación con Hg y por cianuración. En ninguno de los dos casos, es posible la recuperación total de los compuestos y/o elementos adicionados, por lo que es co- mún encontrarlos en los residuos del proceso (jales) en forma soluble.
Durante el proceso de cianuración, se incrementa el pH por la adición de hidróxido de calcio; al generarse hidróxido de sodio (en el caso de beneficio con plata) como producto de la reacción, también se forma cianuro de sodio.
En México, la separación del mineral de los materiales sin valor se lleva a cabo básicamente a través de dos métodos: la flotación y la hidrometalurgia. Como se mencionó, los impactos ambientales ocasionados por los métodos de flotación aumentan proporcional- mente al incremento del uso de reactivos para favorecer el proceso.
Los EPT más comunes derivados de estos procesos, en el caso de México, son Pb, Cd, Zn, As, Se y Hg (Gutiérrez y Moreno 1997, Gutiérrez 2003).
Por otra parte, de acuerdo con la ubicación del yacimiento, la minería en el país se realiza a cielo abierto (cuando los minerales se encuentran en zonas más o menos superficiales) o bien, opera de forma subterránea. Debido a lo anterior, los volúmenes de descapote varían mucho, desde relaciones desperdicio/mineral de 1:1 hasta 6:1. En el caso de minas no metálicas, como las de sal en Guerrero Negro o de yeso en Baja California, existen diferencias notables con respecto a las minas en las que se extraen metales. La peligrosidad de los residuos generados en este tipo de minas se debe más a los grandes volúmenes manejados y a su dispersión, que a la toxicidad de sus componentes (Gutiérrez y Moreno 1997).
Otra fuente importante de contaminación por EPT en México es la actividad industrial. Desde el inicio de la industrialización y hasta la actualidad, este tipo de actividades genera diversos tipos de residuos peligrosos que, ante la falta de una regulación jurídica adecuada que los identificara como tales, se dispusieron en sitios inadecuados como terrenos aledaños a las plantas industriales especialmente adquiridos para ese propósito, patios de las propias instalaciones industriales o bien, se depositaron indiscriminadamente en barrancas, ríos, basure- ros, terrenos baldíos y cañadas, entre otros (Semarnat 2004b).
Durante 1995, la Procuraduría Federal de Protección al Ambien- te (Profepa), con ayuda de sus delegaciones estatales, comenzó la identificación de los sitios abandonados contaminados con residuos peligrosos a nivel nacional. En 1997, el listado preliminar nacional de sitios abandonados contaminados con residuos peligrosos constaba de 59 sitios en 16 entidades federativas; para 1999, se contaba con el inventario correspondiente a 17 estados, en los cuales se localizaron 105 sitios sin responsable identificado (cuadro 5).
Cuadro 4. Número de distritos mineros y zonas mineralizadas por estado. Se presentan los principales metales y minerales extraíbles de cada región Estado Distritos Zonas mineralizadas BC 10 4 Coah 11 5 Chih 35 32 Dgo 34 13 Gto 8 4 Gro 6 18 Hgo 3 15 regiones mineras Jal 15 2 (4 regiones mineras) Mex 5 6 (7 regiones mineras) Mich 11 19 (13 regiones mineras) Qro 13 2 (7 regiones mineras) Metales y minerales Au, Ag, Pb, Zn, Cu, W, Mn, cuarzo, barita, ónix calcáreo, ceniza volcá- nica pétrea, zeolita, roca caliza, magnetita Fe, Cr, Sm, Zn, Cu, Ag, Au, Mg, Na, barita, óxidos de Pb y Zn, galena, fluorita, cuarzo, pirita, carbón, yeso Au, Ag, Pb, Zn, Cu, Fe, mármol, fluorita, yeso, pirita, malaquita, óxidos de Fe, caolín Au, Ag, Pb, Cu, Zn, cuarzo, andesitas, pizarras, granito, mármol Au, Ag, Cu, Pb, Zn, cuarzo, calcita, calcopirita, pirita, arcillas, clorita, galena, granito, sulfuros Au, Ag, Pb, Cu, Zn, Fe, Al, Cd, Ba, Sn, W, Cr, Sb, caliza, yeso, dolomita Au, Ag, Pb, Cu, Zn, Mn, cal hidratada, bitumen, mármol, caliza, cao- lín, pómez, carbón, arena, sílica Au, Ag, Pb, Cu, Zn, Mn, Fe, Sn, cantera, ópalo, diatomita, caolín, granito, barita, caliza, yeso, arcilla, mármol, fosforita Au, Ag, Pb, Cu, Zn, Cd, cantera, grava, arena, ceniza volcánica pétrea, tepetate, caliza, sílica Au, Ag, Cu, Pb, Mo, W, Ba, Fe, Mn, caolín, cuarzo Ag, Pb, Zn, Au, Cu, sulfuros, mármol, ópalo, cantera, caolín (Continúa)
Cuadro 4. Número de distritos mineros y zonas mineralizadas por estado. Se presentan los principales metales y minerales extraíbles de cada región Estado Distritos Zonas mineralizadas SLP 13 23 (14 regiones mineras) Sin 13 13 Son 20 10+1 región carbonífera (13 regiones mineras) Zac 14 12 (18 regiones mineras)
Metales y minerales Fe, Au, Ag, Zn, Cu, Pb, Hg, arena, caliza, cuarzo, pirita Au, Ag, Cu, Pb, Mo, Fe, Zn, Ni, Co, Pt, Ru, Ir, cuarzo Au, Ag, Cu, Fe, carbón Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Fe, cantera Fuente: elaborada a partir de datos publicados en las series Monográficas geológico-mineras de los estados (Coremi 1992, 1993, 1994, 1999).
Los sitios inventariados, se encuentran catalogados por priorida- des, con base en sus características (magnitud, tipo y concentración de contaminantes) y niveles potenciales de afectación a la salud y al ambiente (Semarnat 2004b):
Prioridad A. Sitios con alto nivel de afectación y riesgo a la salud humana y al ecosistema en virtud de la presencia de los siguientes factores: tamaño del sitio, ubicación, naturaleza y cantidad de residuos.
Son sitios que requieren de acciones urgentes y a corto plazo a fin de minimizar y eliminar sus efectos.
Prioridad B. Sitios con afectación moderada debido a la presencia de alguno de los factores como: tamaño, ubicación, naturaleza o canti- dad de residuos; requieren, a corto plazo, medidas de control que eviten la dispersión de los contaminantes y el contacto con la población, a fin de proceder a su restauración a mediano plazo.
Prioridad C. Sitios con un bajo nivel de afectación para la población o el ambiente; requieren de un plan de seguimiento de las condiciones presentes a fin de prevenir situaciones que pudieran incrementar el grado de afectación.
Algunos de estos sitios inventariados se encuentran contaminados por más de un tipo de residuo. Los metales pesados ocupan el primer lugar (61 sitios) entre los residuos peligrosos encontrados (cuadro 6).
A su vez, el Pb es el más común de los metales pesados, presentándose en 23 de estos sitios. Los residuos biológico-infecciosos ocupan el segundo lugar (17.6%) y las escorias el tercero (13.5%), destacando las provenientes del sector del hierro y acero.
Como puede verse, la contaminación de suelos por metales es un problema persistente en muchos sitios del territorio. Dos de los contaminantes más frecuentes en las zonas mineras del país son el As y el Pb, además del Cd en algunas de ellas. Estos EPT, comúnmente, se encuentran en residuos como jales mineros y escorias de fundición, cuyo volumen supera las 80,000 ton (sola-
Cuadro 5. Distribución de sitios abandonados por entidad federativa de acuerdo con su prioridad
Estado Total Prioridad
A B C
Baja California 2 2 0 0
Coahuila 1 0 1 0
Chihuahua 2 2 0 0
México 17 6 7 4
Guanajuato 6 2 2 2
Hidalgo 12 4 5 3
Jalisco 3 2 1 0
Morelos 2 0 1 1
Nuevo León 5 1 3 1
Puebla 2 0 2 0
Querétaro 16 0 2 14
San Luis Potosí 8 7 0 1
Sonora 2 1 1 0
Tamaulipas 3 2 0 1
Tlaxcala 3 0 0 3
Veracruz 12 5 3 4
Zacatecas 9 4 5 0
Total 105 38 33 34
Fuente: Semarnat 2004b.
mente en sitios registrados en los que se ha calculado el volumen) (Semarnat 2004b).
Cuadro 6. Principales residuos peligrosos encontrados en sitios abandonados
Tipo de residuo Número de sitios
Total %
Metales (Cr, Pb, Hg, Zn), As, cianuro, baterías 61 35.9 automotrices gastadas
Biológico-infecciosos 30 17.6
Escorias de fundición (Pb, Cd, As) 23 13.5
Grasas, aceites gastados 19 11.2
Solventes químicos 14 8.2
Químicos inorgánicos 12 7.1
Hidrocarburos 11 6.5
Fuente: Semarnat 2004b.
2.3. Elementos potencialmente tóxicos 2.3.1. Propiedades de metales, metaloides y no metales
Los elementos de la tabla periódica se encuentran divididos por una marcada línea, en metales (izquierda) y no metales (derecha).
La mayoría de los elementos que limitan con esta línea divisoria son metaloides o semi-metales (figura 3). Los metales son sustancias con características de brillo y que son buenos conductores de calor y elec- tricidad; con excepción del mercurio, todos los metales son sólidos a temperatura ambiente. Son más o menos maleables (formación de láminas) y dúctiles (formación de alambres). La mayoría posee propiedades de dureza, con excepción de los alcalinos, que son muy suaves. Químicamente, estos tienden a perder electrones para formar iones positivos (cationes) (figura 3) (Csuros y Csuros 2002).
Un no metal es un elemento que no exhibe las características de un metal. La mayoría de los no metales son gases o sólidos. Los metaloides o semi metales son elementos que presentan propiedades de ambos grupos. En muchos aspectos, los metaloides se comportan como no metales, química y físicamente. Sin embargo, en su propiedad física más importante, la conductividad eléctrica, se parecen a los metales.
Los metaloides tienden a ser semiconductores, pero conducen la elec- tricidad en menor grado que los metales (Csuros y Csuros 2002). En el cuadro 7 se muestran las diferencias entre las características de los metales y no metales.
Aunque el término metal pesado es usado comúnmente en mate- ria de contaminación ambiental, su uso en éste y otros contextos ha causado confusión. Una de las definiciones más comunes se aplica a metales con una densidad (gravedad específica) mayor a 5 g/cm3. Sin embargo, dentro de esta clasificación también caen elementos (no metales) con propiedades químicas muy diferentes, además de que la gravedad específica no es significativa en cuanto a la reactividad, toxicidad o ecotoxicidad de un metal. El término también se ha de-
Figura 3. Localización de los metales, no metales y metaloides en la tabla periódica
+ electronegativo
- electronegativo Metales
Metaloides No metales - metálico
+ metálico + oxidante
- oxidante
Metales No metales
Cuadro 7. Principales características de los metales y no metales
Metales
Buenos conductores de electricidad Dúctiles
Maleables y lustrosos Sólidos
Puntos de fusión altos Buenos conductores de calor
Reaccionan con ácidos
Forman óxidos básicos: reacción con ácidos
Forman cationes Forman haluros* iónicos
No metales
Malos conductores de electricidad No dúctiles
No maleables
Sólidos, líquidos o gases Puntos de fusión bajos Malos conductores de calor
No reaccionan con ácidos
Forman óxidos ácidos: reacción con bases Forman aniones
Forman haluros covalentes Propiedades físicas
Propiedades químicas
* Formas mono-aniónicas (una carga negativa) de un átomo de un halógeno, espe- cíficamente fluoruro (F-), cloruro (Cl-), bromuro (Br-) y yoduro (I-).
Fuente: Csuros y Csuros 2002.
finido con base en otras propiedades fisicoquímicas (peso y número atómico, reacción con otros elementos) y toxicológicas, por lo que resulta inconsistente. Otra clasificación más aceptada, se basa en la acidez de Lewis y se enfoca en las propiedades químicas de los meta- les, de manera que los metales pesados se clasifican como elementos de clase A (duros), clase B (suaves) y de frontera. Esta clasificación se basa en la forma en la que se unen los metales en sus complejos y determina las posibilidades para la formación de los mismos (figura 4) (Duffus 2001).
Figura 4. Metales clasificados como clase A (duros), clase B (suaves) y frontera (metales intermedios). El cobre y el plomo pueden ser clase B
o frontera, dependiendo si se encuentran en forma de Cu(I) o Cu(II) y Pb(II) o Pb(IV), respectivamente. El hierro puede ser clase A o
frontera, si se encuentra como Fe(III) o Fe(II)
Los iones de clase A normalmente forman complejos con ligandos similares que no se polarizan y las uniones más comunes en estos complejos son iónicas. Los metales clase B se unen preferencialmente a ligandos suaves polarizables para dar uniones más covalentes (Duffus 2001, Csuros y Csuros 2002).
2.3.2. Efectos de EPT sobre algunas funciones biológicas
Para que un ión de alguno(s) de los elementos arriba mencionados tenga un efecto fisiológico o tóxico sobre un organismo, primero debe entrar a la célula. Los cationes metálicos divalentes (Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+ y Zn2+) son estructuralmente muy similares entre sí; todos ellos tienen diámetros iónicos entre 138 y 160 pm y una doble carga positiva. De esta manera, por su semejanza estructural, ciertos cationes metálicos divalentes pueden desplazar a otros con funciones fisioló-
Clase A Clase B Frontera
gicas importantes en la célula. Por ejemplo, si el Zn2+ es reemplazado por Ni2+, o el Be2+ por Mg2+ en enzimas, éstas se desactivan y pierden su función. La sustitución de Ca2+ por otros metales en proteínas de la membrana provoca desórdenes funcionales (Nies 1999).
Los cationes de varios metales (Ca, Fe, Cu, Na, K, Mg, Zn, Mn y Cr) juegan un papel importante como elementos traza en reacciones bioquímicas y en el metabolismo humano. Otros elementos, como Al, Si, As y Ni también se encuentran en el cuerpo, pero su función exac- ta no se ha determinado. Ciertos metales funcionan como “venenos”
metabólicos, ya que pueden reaccionar e inhibir una serie de sistemas enzimáticos; algunos iones de estos elementos (Hg2+, Cd2+ y Ag+) forman complejos tóxicos inespecíficos en la célula, lo que produce efectos tóxicos para cualquier función biológica. Elementos como el Hg, As, Sn, Tl y Pb, pueden formar iones órgano-metálicos liposolu- bles capaces de penetrar membranas y acumularse en las células. Aun, elementos sin propiedades tóxicas en baja concentración, como Zn2+
o Ni2+ y, especialmente Cu2+, son tóxicos en concentraciones mayores (Nies 1999, Csuros y Csuros 2002).
En relación con lo anterior, cationes tri- o tetra-valentes de otros metales (Sn, Ce, Ga, Zr y Th), debido a su baja solubilidad, no poseen influencia biológica. Del resto de los metales, el Fe, Mo y Mn son ele- mentos traza importantes con baja toxicidad; el Zn, Ni, Cu, V, Co, W y Cr son tóxicos con importancia biológica moderada; y elementos como As, Ag, Sb, Cd, Hg, Pb y U, no tienen importancia biológica significativa como elementos traza y se consideran tóxicos (Nies 1999).
Como puede verse, algunos metales no implican peligro para los sistemas biológicos; en cambio, algunos no metales y metaloides, como el Se y el As, respectivamente, son potencialmente tóxicos, dependien- do de su concentración. Por esta razón, un término más adecuado, y por lo tanto adoptado en el presente documento, para denominar a los elementos de importancia ambiental y/o toxicológica es el de
elementos potencialmente tóxicos (EPT). En el Anexo se describe brevemente la forma química, especiación y funciones biológicas de algunos de los EPT de mayor importancia ambiental (As, Be, Cd, Cu, Cr, Hg, Pb, Se, Tl, V y Zn), que se encuentran regulados en México y comúnmente presentes en sitios contaminados.
Es importante mencionar que si este tipo de elementos se en- cuentran biodisponibles y se movilizan hacia poblaciones cercanas, pueden ocasionar problemas de intoxicación. En este sentido, la forma química de un elemento, tiene influencia directa en su solu- bilidad, movilidad y toxicidad en el suelo; ésta, a su vez, depende de la fuente de contaminación y de la química del suelo en el sitio contaminado (Nies 1999). De esta manera, para poder evaluar la utilización de una alternativa de remediación para un sitio en par- ticular, es indispensable llevar a cabo la caracterización del sitio con el objeto de determinar el tipo y concentración del (los) contami- nante(s) presente(s). En la siguiente sección, se presentan y describen algunas de las consideraciones más importantes para llevar a cabo la caracterización de un sitio contaminado.
3. Muestreo y caracterización de un sitio
Para el buen desarrollo de una investigación, así como para la ob- tención de resultados confiables a partir de un diseño experimental para la remediación de un suelo contaminado, es necesario, en primer lugar, llevar a cabo su caracterización. La caracterización de un sitio, implica actividades de muestreo y análisis que tienen como finalidad determinar la extensión y naturaleza de la contaminación; asimismo, provee las bases para adquirir la información técnica necesaria para desarrollar, proyectar, analizar y seleccionar las técnicas de limpieza más apropiadas. La caracterización se realiza en etapas y, debido a que su principal objetivo es la toma de decisiones basadas en información existente, el primer paso es definir los objetivos del estudio (sección 3.1). La mayoría de las metodologías de caracterización incluye las siguientes etapas (US EPA 1991, Álvarez-Manilla et al. 2002):
i Determinación de las condiciones del sitio antes de la conta- minación.
ii Definición de la magnitud y tipo de contaminación.
iii Muestreo.
iv Análisis físicos y químicos.
Capítulo tercero
v Elaboración de cartas y/o mapas con ayuda de sistemas de infor- mación geográfica.
Para cualquier investigación relativa a la remediación de un sitio es importante definir, tanto como sea posible, el perfil horizontal y vertical del contaminante. La información completa acerca del alcance y diversidad de la contaminación en el sitio es crítica para la selección de una tecnología de tratamiento. La obtención de esta información generalmente requiere de la toma de muestras y de la determinación de sus características físicas y químicas (Van Deuren et al. 2002). El muestreo es el primer paso a efectuar para realizar un análisis de suelos y es la actividad por medio de la cual se toman partes representativas de un todo llamado población, con el objeto de conocer la población total a partir del estudio de las características de cada una de esas partes (Valencia y Hernández 2002).
3.1. Objetivos de un muestreo
El objetivo principal de cualquier operación de muestreo es colectar muestras representativas del medio que se está investigando. Más específicamente, el propósito del muestreo en un sitio contaminado es adquirir información que ayude a determinar la presencia e identidad de los contaminantes presentes y el grado en el que estos podrían entrar en el ambiente circundante (Ford et al. 1984). El muestreo de un suelo se diseña y conduce para cumplir con uno o varios de los siguientes objetivos (Barth et al. 1989):
. Determinar el riesgo a la salud humana y/o al ambiente debido a la contaminación del suelo por contaminantes específicos.
. Determinar la presencia y concentración de contaminantes espe- cíficos, con respecto a niveles de fondo (concentraciones naturales en el sitio).
. Determinar la concentración de contaminantes y su distribución espacial y temporal.
. Medir la eficiencia de acciones de control o de limpieza (reme- diación).
. Obtener mediciones para validación o uso de modelos de trans- porte y deposición de contaminantes en el suelo.
. Determinar el riesgo potencial a la flora y fauna por contaminantes específicos.
. Identificar fuentes de contaminación, mecanismos o rutas de transporte y receptores potenciales.
3.2. Tipos de muestreo
El muestreo representativo juega un papel muy importante en la calidad y la utilidad de los datos analíticos. El muestreo representativo debe tener altos niveles de precisión y exactitud, que garanticen que una muestra o grupo de muestras sea representativa y proporcione con precisión las características del sitio, además de que los resultados sean reproduci- bles. La exactitud se refiere a la aproximación del valor del análisis de suelo con respecto al contenido real en campo, y la precisión describe la posibilidad de reproducir de los resultados. Ambos parámetros están determinados por el número de muestras tomadas en el campo. A me- dida que se incrementa el número de muestras, aumenta la exactitud y la precisión (Mason 1992). El diseño de un muestreo puede ser (i) a juicio (no probabilístico) o bien, (ii) aleatorio simple, estratificado o sistemático (probabilístico) (Valencia y Hernández 2002).
3.2.1. Muestreo a juicio
Un muestreo selectivo o a juicio se presenta cuando los elementos son seleccionados mediante un criterio personal y generalmente lo realiza
un experto. En zonas heterogéneas de pequeña extensión se pueden escoger puntos con base en diferencias típicas, como cambios notorios en relieve, textura, color superficial, vegetación, etc. En los estudios ambientales, el muestreo selectivo, a menudo, constituye la base de una investigación exploratoria. Sus principales ventajas son la facilidad de realización y sus bajos costos, además de que se puede llevar a cabo en zonas heterogéneas como en zonas homogéneas (Mason 1992).
3.2.2. Muestreo aleatorio simple
Este tipo de muestreo (figura 5a) se emplea en casos en los que se dispone de poca información acerca de las características de la po- blación a medir; se basa en la teoría de probabilidades y siempre re- quiere de un análisis estadístico. Este tipo de muestreo permite todas las combinaciones posibles de unidades de muestras a seleccionar.
Los puntos de muestreo se ubican en un plano cartesiano (Xi,Yj), en donde cada punto de la población tiene la misma probabilidad de ser seleccionado. El medio más común para minimizar la desviación estándar en esta selección es asignarle un número a cada unidad de población y extraer unidades de muestras de una tabla de números aleatorios (Mason 1992).
Este tipo de muestreo es recomendable para áreas homogéneas menores a cinco hectáreas, delimitadas por referencias visibles a lo largo y ancho de toda la zona (Valencia y Hernández 2002).
3.2.3. Muestreo aleatorio estratificado
En este tipo de muestreo (figura 5b), la población en estudio se sub- divide en estratos o subgrupos que tienen cierta homogeneidad en el terreno y en cada estrato se realiza un muestreo aleatorio simple. El requisito principal para aplicar este método de muestreo es el cono-
Figura 5. Tipos de muestreo: a) aleatorio simple;
b) aleatorio estratificado; c) sistemático rejilla rectangular;
d) sistemático rejilla polar
Fuente: Mason 1992.
cimiento previo de información que permita subdividir la población.
Por ejemplo, la división se puede realizar con base en la topografía, los horizontes del suelo, la mancha del contaminante, los cambios de color en el suelo, el crecimiento irregular de las plantas, etc. Esto garantiza que los puntos de muestreo se encuentren repartidos más uniformemente en toda la zona, en función al tamaño del estrato y permite además conocer de forma independiente las características particulares de cada estrato. Es recomendable para áreas mayores de diez hectáreas y cuando el terreno no es homogéneo (Mason 1992, Valencia y Hernández 2002).
3.2.4. Muestreo sistemático
El muestreo sistemático es una herramienta que puede utilizarse para reducir la variabilidad de la muestras. Este método consiste en ubicar las muestras en un patrón regular en toda la zona de estudio (figura 5); puede realizarse a partir de un punto determinado al azar, a partir
a b c d
del cual se establece cierta distancia para ubicar los demás puntos (a distancias uniformes entre sí). Este tipo de muestreo puede realizarse por rejilla rectangular o polar (figura 5c y 5d) (Mason 1992). Puede lle- varse a cabo en superficies de cualquier tamaño, dado que las muestras pueden ubicarse de acuerdo con las dimensiones y forma del terreno, es decir, la distancia equidistante entre los puntos de muestreo pueden ser de unos centímetros, metros o hasta kilómetros, lo cual depende del tipo de estudio que se esté realizando (Valencia y Hernández 2002).
3.3. Muestras representativas
Una muestra puede definirse como una parte representativa de un medio que se está investigando. Sin embargo, representatividad es un término relativo que debe considerarse con cuidado, junto con otros criterios, antes de la obtención de muestras. Entre los criterios más importantes se incluyen (Ford et al. 1984):
. Representatividad. Una muestra posee las mismas características o propiedades que el material en estudio. El grado de semejanza entre las muestras y el material en estudio se determina por las características a estudiar y por las técnicas analíticas usadas.
. Tamaño de muestra. Se debe seleccionar cuidadosamente, con base en las propiedades físicas de la matriz y los requerimientos y/o limitaciones del muestreo y las técnicas de análisis.
. Número y/o frecuencia del submuestreo. Estas consideraciones deben basarse en el tipo de información estadística que se desea y en la naturaleza del material a colectar.
. Mantenimiento de la integridad de las muestras. La muestra debe conservar las propiedades de las condiciones originales en el sitio (al tiempo del muestreo), durante la colección, transporte y entrega al analista.
