Resumen de Biorremediación de Suelos: Fundamentos y Técnicas
Biorremediación de Suelos: Fundamentos y Técnicas SEO
Introducción
La comprensión de los suelos es esencial para la agricultura, la conservación ambiental y la gestión de recursos naturales. Este material desarrolla las propiedades físicas, la materia orgánica, la biota del suelo y la contaminación, con explicaciones paso a paso, ejemplos y aplicaciones prácticas.
Definición: El suelo es una mezcla compleja de fases sólida, líquida y gaseosa que sostiene la vida vegetal y regula los ciclos biogeoquímicos.
1. Composición y fases del suelo
El suelo está formado por tres fases: sólida (minerales y materia orgánica), líquida (solución del suelo) y gaseosa (aire del suelo). En un suelo típico mediterráneo, el volumen total se distribuye aproximadamente en 50% fase sólida (45% mineral y 5% materia orgánica) y 50% espacio poroso ocupado por agua y aire en proporciones variables.
Partículas y textura
- Arena: diámetro $0{,}005$–$2\ \mathrm{mm}$
- Limo: diámetro $0{,}002$–$0{,}005\ \mathrm{mm}$
- Arcilla: diámetro $<0{,}002\ \mathrm{mm}$
La textura controla la capacidad de retención de agua y la porosidad: suelos arenosos tienen macroporos y buen drenaje; suelos arcillosos tienen microporos y alta retención.
Definición: Textura del suelo es la proporción relativa de arena, limo y arcilla.
2. Densidad y porosidad
Densidad real y aparente
- Densidad real $\rho_{r} = \dfrac{M_{s}}{V_{s}}$, corresponde a la densidad de las partículas sólidas (valor típico $\approx 2{,}6\text{–}2{,}7\ \mathrm{g/cm^{3}}$).
- Densidad aparente $\rho_{a} = \dfrac{M_{s}}{V_{total}}$, incluye poros; típica $\approx 1{,}1\text{–}1{,}6\ \mathrm{g/cm^{3}}$ dependiendo de textura y compactación.
Porosidad
- Porosidad $\phi = \dfrac{V_{poros}}{V_{total}}$ y también se calcula como $\phi = 1 - \dfrac{\rho_{a}}{\rho_{r}}$.
- Rango habitual $\phi \in [0{,}3;\ 0{,}6]$.
Tabla comparativa: densidades y porosidad
| Propiedad | Suelo arenoso | Suelo arcilloso |
|---|---|---|
| Densidad aparente típica | $\approx 1{,}6\ \mathrm{g/cm^{3}}$ | $\approx 1{,}1\ \mathrm{g/cm^{3}}$ |
| Porosidad típica | baja pero macroporos dominantes | alta con microporos dominantes |
3. Agua en el suelo y potencial hídrico (sin detallar remediación ni gestión de riego)
Definición: El potencial hídrico $\Psi$ es la energía por unidad de volumen que determina la dirección del flujo de agua en el suelo respecto al agua pura en condiciones estándar.
Componentes del potencial hídrico:
- Potencial gravitacional $\Psi_{g}$
- Potencial matricial (o de presión) $\Psi_{m}$
- Potencial osmótico $\Psi_{s}$ (relevante en suelos salinos)
La suma total: $$\Psi = \Psi_{g} + \Psi_{m} + \Psi_{s}$$
Potencial matricial y tamaños de poro
- El potencial de matriz aumenta (más negativo) cuando el poro es más fino, porque el agua está más fuertemente retenida.
- Clasificación aproximada por energía de retención:
- Gravitacional: $0$–$0{,}3\ \mathrm{bar}$ (agua libre que drena)
- Capilar: $0{,}3$–$15\ \mathrm{bar}$ (agua retenida en poros)
- Osmótica: $15$–$150\ \mathrm{bar}$ (adsorbida; casi no disponible)
Curva característica (retención hídrica)
La relación entre el contenido volumétrico de agua $\theta$ y el potencial matricial $h$ (o $\Psi_{m}$) se puede modelar empíricamente con Van Genuchten: $$\theta(h) = \theta_{r} + \dfrac{\theta_{s} - \theta_{r}}{\left(1 + (\alpha h)^{n}\right)^{1 - 1/n}}$$ Donde $\theta_{r}$ es la humedad residual, $\theta_{s}$ la saturación, y $\alpha$, $n$ son parámetros empíricos.
Comparación de comportamiento según textura:
| Textura | Retención rápida/ lenta | Disponibilidad de agua |
|---|---|---|
| Arenoso | Caída rápida del agua | Baja retención, buen drenaje |
| Franco | Intermedio | Balance entre retención y drenaje |
| Arcilloso | Retiene agua incluso a potenciales negativos altos | Mucha agua retenida pero menos disponible para plantas |
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Suelos: propiedades y biota
Klíčové pojmy: El suelo es trifásico: sólida, líquida y gaseosa, Textura regula retención de agua: arena, limo, arcilla, Densidad real $\rho_{r}=M_{s}/V_{s}$ y aparente $\rho_{a}=M_{s}/V_{total}$, Porosidad $\phi=1-\rho_{a}/\rho_{r}$, rango típico $0{,}3$–$0{,}6$, Potencial hídrico $\Psi=\Psi_{g}+\Psi_{m}+\Psi_{s}$, Van Genuchten para curva de retención: $\theta(h)=\theta_{r}+\dfrac{\theta_{s}-\theta_{r}}{(1+(\alpha h)^{n})^{1-1/n}}$, Ácidos húmicos, fúlvicos y huminas: propiedades y movilidad, CIC depende de arcilla y MOS; afecta retención de nutrientes, Difusión de gases: $N=-D\,dC/dz$ y Henry $H=C_{G}/C_{L}$, Biota del suelo regula ciclos: microrganismos, fauna y simbiosis (micorrizas, fijación de N), Compostaje y vermicompostaje aumentan MOS y mejoran estructura, Contaminación por plaguicidas, minería, industria y vertidos reduce funciones del suelo