Suelo sulfatado ácido
Suelos naturales que se forman en condiciones de anegamiento.

Los suelos sulfatados ácidos son suelos, sedimentos o sustratos orgánicos (por ejemplo, turba ) que se forman en condiciones de anegamiento y que contienen minerales de sulfuro de hierro (principalmente pirita ) y/o sus productos de oxidación . En un estado inalterado por debajo del nivel freático, los suelos sulfatados ácidos son benignos. Sin embargo, si los suelos se drenan, excavan o se exponen al aire de alguna otra manera, los sulfuros reaccionan con el oxígeno para formar ácido sulfúrico . [1]

La liberación de este ácido sulfúrico del suelo puede, a su vez, liberar hierro , aluminio y otros metales pesados ​​y metaloides (en particular arsénico ) dentro del suelo. Una vez movilizados de esta manera, el ácido y los metales pueden crear una variedad de impactos adversos: matar la vegetación, filtrarse y acidificar las aguas subterráneas [2] [3] y superficiales, [4] [5] matar peces y otros organismos acuáticos, y degradar las estructuras de hormigón y acero hasta el punto de fallar. [1]

Formación

Pólderes con suelos sulfatados ácidos en Guinea Bissau a lo largo de un brazo de mar en medio de manglares

Los suelos y sedimentos más propensos a convertirse en suelos sulfatados ácidos se formaron en los últimos 10.000 años, después del último gran aumento del nivel del mar . Cuando el nivel del mar subió e inundó la tierra, el sulfato en el agua de mar se mezcló con sedimentos terrestres que contenían óxidos de hierro y materia orgánica. [1] En estas condiciones anaeróbicas , las bacterias litotróficas como Desulfovibrio desulfuricans obtienen oxígeno para la respiración a través de la reducción de iones de sulfato en el mar o el agua subterránea, produciendo sulfuro de hidrógeno. Este a su vez reacciona con el hierro ferroso disuelto, formando cristales framboides de sulfuros de hierro de grano muy fino y altamente reactivos como ( pirita ). [1] Hasta cierto punto, las temperaturas más cálidas son condiciones más favorables para estas bacterias, creando un mayor potencial para la formación de sulfuros de hierro. Los entornos tropicales anegados, como los manglares o los estuarios, pueden contener niveles más altos de pirita que los formados en climas más templados. [6]

La pirita es estable hasta que se expone al aire, momento en el que se oxida rápidamente y produce ácido sulfúrico. Los efectos de la lixiviación del suelo con sulfato ácido pueden persistir durante mucho tiempo y/o alcanzar su punto máximo estacionalmente (después de los períodos secos con las primeras lluvias). En algunas zonas de Australia, los suelos con sulfato ácido que se drenaron hace 100 años todavía están liberando ácido (por ejemplo, los humedales de Gillman, en Australia del Sur). [7]

Reacción generalizada de oxidación de pirita

Cuando se drenan, los suelos que contienen sulfuros inorgánicos reducidos, como la pirita, pueden volverse extremadamente ácidos ( pH < 4) debido a la oxidación de los sulfuros en ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ):

4 FeS 2 + 15 Oh 2 + 14 yo 2 Oh ⟶ 16 yo + + 8 ENTONCES 4 2 − + 4 Fé ( OH ) 3 ↓ {\displaystyle {\ce {4 FeS2 + 15 O2 + 14 H2O -> 16 H+ + 8 SO4^2- + 4 Fe(OH)3 (v)}}} [6] [8]

El producto Fe(OH) 3 , hidróxido de hierro(III) (naranja), precipita como un mineral sólido e insoluble, por lo que el componente alcalino queda inmovilizado, mientras que la acidez permanece activa en el ácido sulfúrico . El proceso de acidificación va acompañado de la formación de grandes cantidades de aluminio (Al3 + , liberado de los minerales arcillosos bajo la influencia de la acidez), que son perjudiciales para la vegetación. Otros productos de la reacción química son:

  1. Sulfuro de hidrógeno (H2S ) , un gas maloliente
  2. Azufre (S), un sólido amarillo
  3. Sulfuro de hierro (II) (FeS), un sólido negro/gris/azul
  4. Hematita (Fe 2 O 3 ), un sólido rojo
  5. Goethita ( ), un mineral de color marrón FeO ⋅ OH {\displaystyle {\ce {FeO.OH}}}
  6. Compuestos de sulfato de hierro (p. ej., jarosita , schwertmannita , yeso y epsomita )
  7. Arcilla H ( arcilla de hidrógeno , con una gran fracción de iones H + adsorbidos, un mineral estable, pero pobre en nutrientes)

El hierro puede estar presente en formas bivalentes y trivalentes (Fe 2+ , el ion ferroso, y Fe 3+ , el ion férrico respectivamente). La forma ferrosa es soluble en un rango relativamente amplio de condiciones de pH , mientras que la forma férrica no es soluble excepto en un entorno extremadamente ácido, como el eliminador de óxido de ácido muriático . Cuanto más oxidado se vuelve el suelo, más dominan las formas férricas. Los suelos sulfatados ácidos exhiben una gama de colores que van desde el negro, marrón, azul grisáceo, rojo, naranja y amarillo. La arcilla de hidrógeno se puede mejorar admitiendo agua de mar: el magnesio (Mg) y el sodio (Na) en el agua de mar reemplazan el hidrógeno adsorbido y otros cationes ácidos intercambiables como el aluminio (Al). Sin embargo, esto puede crear riesgos adicionales cuando se movilizan los iones de hidrógeno y los metales intercambiables.

Distribución geográfica

Los suelos sulfatados ácidos están muy extendidos en las regiones costeras y también se asocian localmente con humedales de agua dulce y aguas subterráneas ricas en sulfatos salinos en algunas áreas agrícolas. En Australia, los suelos sulfatados ácidos costeros ocupan aproximadamente 58.000 km2 , debajo de estuarios costeros y llanuras aluviales cerca de donde vive la mayoría de la población australiana. [9] [10] La alteración del suelo sulfatado ácido suele estar asociada con actividades de dragado, excavación y desagüe durante desarrollos de canales, viviendas y puertos deportivos. Las sequías también pueden provocar la exposición del suelo sulfatado ácido y su acidificación. [11]

Impacto

La alteración de los suelos con sulfatos ácidos puede tener un efecto destructivo sobre la vida vegetal y de los peces, y sobre los ecosistemas acuáticos . El vertido de lixiviados ácidos a las aguas subterráneas y superficiales puede causar diversos impactos, entre ellos: [12]

  • Daños ecológicos a los ecosistemas acuáticos y ribereños por muerte de peces , aumento de brotes de enfermedades de los peces , predominio de especies tolerantes al ácido, precipitación de hierro, etc.
  • Efectos sobre la pesca estuarina y proyectos de acuicultura (aumento de enfermedades, pérdida de zonas de desove, etc.).
  • Contaminación de aguas subterráneas y superficiales con arsénico , aluminio y otros metales. [13] [14] [15]
  • Reducción de la productividad agrícola por contaminación de los suelos por metales (predominantemente por aluminio).
  • Daños a la infraestructura por corrosión de tuberías de concreto y acero, puentes y otros activos del subsuelo.

Impactos agrícolas

El agua de mar se introduce en un pólder cercado sobre un suelo sulfatado ácido para mejorar el suelo y controlar las malezas, Guinea Bissau

Los suelos sulfatados potencialmente ácidos (también llamados arcillosos) no suelen cultivarse o, si se cultivan, se plantan con arroz , de modo que el suelo se pueda mantener húmedo y evitar la oxidación. Normalmente no es aconsejable el drenaje subterráneo de estos suelos.

Cuando se cultivan, los suelos sulfatados ácidos no pueden mantenerse húmedos de forma continua debido a los períodos secos climáticos y la escasez de agua de riego ; el drenaje superficial puede ayudar a eliminar los productos químicos ácidos y tóxicos (formados en los períodos secos) durante los períodos lluviosos. A largo plazo, el drenaje superficial puede ayudar a recuperar los suelos sulfatados ácidos. [16] La población indígena de Guinea Bissau ha logrado así desarrollar los suelos, pero le ha llevado muchos años de gestión cuidadosa y trabajo.

En un artículo sobre drenaje cauteloso de tierras, [17] el autor describe la aplicación exitosa del drenaje subterráneo en suelos de sulfato ácido en pólderes costeros del estado de Kerala, India.

También en los Sunderbans , Bengala Occidental, India, los suelos sulfatados ácidos se han utilizado para fines agrícolas. [18]

Un estudio realizado en Kalimantan del Sur , Indonesia, en un clima perhúmedo, ha demostrado que los suelos sulfatados ácidos con un sistema de drenaje subterráneo muy espaciado han dado resultados prometedores para el cultivo de arroz de secano , maní y soja . [19] La población local, de antaño, ya se había asentado en esta zona y podía producir una variedad de cultivos (incluidos árboles frutales), utilizando desagües excavados a mano que iban desde el río hacia la tierra hasta llegar a los pantanos traseros. Los rendimientos de los cultivos eran modestos, pero proporcionaban ingresos suficientes para vivir decentemente.

Los suelos sulfatados ácidos recuperados tienen una estructura de suelo bien desarrollada gracias a la abundancia de cationes trivalentes (principalmente Al +3 ) que tienen un efecto floculante muy fuerte; son muy permeables, pero infértiles debido a la lixiviación que se ha producido.

En la segunda mitad del siglo XX, en muchas partes del mundo, los suelos sulfatados, anegados y potencialmente ácidos, se han drenado agresivamente para hacerlos productivos para la agricultura . Los resultados fueron desastrosos. [8] Los suelos son improductivos, las tierras parecen estériles y el agua es muy clara (de nuevo, debido al efecto floculante del Al +3 ), desprovista de limo y vida. Sin embargo, los suelos pueden ser coloridos.

Construcción

Cuando el ladrillo está constantemente húmedo, como en los cimientos, muros de contención, parapetos y chimeneas, los sulfatos en los ladrillos y el mortero pueden cristalizarse y expandirse con el tiempo y hacer que el mortero y los revoques se desintegren. Para minimizar este efecto, se deben utilizar ladrillos especializados con bajos niveles de sulfato. Los sulfatos ácidos que se encuentran dentro de los estratos del subsuelo tienen los mismos efectos en los cimientos de un edificio. Se puede lograr una protección adecuada utilizando una lámina de polietileno para revestir los cimientos o utilizando un cemento Portland resistente a los sulfatos . Para identificar el nivel de pH del suelo, se debe realizar una investigación del suelo.

Restauración y Gestión

Si se eleva el nivel freático, después de que se hayan producido daños debido a un drenaje excesivo, es posible recuperar los suelos. En la siguiente tabla se ofrece un ejemplo.

Drenaje y rendimiento de la palma aceitera de Malasia en suelos sulfatados ácidos (según Toh Peng Yin y Poon Yew Chin, 1982)
Rendimiento en toneladas de fruta fresca por ha:

Año606162636465666768697071
Producir17141512824814191819

En 1962 se aumentó la profundidad y la intensidad del drenaje y en 1966 se volvió a elevar el nivel freático para contrarrestar los efectos negativos.

En la "sequía del milenio" en la cuenca Murray-Darling en Australia, se produjo la exposición de suelos sulfatados ácidos. Se llevaron a cabo intervenciones de ingeniería a gran escala para evitar una mayor acidificación, incluida la construcción de un dique y el bombeo de agua para evitar la exposición y la acidificación del lago Albert. [20] También se llevó a cabo la gestión de la acidificación en los lagos inferiores mediante la dosificación aérea de caliza. [5] [21]

Terminología australiana

¿Sulfato o Sulfato?

Aunque "sulphur", "sulphate" y "sulphide" son ortografías estándar del inglés australiano, se alienta a los investigadores australianos a adoptar la ortografía del inglés estadounidense de estos términos tanto en publicaciones nacionales como internacionales para que, entre otras cosas, la ortografía sea coherente con las definiciones de la IUPAC . Por lo tanto, aunque "acid sulphate soil" se encuentra comúnmente en la literatura australiana, "acid sulphate soil" es ahora la ortografía preferida.

Historia

El término " suelos sulfatados ácidos " (SSA) fue acuñado por el Grupo de Trabajo sobre Nomenclatura y Métodos para el primer Simposio Internacional sobre Suelos Sulfatados Ácidos (1972, Wageningen ) para referirse a los suelos que contienen, o tienen el potencial de producir, ácido sulfúrico en cantidades que causan cambios significativos y duraderos en las propiedades clave del suelo. [22] Este término fue adoptado gradualmente por la comunidad científica internacional en aras de la coherencia y la cooperación internacionales. Antes de esto, diferentes regiones utilizaban términos coloquiales como:

  • argilla vitriolacea (del latín, 'arcilla con ácido sulfúrico' – acuñado por Carl Linnaeus );
  • Kattekleigronden o Katte Klei (holandés, ' cat clay ');
  • Gifterde (en alemán, 'tierra maldita / envenenada'); y
  • Maibolt (un espíritu o criatura austrogermánica que, cuando se enojaba, maldecía el suelo y arruinaba las cosechas). [22]

El término "suelo sulfatado ácido" es útil para el debate general, pero no capta los matices necesarios para la clasificación técnica de los suelos. Términos adicionales como " suelo sulfatado ácido potencial " (PASS), " suelo sulfatado ácido activo " (AASS) y " suelo sulfatado ácido postactivo " (PAASS) ayudaron a los investigadores a distinguir entre lo siguiente:

  • PASO: suelos no ácidos que no contenían cantidades sustanciales de ácido sulfúrico, pero que contenían los materiales necesarios para producirlo en determinadas condiciones;
  • AASS: suelos que eran ácidos debido a la presencia de ácido sulfúrico; y
  • PAASS: suelos que alguna vez fueron suelos sulfatados ácidos activos, pero que desde entonces se han erosionado o "madurado" [23] hasta el punto en que eran similares al suelo subaéreo "normal" en términos de sus propiedades químicas y físicas (por ejemplo, pH y drenaje). [24]

Como un único perfil de suelo puede contener PASS, AASS y PAASS a diferentes profundidades, se añadió el término " material " como modificador (es decir, PASS-material, AASS-material y PAASS-material) para permitir descripciones más matizadas de suelos complejos. Sin embargo, estos términos siguen siendo algo incómodos e inadecuados para la clasificación técnica. Además, "suelos sulfatados ácidos" y sus variaciones implican que los suelos sulfatados ácidos son un tipo o clase de suelo completamente diferente, en lugar de una característica que los suelos pueden presentar en determinadas condiciones. En consecuencia, ha habido un alejamiento gradual de estos términos en favor de definiciones más estandarizadas y definidas operativamente.  

Material sulfídico y sulfúrico

Los términos "material sulfídico" y "material sulfúrico" fueron acuñados principalmente por el Prof. Delvin Fanning ( Universidad de Maryland ), el Prof. Martin Rabenhorst (Universidad de Maryland) y el Prof. Rob Fitzpatrick ( Universidad de Adelaida ) [25] , y se han incorporado a la Clasificación Australiana de Suelos (ASC) [26] y a la Base de Referencia Mundial (WRB) como características diagnósticas del suelo. Por ejemplo, según la ASC, un hidrosol extramareal sulfúrico se referiría a un suelo que está saturado durante 2-3 meses del año (es decir, un hidrosol), ubicado en un entorno extramareal y que contiene material sulfúrico. Por lo tanto, los suelos sulfatados ácidos pueden describirse de manera más técnica como suelos que contienen material sulfídico y/o sulfúrico.

El material sulfúrico se refiere al material del suelo que tiene un pH inferior a 4 debido a la oxidación del material sulfúrico. [27]

El material sulfídico se refiere a “materiales del suelo que contienen sulfuros inorgánicos detectables (≥0,01 % de azufre sulfídico) que pueden existir como horizontes o capas de al menos 30 mm de espesor o como características superficiales”, [27] y se divide además en 3 clases: hip o sulfídico, hiper sulfídico y mono sulfídico.

En teoría, los materiales hiposulfídicos e hipersulfídicos se utilizan para distinguir entre el material sulfídico que, respectivamente, no experimentaría y el que experimentaría una caída del pH por debajo de 4 si se expusiera a las condiciones oxidantes predominantes. Por definición, el material hiposulfídico no se convierte en material sulfúrico tras la oxidación.

A diferencia de los materiales hiposulfídicos e hipersulfídicos, el material monosulfídico contiene altas concentraciones de monosulfuros detectables (≥ 0,01 % de sulfuro volátil ácido) (por ejemplo, greigita y mackinawita ). [27] Nótese que el material monosulfídico no ha reemplazado al lodo negro monosulfídico (MBO), que ahora se considera un tipo de material monosulfídico. [27]

Los términos " sulfidicación " y " sulfurización " se acuñaron para referirse a la formación de material sulfúrico y sulfhídrico, respectivamente. [25] Aunque los términos no se han adoptado formalmente en la ASC, se fomenta su uso en Australia. Sin embargo, los términos no deben usarse como sinónimos de otros términos que también se refieren a la formación o transformación de sulfuros (por ejemplo, piritización). De manera similar, "material sulfúrico" no debe usarse indistintamente con términos similares como sedimento, roca y regolito pirítico/sulfídico, que pueden encontrarse en publicaciones sobre sistemas de roca ácida . El término amplio "geomedia sulfúrica" ​​podría usarse para referirse tanto al material sulfúrico como al sedimento, roca y regolito pirítico/sulfídico; pero no tiene una definición formal en Australia y no debe usarse en lugar de "material sulfúrico".

Suelos sulfatados ácidos "autoneutralizantes"

El término suelos sulfatados ácidos "autoneutralizantes" se ha utilizado para referirse a material sulfídico que no se vuelve ácido al oxidarse debido a la presencia de materiales alcalinos (por ejemplo, carbonatos marinos), que neutralizan la acidez generada por la oxidación del material sulfídico.

Se desaconseja el uso de este término , ya que puede dar la impresión de que el suelo no es peligroso. Aunque la erosión aeróbica del material hiposulfídico no produce un exceso de acidez, normalmente genera una solución salina que contiene concentraciones de metales y metaloides peligrosas para el medio ambiente. Por lo tanto, se debe utilizar "material hiposulfídico" en lugar de "suelo sulfatado ácido autoneutralizante".

Orientación australiana y otros recursos

Descripción general

A lo largo de los años, los gobiernos federales y estatales/territoriales han publicado una serie de manuales técnicos, mapas, bases de datos y otras formas de orientación para identificar, muestrear y/o gestionar suelos sulfatados ácidos. La Guía nacional sobre suelos sulfatados ácidos: una síntesis [28] proporciona un resumen de la orientación disponible. Se recomienda que quienes no estén familiarizados con la orientación disponible consulten primero este documento. También hay una descripción general disponible en el sitio web de Commonwealth Water Quality Australia. [29] A continuación se describen los recursos clave disponibles al público.

Guía nacional sobre suelos con sulfato ácido

La identificación, muestreo y análisis de suelos sulfatados ácidos debe realizarse de acuerdo con:

  • Manual nacional de métodos de muestreo e identificación de suelos sulfatados ácidos; [30]
  • Manual nacional de identificación de suelos sulfatados ácidos y métodos de laboratorio; [31] y
  • la Medida Nacional de Protección del Medio Ambiente (Evaluación de la Contaminación del Sitio) de 1999 (Cth) ('Medida Nacional de Protección del Medio Ambiente (Evaluación de la Contaminación del Sitio)'). [32]

El NEPM sobre contaminación del sitio no es específico para suelos con sulfato ácido y no se analiza aquí.

El manual nacional de muestreo e identificación proporciona: información de fondo sobre los procesos de formación y perturbación de suelos con sulfato ácido y los impactos ambientales; los requisitos mínimos de una evaluación de escritorio y una inspección del sitio; y una guía para el muestreo y las pruebas de campo.

Las características principales del manual de métodos de laboratorio nacional son:

  • los criterios de acción que desencadenan la necesidad de un Plan de Gestión de Suelos Sulfatados Ácidos (PGSAA);
  • una descripción de los principales depósitos de acidez real y potencial; una descripción general de los peligros asociados con la alteración de los suelos sulfatados ácidos (por ejemplo, acidificación, desoxigenación y salinización de los sistemas suelo/agua y movilización de metales/metaloides); y
  • una descripción de las técnicas analíticas estándar utilizadas para cuantificar estos peligros (por ejemplo, contabilidad ácido-base, análisis de sulfuro volátil ácido y extracción secuencial de metales/metaloides).

Estos manuales no brindan orientación sobre el manejo de suelos sulfatados ácidos. Para estrategias de manejo específicas para cada tema, consulte:

  • Guía para el dragado de sedimentos de suelos sulfatados ácidos y la gestión asociada de los desechos de dragado [ 33]
  • Guía para la deshidratación de suelos sulfatados ácidos en entornos de aguas subterráneas poco profundas ; [34] y
  • Descripción general y gestión de la acumulación de lodo negro monosulfúrico (MBO) en vías fluviales y humedales . [35]

Estos documentos son completos y están disponibles públicamente a través del sitio web de Water Quality Australia. [29]

Orientación de Queensland

El Manual técnico de suelos sulfatados ácidos de Queensland: directrices de gestión de suelos [36] es muy recomendable tanto para científicos como para ingenieros debido a su excelente análisis de la evaluación de riesgos y las estrategias de gestión. Las estrategias de gestión que se analizan en el manual incluyen: evitación, minimización de perturbaciones, neutralización, separación hidráulica, enterramiento estratégico y almacenamiento.

Se recomienda la publicación del gobierno de Queensland Acid Sulfate Soils: Laboratory Methods Guidelines [37] para analizar las técnicas analíticas. Si bien la guía nacional constituye la autoridad principal en la materia y cubre una gama más amplia de cuestiones, este manual proporciona más comentarios sobre las técnicas analíticas, como SPOCAS.

Orientación para Australia Occidental

El artículo Tratamiento y manejo de suelos y agua en paisajes con suelos sulfatados ácidos [38] ofrece una descripción general de las estrategias de manejo de suelos sulfatados ácidos, incluido un análisis sobre el manejo de aguas subterráneas (que no se incluye en el manual técnico de Queensland).

Fitzpatrick y Shand (2008)

Sistemas de suelos sulfatados ácidos en el interior de Australia: el informe de archivo abierto CRC LEME n.° 249 [24] [39] (Fitzpatrick y Shand, 2008) ofrece una introducción completa al tema, así como un análisis más detallado de aspectos seleccionados, como la mineralogía de los suelos sulfatados ácidos y las emisiones de gases tóxicos de estos. El informe también contiene una serie de estudios de casos australianos que demuestran los peligros ambientales y para la salud de la comunidad que plantean los suelos sulfatados ácidos, y cómo estos peligros se gestionaron o no de manera eficaz.

Contabilidad ácido-base

Descripción general

La contabilidad ácido-base (ABA), es decir, la práctica de cuantificar las fuentes de acidez y alcalinidad, es un aspecto fundamental de la gestión de suelos sulfatados ácidos. Por ejemplo, la ABA se utiliza para calcular la cantidad de agente neutralizante (por ejemplo, cal) necesaria para neutralizar el material sulfídico acumulado generado a partir de actividades de excavación o dragado.

El sistema ABA australiano estándar [31] describe tres grupos de acidez definidos operativamente (mol H + por tonelada de suelo seco).

La acidez sulfúrica potencial (PSA) es una medida del "azufre oxidable" asociado con el azufre inorgánico reducido (RIS) (por ejemplo, sulfuros de hierro y azufre elemental) que puede oxidarse para producir ácido sulfúrico.

La acidez real titulable (TAA) es una medida de la acidez soluble e intercambiable asociada con los ácidos orgánicos y los iones Al 3+ y Fe 3+ débilmente unidos , que reaccionan con el agua para producir H + (es decir, hidrólisis ).

La acidez retenida (AR) es una medida de sulfatos escasamente solubles como la jarosita y la schwertmannita, que generan acidez lentamente a través de la liberación e hidrólisis de Al 3+ y Fe 3+ .

La capacidad neutralizante de ácidos (CAN) de la muestra de suelo se resta de la suma de PSA, TAA y RA para calcular la acidez neta . La CAN suele estar asociada a carbonatos y, en menor medida, a materia orgánica.

En Australia, la acidez neta se utiliza en combinación con la textura o el contenido de arcilla de la muestra y el peso del suelo sulfatado ácido que se va a perturbar (por ejemplo, excavado para la construcción) para determinar si se requiere o no un Plan de Gestión de Suelos Sulfatados Ácidos (ASSMP) como parte de los protocolos legales de gestión ambiental.

Estimación de la acidez sulfídica potencial: SESy SPunto de venta

La acidez sulfídica potencial (PSA) es una función de la concentración de azufre inorgánico reducido (RIS) en una muestra de suelo. Si el RIS fuera el único depósito de azufre presente en una muestra, la PSA podría estimarse directamente a partir de la concentración total de azufre. En algunos casos, esto puede ser posible. Sin embargo, los minerales de sulfato (por ejemplo, yeso, epsomita y jarosita) y la materia orgánica suelen constituir fuentes adicionales de azufre en la mayoría de los suelos sulfídicos y sulfúricos. El azufre reducible con cromo (S CR o CRS) mide con precisión el RIS sin interferencia significativa de estas otras fuentes de azufre. [37] El método de reducción de cromo se resume en Métodos químicos del suelo [40] :

El método de reducción de Cr… se basa en la conversión de S inorgánico reducido en H2S mediante una solución ácida caliente de CrCl2 ; el gas desprendido se atrapa cuantitativamente en una solución de acetato de Zn como ZnS sólido. Luego, el ZnS se trata con HCl para liberar H2S en la solución, que luego debe titularse rápidamente con una solución de I2 hasta el punto final de color azul indicado por la reacción de I2 con almidón.

Otra medida común de PSA, el azufre oxidable por peróxido (S POS ), se calcula como la diferencia entre el azufre determinado a través de la digestión con peróxido (S p ) y el azufre extraído con una solución de KCl 1 M (S KCl ).

S KCl es una medida de azufre asociada con sulfatos relativamente solubles (por ejemplo, yeso y epsomita). S p es una medida de azufre asociada tanto con RIS como con materia orgánica. Como tal, S POS puede sobreestimar PSA donde las muestras contienen incluso cantidades relativamente pequeñas de materia orgánica. Por lo tanto, se recomienda S CR para muestras que contienen > 0,06% de carbono orgánico. [30]

Ni S CR ni S POS proporcionan una medida del azufre asociado con minerales de sulfato escasamente solubles como la jarosita.

Azufre reducible con cromo frente a SPOCAS

El método de oxidación de peróxido en suspensión, acidez y azufre combinados (SPOCAS) es un conjunto de pruebas utilizadas para determinar la acidez neta a través de la medición de: acidez de peróxido titulable (TPA) (como medida de PSA); acidez real titulable (TAA); capacidad de neutralización de exceso de ácido (ANC E ); y azufre soluble en ácido residual (S RAS ) o azufre soluble en ácido neto (S NAS ) (como medidas de acidez retenida). [37]

Como SPOCAS es efectivamente una prueba ABA autónoma, es muy útil y popular. Sin embargo, el uso de digestión con peróxido para TPA puede sobreestimar el PSA donde hay materia orgánica presente (ver discusión sobre S POS ). Por lo tanto, se recomienda medir S CR para al menos una muestra por lote de muestras para determinar si hay una discrepancia sustancial entre el PSA medido a través de S CR y TPA. Además, tenga en cuenta que S RAS no mide de manera confiable la concentración de jarosita o schwertmannita (las fuentes típicas de acidez retenida); y S NAS generalmente solo representa el 50-60% de la jarosita. [41] En consecuencia, S NAS debe duplicarse para obtener una medida más precisa de la acidez retenida donde la jarosita es probablemente la principal fuente de acidez retenida (que es el caso habitual). Este cálculo puede o no ser realizado por laboratorios comerciales antes de presentar los resultados de ABA al cliente.

La acidez retenida es un depósito de acidez muy recalcitrante, ya que se libera lentamente y no se neutraliza fácilmente. [42] Por lo tanto, los suelos con altas cantidades de acidez retenida pueden requerir consideraciones de manejo especiales para mitigar la acidificación gradual a lo largo de decenas a cientos de años.

Conservación de muestras de suelos sulfatados ácidos

La oxidación del RIS ocurre rápidamente en condiciones ambientales. Esto es especialmente cierto para los monosulfuros de hierro, que tienen una mayor área superficial que los disulfuros de hierro. [43]

El material monosulfídico cambiará de negro intenso a marrón claro en cuestión de minutos después de ser expuesto al aire (ver imágenes a continuación). En consecuencia, las muestras de suelo con sulfato ácido deben enfriarse inmediatamente a < 4 °C para retardar la oxidación; y las muestras que contienen material monosulfídico deben congelarse inmediatamente (por ejemplo, utilizando un congelador portátil o nitrógeno líquido). [31] Se recomienda el uso de hielo seco ya que el dióxido de carbono gaseoso debería dificultar aún más la oxidación. Las muestras deben analizarse para detectar ABA dentro de las 24 h posteriores al muestreo. De lo contrario, se deben utilizar técnicas de conservación adicionales (por ejemplo, congelación o secado a > 85 °C). [31]

La imagen muestra una muestra de suelo ampliada que cambia de color de negro a marrón después de 5 minutos de exposición al aire.
Arriba: material monosulfúrico bajo el agua. Abajo: el mismo material monosulfúrico 5 minutos después de eliminar el agua. El cambio de color de negro a marrón es el resultado de la rápida oxidación de los monosulfuros de hierro. La barra de escala representa 0,5 mm.

Véase también

Referencias

  1. ^ abcd Identificación e investigación de suelos sulfatados ácidos (2006), Departamento de Medio Ambiente, Australia Occidental. Recuperado del portal Archivado el 12 de noviembre de 2009 en Wayback Machine.
  2. ^ Mosley LM, Palmer D, Leyden E, Fitzpatrick R y Shand P (2014). Cambios en la acidez y la geoquímica de los metales en suelos, aguas subterráneas, drenajes y aguas fluviales en el curso inferior del río Murray después de una sequía severa. Science of the Total Environment 485–486: 281–291.
  3. ^ Mosley, LM; Palmer, D; Leyden, E; Fitzpatrick, R; Shand, P (2014). "Acidificación de llanuras aluviales debido a la disminución del nivel de los ríos durante la sequía". Journal of Contaminant Hydrology . 161 : 10–23. Bibcode :2014JCHyd.161...10M. doi :10.1016/j.jconhyd.2014.03.003. PMID  24732706.
  4. ^ Mosley, LM; Zammit, B; Jolley, A; Barnett, L (2014). "Acidificación del agua del lago debido a la sequía". Journal of Hydrology . 511 : 484–493. Bibcode :2014JHyd..511..484M. doi :10.1016/j.jhydrol.2014.02.001.
  5. ^ ab Mosley, LM; Zammit, B; Jolley, A; Barnett, L; Fitzpatrick, R (2014). "Monitoreo y evaluación de la acidificación de aguas superficiales luego de la rehumectación de suelos sulfatados ácidos oxidados". Monitoreo y evaluación ambiental . 186 (1): 1–18. Bibcode :2014EMnAs.186....1M. doi :10.1007/s10661-013-3350-9. PMID  23900634. S2CID  46559400.
  6. ^ Manual técnico de suelos con sulfatos ácidos 1.2 (2003), CSIRO Land & Water, Australia. Recuperado de CSIRO Archivado el 27 de junio de 2007 en Wayback Machine.
  7. ^ Thomas, BP, 2010. Procesos de sulfato ácido en suelos costeros en Barker Inlet, Australia del Sur, Universidad de Adelaida, Australia.
  8. ^ ab D. Dent, 1986. Suelos sulfatados ácidos: una base para la investigación y el desarrollo. Publ. 39, ILRI, Wageningen, Países Bajos. ISBN 90-70260-98-0 . Descarga gratuita en: "Wageningen UR - Alterra - Publicaties Alterra". Archivado desde el original el 2007-05-21 . Consultado el 2009-06-01 . 
  9. ^ Fitzpatrick RW, Davies PG, Thomas BP, Merry RH, Fotheringham D. G y Hicks WS (2002). Propiedades y distribución de los suelos sulfatados ácidos de la costa sur de Australia y sus riesgos ambientales. 5.ª Conferencia internacional sobre suelos sulfatados ácidos, Tweed Heads, Nueva Gales del Sur
  10. ^ Fitzpatrick, R., Marvanek, S., Powell, B., Grealish, G. y Gilkes, R. (2010). Atlas de suelos sulfatados ácidos australianos: desarrollos recientes y prioridades futuras. En "Actas del 19.° Congreso Mundial de la Ciencia del Suelo: Soluciones del suelo para un mundo cambiante. Brisbane, Australia, 1-6 de agosto de 2010" (R. Gilkes y N. Prakongkep, eds.), págs. 24-27. Publicado en DVD; ISBN 978-0-646-53783-2 ; http://www.iuss.org Archivado el 5 de abril de 2007 en Wayback Machine ; Grupo de trabajo del simposio 3.1 Procesos en materiales de suelos sulfatados ácidos. 
  11. ^ Mosley, LM; Zammit, B.; Jolley, AM; Barnett, L. (2014). "Acidificación del agua del lago debido a la sequía". Journal of Hydrology . 511 : 484–493. Bibcode :2014JHyd..511..484M. doi :10.1016/j.jhydrol.2014.02.001.
  12. ^ Sammut, J y Lines-Kelley, R. (2000) Suelos sulfatados ácidos, 2.ª edición, Environment Australia, ISBN 0-7347-1208-1 
  13. ^ Mosley, L., Fleming, N., 2010. Cargas contaminantes devueltas al bajo río Murray desde la agricultura irrigada por inundación. Contaminación del agua, el aire y el suelo. 211, 475-487.
  14. ^ Mosley, L.; Zammit, B.; Leyden, E.; Heneker, T.; Hipsey, M.; Skinner, D.; Aldridge, K. (2012). "El impacto de los caudales extremadamente bajos en la calidad del agua del bajo río Murray y los lagos (Australia del Sur)". Water Resources Management . 26 (13): 3923–3946. Bibcode :2012WatRM..26.3923M. doi :10.1007/s11269-012-0113-2. hdl : 11343/282625 . S2CID  154772804.
  15. ^ Mosley, LM (2015). "Impactos de la sequía en la calidad del agua de los sistemas de agua dulce; revisión e integración". Earth-Science Reviews . 140 : 203–214. Bibcode :2015ESRv..140..203M. doi :10.1016/j.earscirev.2014.11.010.
  16. ^ Proyecto de recuperación de pólderes de arroz, Guinea Bissau . En: Informe anual 1980, págs. 26-32, Instituto Internacional de Recuperación y Mejora de Tierras (ILRI), Wageningen, Países Bajos. Descargar de la página web «Informes, artículos, documentos, estudios de casos». Archivado desde el original el 7 de noviembre de 2009. Consultado el 19 de noviembre de 2009 ., bajo el n.º 12, o directamente en formato PDF: "Copia archivada" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 25 de julio de 2011. Consultado el 2 de noviembre de 2009 .{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
  17. ^ Drenaje de tierras agrícolas: una aplicación más amplia mediante la precaución y la moderación . En: Informe anual 1991, págs. 21-35, Instituto Internacional de Recuperación y Mejora de Tierras (ILRI), Wageningen, Países Bajos. Descargar de la página web: "Informes, artículos, documentos, estudios de casos". Archivado desde el original el 7 de noviembre de 2009. Consultado el 19 de noviembre de 2009 ., en el n.º 3, o directamente en formato PDF: "Copia archivada" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 27 de septiembre de 2007. Consultado el 15 de junio de 2007 .{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
  18. ^ HS Sen y RJ Oosterbaan, 1993. Investigación sobre la gestión y el control del agua en los Sunderbans, India . En: Informe anual 1992, pág. 8-26. Instituto Internacional de Recuperación y Mejora de Tierras (ILRI), Wageningen, Países Bajos. Descargar de la página web: "Informes, artículos, documentos, estudios de casos". Archivado desde el original el 2009-11-07 . Consultado el 2009-11-19 ., bajo el nr. 2, o directamente como PDF : "Copia archivada" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 25-07-2011 . Consultado el 2-11-2009 .{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
  19. ^ Revisión de los aspectos de la gestión del agua en Pulau Petak (cerca de la ciudad de Bandjermasin, Kalimantan, Indonesia). Informe de misión 39, Proyecto de investigación sobre suelos sulfatados ácidos en los trópicos húmedos. Instituto Internacional de Recuperación y Mejora de Tierras (ILRI), Wageningen, Países Bajos. Descargar de la página web: "Consultoría e informes de misión sobre drenaje de tierras y salinidad del suelo". Archivado desde el original el 2010-02-07 . Consultado el 2009-11-19 ., bajo el n° 7, o directamente como PDF : "Copia archivada" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 2008-11-19 . Consultado el 2007-12-04 .{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
  20. ^ Hipsey, M; Salmon, U; Mosley, LM (2014). "Un modelo hidrogeoquímico tridimensional para evaluar el riesgo de acidificación de los lagos". Environmental Modelling and Software . 61 : 433–457. Bibcode :2014EnvMS..61..433H. doi :10.1016/j.envsoft.2014.02.007.
  21. ^ Mosley, LM; Shand, P; Self, P; Fitzpatrick, R (2014). "La geoquímica durante el manejo de la acidificación de lagos causada por la rehumectación de suelos sulfúricos ácidos (pH<4)". Geoquímica Aplicada . 41 : 49–56. Bibcode :2014ApGC...41...49M. doi :10.1016/j.apgeochem.2013.11.010.
  22. ^ ab Pons, LJ, 1973. Esquema de la génesis, características, clasificación y mejoramiento de suelos sulfatados ácidos. En: Dost, H. (Editor), Simposio Internacional sobre Suelos Sulfatados Ácidos. Instituto Internacional para la Recuperación y Mejoramiento de Tierras, Wageningen, Países Bajos.
  23. ^ Dent, D., 1986. Suelos sulfatados ácidos: una base para la investigación y el desarrollo. Instituto Internacional de Recuperación y Mejora de Tierras, Wageningen, Países Bajos, 204.
  24. ^ ab Fitzpatrick, RW, Shand, P., 2008. Sistemas de suelos sulfatados ácidos continentales en toda Australia. Informe de archivo abierto CRC LEME n.° 249. CRC LEME, Perth, Australia.
  25. ^ ab Fanning, DS, Rabenhorst, MC, Fitzpatrick, RW, 2017. Desarrollos históricos en la comprensión de los suelos sulfatados ácidos. Geoderma, 308: 191-206. doi :10.1016/j.geoderma.2017.07.006.
  26. ^ "La clasificación de suelos de Australia".
  27. ^ abcd "La clasificación de suelos de Australia".
  28. ^ Sullivan, LA, Clay, C, Ward, NJ, Baker, AKM y Shand, P. 2018, Guía nacional sobre suelos con sulfato ácido: una síntesis, Departamento de Agricultura y Recursos Hídricos, Canberra, ACT. CC BY 4.0.
  29. ^ ab "Suelos sulfatados ácidos". Water Quality Australia . Consultado el 5 de septiembre de 2024 .
  30. ^ ab Sullivan, L, Ward, N, Toppler, N y Lancaster, G. 2018, Guía nacional sobre suelos sulfatados ácidos: Manual nacional de métodos de laboratorio e identificación de suelos sulfatados ácidos, Departamento de Agricultura y Recursos Hídricos, Canberra, ACT. CC BY 4.0
  31. ^ abcd Sullivan, L, Ward, N, Toppler, N y Lancaster, G. 2018, Guía nacional sobre suelos sulfatados ácidos: Manual de métodos de muestreo e identificación de suelos sulfatados ácidos, Departamento de Agricultura y Recursos Hídricos, Canberra ACT. CC BY 4.0.
  32. ^ "Medida de protección ambiental nacional (evaluación de la contaminación del sitio)". Consejo Nacional de Protección Ambiental. 10 de diciembre de 1999. Consultado el 5 de septiembre de 2024 .
  33. ^ "Directrices para el dragado de sedimentos de suelos sulfatados ácidos y la gestión asociada de los desechos de dragado". Water Quality Australia. 2018. Consultado el 5 de septiembre de 2024 .
  34. ^ "Guía para la deshidratación de suelos sulfatados ácidos en entornos de aguas subterráneas poco profundas". Water Quality Australia. 2018. Consultado el 5 de septiembre de 2024 .
  35. ^ "Descripción general y gestión de las acumulaciones de lodo negro monosulfídico (MBO) en vías fluviales y humedales". Water Quality Australia. 2018. Consultado el 5 de septiembre de 2024 .
  36. ^ Estimados SE, Moore NG, Dobos SK, Watling KM y Ahern CR (2002). Directrices para el manejo de suelos. En Queensland Acid Sulfate Soil Technical Manual. Departamento de Recursos Naturales y Minas, Indooroopilly, Queensland, Australia.
  37. ^ abc Ahern CR, McElnea AE, Sullivan LA (2004). Pautas para métodos de laboratorio de suelos sulfatados ácidos. Departamento de Recursos Naturales, Minas y Energía de Queensland, Indooroopilly, Queensland, Australia.
  38. ^ "Publicaciones sobre suelos sulfatados ácidos". 3 de mayo de 2023.
  39. ^ "Repositorio de publicaciones de investigación de CSIRO". publications.csiro.au .
  40. ^ Rayment, GE, Lyons, DJ, 2011. Métodos químicos del suelo: Australasia. Publicación CSIRO.
  41. ^ Vithana, CL, Sullivan, LA, Bush, RT, Burton, ED, 2013. Fracciones de acidez en suelos y sedimentos sulfatados ácidos: contribuciones de la schwertmannita y la jarosita. Soil Research, 51(3): 203-214. doi :10.1071/SR12291.
  42. ^ Trueman, AM, Mclaughlin, MJ, Mosley, LM, Fitzpatrick, RW, 2020. Composición y cinética de disolución de segregaciones ricas en jarosita extraídas de un suelo sulfatado ácido con material sulfúrico. Chemical Geology, 543: 119606. doi :10.1016/j.chemgeo.2020.119606.
  43. ^ Fitzpatrick, RW, Shand, P., 2008. Sistemas de suelos sulfatados ácidos continentales en toda Australia. Informe de archivo abierto CRC LEME n.° 249. CRC LEME, Perth, Australia, 111.

Lectura adicional

  • Sammut, J.; White, I.; Melville, MD (1996). "Acidificación de un afluente estuarino en el este de Australia debido al drenaje de suelos sulfatados ácidos". Marine and Freshwater Research . 47 (5): 669–684. doi :10.1071/mf9960669.
  • Sammut, J.; Melville, MD; Callinan, RB; Fraser, G. (1995). "Acidificación estuarina: impactos en la biota acuática de suelos sulfatados ácidos drenantes". Estudios geográficos australianos . 33 : 89–100. doi :10.1111/j.1467-8470.1995.tb00687.x.
  • Wilson, BP; White, I.; Melville, MD (1999). "Hidrología de llanuras de inundación, descarga ácida y cambio en la calidad del agua asociada con un suelo sulfatado ácido drenado". Marine and Freshwater Research . 50 (2): 149–157. doi :10.1071/mf98034.
  • Wilson, BP (2005). "Cuestiones de clasificación para los órdenes de suelos hidrosol y organosol para abarcar mejor la acidez superficial y los horizontes sulfídicos profundos en suelos sulfatados ácidos". Revista australiana de investigación del suelo . 43 (5): 629–638. doi :10.1071/sr04136.
  • Wilson, BP (2005). "Elevaciones de capas piríticas en suelos sulfatados ácidos: ¿qué indican sobre los niveles del mar durante el Holoceno en el este de Australia?". Catena . 62 : 45–56. doi :10.1016/j.catena.2005.02.002.
  • Sitio web del Departamento de Medio Ambiente y Patrimonio de Australia sobre suelos sulfatados ácidos costeros
  • Sitio web sobre suelos sulfatados ácidos del Departamento de Medio Ambiente de Australia Occidental
  • Sitio web sobre suelos sulfatados ácidos de la Oficina de Medio Ambiente y Patrimonio de Nueva Gales del Sur
  • "Documento sobre la Estrategia nacional australiana para la gestión de suelos sulfatados ácidos costeros" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 23 de junio de 2007.
  • Preguntas frecuentes, pregunta 3: documentación sobre suelos sulfatados ácidos
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