Manual Practicas Remediacion 5 Oct 11 IMPRIMIR (1)

8/17/2019 Manual Practicas Remediacion 5 Oct 11 IMPRIMIR (1)

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE

BIOTECNOLOGÍA

PRÁCTICAS DE LABORATORIO

DE REMEDIACIÓN DE SUELOS Y ACUÍFEROS

Elaborado por:

IBT. Sonia Michel González Baños

M. en C. Cinthya Pamela Del Río Galván

Dra. Claudia Guerrero Barajas

México, D.F. Agosto de 2011


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Remediación de suelos y acuíferos UPIBI-IPN

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

...............................................................................................................

4

CONDICIONES INTERNAS DE TRABAJO ............................................................................. 5

EVALUACIÓN

DEL

CURSO

PRÁCTICO

................................................................................

8

1

PROCEDIMIENTO

PARA

LA

OBTENCIÓN

DE

UNA

MUESTRA

REPRESENTATIVA

DE

SUELO

......................................................................................................................................

10

2 CLASIFICACIÓN GLANULOMÉTRICA DEL SUELO ........................................................... 15

DETERMINACIÓN DE TEXTURA DEL SUELO POR EL MÉTODO DE BOUYOUCOS 15

3

DETERMINACIÓN

DE

CARBONO,

NITRÓGENO,

FÓSFORO

Y

MICROORGANISMOS

DEL

SUELO............................................................................................................................ 21

3.1 DETERMINACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO 21

3.2 DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO TOTAL DEL SUELO 25

3.3 DETERMINACIÓN DE FÓSFORO ASIMILABLE DEL SUELO 29

3.4 CUENTA DE MICROORGANISMOS VIABLES POR DILUCIÓN EN PLACA 33

4

ANÁLISIS

FISICOQUÍMICO

DEL

SUELO

.........................................................................

38

4.1 DETERMINACIÓN DE HUMEDAD DEL SUELO 38

4.2 DETERMINACIÓN DE pH DEL SUELO 42

4.3 DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS VOLÁTILES 46

4.4

DETERMINACIÓN

DE

CONDUCTIVIDAD

DEL

SUELO

49

4.5 DETERMINACIÓN DE PERMEABILIDAD DEL SUELO 52

5 REMEDIACIÓN DE UN SUELO HIPERSALINO ................................................................ 59

LAVADO DE SUELOS SALINOS 59

6 AISLAMIENTO DE BACTERIAS HIDROCARBONOCLASTAS ............................................. 65

7 ISOTERMA DE ADSORCIÓN DE UN CONTAMINANTE EN AGUA EN CARBÓN ACTIVADO

......................................................................................................................................

71

8

IDENTIFICACIÓN

Y

CUANTIFICACIÓN

DE

HIDROCARBUROS

EN

SUELOS

CONTAMINADOS ...................................................................................................................................... 76

9

PRUEBA

DE

BIODEGRADABILIDAD

DE

CONTAMINANTES

AMBIENTALES

.....................

80

ACTIVIDAD DESHIDROGENASA EN SUELOS 80

10 TRATAMIENTO EX SITU DE UN SITIO CONTAMINADO ............................................... 86

PROPUESTA DE REMEDIACIÓN DE UN SITIO CONTAMINADO 86

González Baños, Del Río Galván, Guerrero Barajas, Agosto 2011 2


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11

ENSAYO

TÓXICO

DE

UN

SUELO

CONTAMINADO

ANTES

Y

DESPUÉS

DEL

TRATAMIENTO

......................................................................................................................................

90

ANEXO I ....................................................................................................................... 104

ANEXO

2

......................................................................................................................

106

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 Toma de muestra de suelo. .................................................................................... 12 Figura 2 Procedimiento para determinar manualmente la textura del suelo. ..................... 18 Figura

3

Triángulo

de

texturas

del

sistema

de

clasificación

de

la

USDA

(Departamento

de

Agricultura de Estados Unidos de América). ........................................................................ 19 Figura 4 Tipos de suelos según valor de pH .......................................................................... 42 Figura 5 Permeámetro de carga variable ............................................................................. 54 Figura

6

Reacción

química

del

yeso.

.....................................................................................

60

Figura

7

Resumen

de

las

condiciones

recomendadas

para

las

pruebas

de

toxicidad

con Lactuca

savita

L.

...................................................................................................................

95

Figura

8

Esquema

de

L.

sativa

al

finalizar

el

periodo

de

exposición

.....................................

98

Figura

9

Estadios

por

los

que

atraviesa

la

semilla

durante

el

ensayo

de

germinación

y

elongación.

...........................................................................................................................

98

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Evaluación del curso .................................................................................................. 8 Tabla 2 Evaluación del informe escrito ................................................................................... 9

Tabla

3

Apariencia

física

del

suelo

........................................................................................

13

Tabla 4 Gasto volumétrico de FeSo4 ..................................................................................... 23 Tabla 5 Gasto volumétrico de HCl y cálculo de % Nitrógeno ................................................ 27 Tabla

6

Absorbancia

obtenidas

para

la

curva

patrón

y

muestras

de

suelo.

........................

31

Tabla 7 Peso en (g) del suelo húmedo y suelo seco .............................................................. 40 Tabla 8 Resultados de pH de la muestra de suelo ................................................................ 44 Tabla

9

Resultados

de

conductividad

de

la

muestra

de

suelo.

.............................................

50

Tabla

10

Resultados

de

hipersalinidad

de

la

muestra

de

suelo............................................

63

Tabla

11

Medio

mineral

basal

..............................................................................................

67

Tabla

12

Solución

mineral

....................................................................................................

68

Tabla

13

Gasto

de

NaOH

en

mililitros

..................................................................................

73 Tabla

14

Resultados

en

moles

de

CH3COOH ......................................................................... 74 Tabla

15

Resultados

de

la

isoterma

de

adsorción

...............................................................

74

Tabla

16

Resultados

de

Hidrocarburos

totales

del

Petróleo.

...............................................

78

Tabla

17

Mecanismo

de

reacción

de

la

enzima

Deshidrogenasa

.........................................

81



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INTRODUCCIÓN

Las prácticas se diseñaron para el curso de licenciatura de Remediación de

Suelos y Acuíferos. El contenido del curso práctico abarca los conocimientos

básicos de muestreo y caracterización de suelos así como de microbiología de

suelo y algunos conocimientos básicos sobre actividad enzimática. Se presenta el

protocolo de 17 prácticas en total.

La contaminación de suelos y sedimentos es uno de los problemas ambientales

más acuciantes por resolver. Su solución implica establecer una estrategia de

tratamiento que englobe diferentes aspectos, estudiando tanto las características

físico-químicas del contaminante como la localización del mismo, evaluando la

posible aplicación de tratamientos físico-químico como biológicos. Por todo ello, el

presente curso se ha elaborado en función de los siguientes aspectos básicos:

I. Aspectos generales (Prácticas 1,3.4)

II. Procesos físico-químicos (Prácticas 4.0-4.5)

III. Remediación (Prácticas 5-11)



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CONDICIONES INTERNAS DE TRABAJO

Las prácticas de este curso se realizan en el laboratorio de tecnología ambiental,

en campo y en gabinete. Para el caso de las sesiones a realizarse en el

laboratorio, debe cumplirse con el Reglamento General para Laboratorios de la

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología. A continuación se

transcriben los Artículos que necesariamente debe de conocer el alumnado que

hará uso del laboratorio de Tecnología Ambiental.

CAPITULO I

Disposiciones Generales

Ar tículo 2.- Los usuarios de laboratorio serán alumnos/as, profesores/as,

investigadores/as y todas aquellas personas de la comunidad politécnica con

autorización, que requieran de las instalaciones, ya sea para el cumplimiento

programático de los planes de estudio, servicio social, el desarrollo de actividades

de investigación o de servicio externo.

Ar tículo 4.- Los usuarios de laboratorio trabajaran bajo sistemas de registro y

control para el uso de las instalaciones, equipo, materiales y reactivos, que

conforman los laboratorios de la UPIBI, que permitan elaborar planes de trabajo,

programas de mantenimiento, requerimientos de insumos y estadísticas de

control. Dichos documentos están disponibles en el manual para el manejo de

sustancias peligrosas.

Ar tículo 5.- La supervisión del uso adecuado de los laboratorios estará a cargo de

los técnicos designados y en su caso del profesorado responsable de cada

asignatura.



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Ar tículo 6.- Los laboratorios tendrán que contar con los señalamientos, manuales

y procedimientos para realizar las actividades que correspondan a la práctica

docente y de investigación.

CAPITULO II

Del uso de los laboratorios

Ar tículo 10.- Los laboratorios estarán disponibles de acuerdo a los horarios de

clase y a las necesidades académicas y de investigación del departamento que

corresponda. Para su uso en días no laborables (sábados, domingos, días festivos

y vacaciones) se requerirá del permiso correspondiente tramitado con lasautoridades correspondientes de esta unidad.

Ar tículo 11.- Todos los usuarios tienen la obligación de portar bata y el equipo

necesario para realizar un trabajo seguro tomando en cuenta lo que estipule el

manual para el manejo de sustancias peligrosas. Usar zapato cerrado. Para

personas con cabello largo, traerlo recogido hasta finalizar el trabajo dentro del

laboratorio.

Ar tículo 12.-Los usuarios de los laboratorios tienen la obligación de llenar los

formatos a que se refiere el artículo 4 del presente reglamento, correspondientes a

la solicitud de material y reactivos, uso de equipo e instalaciones y entregarlos al

persona a cargo.

Ar tículo 13.- Todos los usuarios serán responsables del buen estado, limpieza ycondiciones óptimas de seguridad del laboratorio. Por lo que deberá reportarse al

jefe de laboratorio o al jefe de departamento, de inmediato cualquier desperfecto o

irregularidad que se observe.



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Ar tículo 14.- El alumnado que realice prácticas en los laboratorios tiene la

obligación de portar su credencial, instructivos del equipo solicitado o guías de la

práctica a realizar.

Ar tículo 15.- Cuando un equipo requiera estar prendido durante un cierto periodo,

se deberá avisar al responsable de laboratorio, registrar el trabajo en la bitácora y

colocar una etiqueta en un lugar visible indicando: el periodo por el cual

permanecerá prendido dicho aparato, las condiciones de uso, el nombre del

responsable, el nombre del usuario, el nombre de la unidad de aprendizaje o

proyecto y la fecha y hora.

Ar tículo 16.- Todo material que se deje almacenado en el refrigerador, congeladoru otra parte del laboratorio deberá ser debidamente etiquetado indicando: nombre,

fecha material y sustancia almacenada. Todo material que no cumpla con estas

condiciones será desechado.

Ar tículo 19.- El alumnado que dañe instalaciones y equipo o incurra en alguna

falta de acuerdo al Artículo 68 del Reglamento de Estudios Escolarizados para los

Niveles Medio y Superior del IPN, será sancionado conforme al Artículo 69 del

mismo reglamento.

Ar tículo 20.- El profesorado que efectúe alguna práctica de laboratorio o dirección

de proyecto de investigación deberá estar al pendiente de sus estudiantes y

experimentos.

En caso de extravío, daños accidentales o por descuido del alumnado, tanto el

profesor/a responsable como el alumnado recuperarán el material dañado o

cubrirán la reparación del equipo o en su caso el costo del material o equipo,

según lo establezca el departamento de inventarios o de compras (según sea el

caso) en un plazo no mayor a 20 días calendario.



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Ar tículo 21.- Queda estr ic tamente prohib ido:

- Consumir cualquier tipo de alimento o bebida dentro de los

laboratorios.

- Fumar dentro de las ins talaciones.

- Cometer actos de ind isciplina o desorden.

- Utilizar o manipular cualquier instrumento, equipos y reactivos sin

autorización del personal a cargo del laboratorio, así como sin

conocimiento de su funcionamiento.

- Dejar desechos dentro de las instalaciones.

- El uso de teléfonos celulares.- Recibir visitas en el horario de trabajo en los laboratorios.

- El uso de objetos y prendas que puedan ocasionar accidente en el

laboratorio.

Ar ticu lo 22.- Reportar cualquier incidente o accidente que ocurra durante el

desarrollo de las prácticas de laboratorio, al profesor/a responsable del mismo o al

jefe/a del laboratorio o al jefe/a de departamento.

EVALUACIÓN

DEL

CURSO

PRÁCTICO

Tabla 1 Evaluación del curso

ASPECTO A EVALUARPORCENTAJE

(%) Asistencia (debe cubrir por parcial y global) 80

Trabajo en laboratorio 20Discusión y presentación de resultados 30Informe escrito 50



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Tabla 2 Evaluación del informe escrito

ASPECTO A EVALUARPORCENTAJE

(%)Introducción 10Resultados 15

Análisis y discusión 40Conclusiones 20Cuestionario 15



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1 PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCIÓN DE UNA MUESTRA

REPRESENTATIVA DE SUELO

Objetivos

• El alumno conocerá cuales son los diferentes tipos de muestreo de suelo.

• El alumno explicará la relación y la importancia de cada una de las técnicas

de muestreo de suelos contaminados para la remediación de los mismos.

Introducción

El suelo es un cuerpo heterogéneo en sus sentidos longitudinal, lateral y en

profundidad. El propósito de la obtención de muestras es hacer una inferencia

acerca del valor medio (parámetro de la población) de una característica química o

física del suelo.

El volumen de suelo está compuesto por un número infinito de pequeñas

unidades, que en conjunto componen una población. Es posible hacer una

inferencia acerca de alguna característica de esa población mediante la extracción

y análisis de un número dado de muestras. Mientras mayor sea el número de

muestras mayor será la precisión de la estimación; aún cuando desde un punto

de vista práctico y económico no es conveniente aumentarlo indiscriminadamente.

La muestra compuesta debe estar representada proporcionalmente por todas las

submuestras, esto es, el volumen con que participa cada una de ellas debe ser el

mismo. La muestra compuesta es eficiente, reduce el tiempo de trabajo y loscostos (Tah Iuit, 1987).

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



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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.

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. (Volke, Velasco, 2005)

El diseño de un muestreo puede ser de dos tipos:

1. A juicio (no probabilístico)

2. Aleatorio simple, estratificado o sistemático (probabilístico)

Material, reactivos y equipo

• Pala

• Bolsa plástica

• Palangana• Etiquetas

• Plumón

• Barrenador

• Kit de jardinería

• Cordón

• Cámara fotográfica

• Tamiz de 5mm de diámetro de malla.



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Metodología

El análisis de suelos será tan bueno como la calidad de las muestras tomadas. La

muestra enviada al laboratorio, debe de ser de 0,5 a 1,0 kg.

1. Recorra el área a muestrear y haga un plano o croquis sencillo de las

superficies más o menos homogéneas.

2. Recorra los lotes al azar en forma de zig-zag y cada 15 o 30 pasos (si el

área a muestrear es pequeña cada 15 o 30 cm), tome una submuestra

limpiando la superficie del terreno y depositándola en la palangana (vea

Figura 1). Las submuestras deben ser tomadas entre 20 y 30 cm de

profundidad. Luego de tener todas las submuestras en la palangana se

mezclan homogéneamente y se toma 1 kg aproximadamente.

Figura 1 Toma de muestra de suelo.

Haga un hueco en forma V de 2 a 30 cm de

profundidad. De uno de sus lados tome una

tajada de dos o tres centímetros de espesor. Con la espátula quite los bordes, dejando una

arte de 5 cm de ancho.


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3. Para identificar la muestra se debe colocar: Nombre, nombre del lugar,

ubicación geográfica, número de muestra y lote.

4. Recomendaciones cuando se tomen muestras para análisis de suelos:

Evite muestrear suelos muy mojados. Use bolsas plásticas nuevas y limpias, no de papel.

No fume durante la recolección de muestras, para evitar contaminarlas

con las cenizas del cigarro, ricas en potasio.

No tome muestras en: áreas recién fertilizadas, sitios próximos a

viviendas, corrales, cercas, caminos, lugares pantanosos o erosionados,

áreas quemadas, lugares donde se amontonan estiércol, fertilizantes,

cal u otras sustancias que pueden contaminar la muestra

Resultados

⇒ Registre la información solicitada en la siguiente tabla:

Tabla 3 Apariencia física del sueloCRITERIO RESULTADO

Apariencia física

Clase de manejo recibida

anteriormente

Coloración del suelo

Arenoso o pesado

Partes altas o bajas, planas o

inclinadas

Vegetación alta, media o baja

⇒ Anexe fotografías satelitales de la ubicación de la zona de muestreo

⇒ Anexe fotografías de la zona y de la realización del muestreo.



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Cuestionario

1. ¿Cuál es la importancia del muestreo de suelo?

2. Mencione brevemente los diferentes tipos de muestreo y en qué consiste cadauno

3. ¿Por qué se empleó el método de zig-zag en esta práctica?

4. ¿Qué ventajas presenta el muestreo del zig-zag frente a los otros métodos de

muestreo?

5. ¿Qué consideraciones previas al muestreo deben de tomarse encuentra para el

muestreo de un sitio contaminado? Plantee todas las posibilidades

Conclusiones

Con base a los objetivos y sus resultados, analice y concluya en máximo 1

cuartilla.

Referencias

1. Coraspe, H.M y Tejera, S. Procedimiento para la toma de muestras de

suelos, TAI FONAIAP Estación Experimental Trujillo, Pampanito.

2. Franco, O. y Juárez, M. (2006) Manual de prácticas de química ambiental II,

UPIBI-IPN. México.

3. Tah Iuit, J.F. (1987) El análisis químico de suelos. Universidad Autónoma

de Chapingo. México

4. Volke Sepúlveda, Tania; Velasco Trejo, Juan Antonio y De la Rosa Pérez,

David.(2005). Suelos contaminados por metales y metaloides: muestreo y

alternativas para su remediación, Instituto Nacional de Ecología, México.

5. NOM-021-SEMARNAT-2000 “Establece las especificaciones de fertilidad,

salinidad y clasificación de suelos, estudio, muestreo y análisis”



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2 CLASIFICACIÓN GLANULOMÉTRICA DEL SUELO

DETERMINACIÒN DE TEXTURA DEL SUELO POR EL MÉTODO DE

BOUYOUCOS

Objetivos

• El alumno determinará la composición textural de una muestra de suelo

contaminado.

• El alumno relacionará el efecto de la textura con el contaminante de la

muestra.

Introducción

Los suelos se clasifican en función de su tamaño de partícula, siendo sus tres

principales componentes las arcillas (< 0.002 mm), los limos (0.002 - 0.05 mm) y

las arenas (0.05 - 2.0 mm). Es importante considerar esta propiedad, ya que la

relación área/volumen de los diferentes tipos de partícula, tienen un impactodirecto sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, y por

consiguiente en las tecnologías de remediación. En general, los materiales no

consolidados (arenas y gravas finas) son más fáciles de tratar (Van Deuren et al.

1997, Eweis et al. 1998)

El método de Bouyoucos es el más usado en la determinación de texturas y está

basado en el cálculo de la velocidad de sedimentación de las partículas, utilizando

el principio de la ley de Stokes que establece lo siguiente: “la densidad de una

solución acuosa en reposo varía directamente con la cantidad de partículas en

suspensión que se van asentando de acuerdo a su diámetro y al tiempo

transcurrido”



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Materiales, reactivos y equipo

• Muestra de suelo seco

• Balanza

• Agitador mecánico

• Pipeta de 10 ml

• Probeta de Bouyoucos o de 1000 ml

• Hidrómetro de Bouyoucos

• Termómetro

• Cronómetro

• Solución de metasilicato de sodio al 5%.

• Solución de oxalato de sodio al 5%.

• Solución de peróxido de hidrógeno al 10%.

• Solución de ácido clorhídrico al 20%

NOTA: Los reactivos de sodio para la determinación de textura pueden ser

sustituidos al agregar 10 ml de una solución de hexametafosfato de sodio

((NaPO3)6) al 10%.

Metodología

Método de Bouyoucos

1. Para eliminar la materia orgánica tratar al suelo con la solución de peróxido

de hidrógeno en una proporción de 15 ml de reactivo por cada 50 g de

suelo, dejándolo secar durante 24 horas a una temperatura de 80ºC antesde la determinación de la textura.



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2. Si el suelo es rico en carbonatos (más de 2%), tratarlo con la solución de

ácido clorhídrico diluido agregando el reactivo en pequeñas proporciones

hasta eliminar la efervescencia provocada por la liberación de burbujas de

CO2.

3. Pesar 50 g de suelo libre de materia orgánica y carbonatos.

4. Colocar en el vaso del agitador mecánico.

5. Agregar 5 ml de la solución de meta silicato de sodio y 5 ml de solución de

oxalato de sodio.

6. Aforar con agua de la llave hasta la segunda ranura del vaso.

7. Agitar durante 10 minutos en el agitador mecánico.

8. Pasar la solución a la probeta de 1000 ml.

9. Aforar a 1000 ml con agua de la llave.10. Agitar 1 minuto el suelo en la probeta.

11. Dejar reposar 40 segundos y tomar la primera lectura con el hidrómetro.

12. Medir la temperatura.

13. Dejar reposar 2 horas y tomar la segunda lectura.

14. Medir nuevamente la temperatura.

15. De acuerdo a los valores de temperatura registrados, agregar 0.2 a las

lecturas por cada grado centígrado después de 20ºC, o restárselos en caso

contrario.

Determinación manual de textura del suelo

Otra técnica para la determinación de la textura del suelo en campo puede

realizarse de manera sencilla aplicando un poco de agua al suelo y manipulándolo

tal como se indica en la Figura 2.



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Figura 2 Procedimiento para determinar manualmente la textura del suelo.

Resultados

Método de Bouyoucos

⇒ Las lecturas realizadas del hidrómetro corresponderán a lo siguiente:

% de limos + % de arcillas = (1ª lectura / g de suelo) * 100

% de arenas = 100 – (% de limos + % de arcillas)

% arcilla = (2ª lectura / g de suelo ) * 100

% de limos = (% de limos + % de arcillas) - % de arcillas

⇒ Con los porcentajes obtenidos determinar la clase textural que le

corresponde al suelo, de acuerdo al triángulo de texturas.



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⇒ Reportar el porcentaje de arena, limo y arcilla del suelo trabajado así como

la composición textural a la que corresponde.

⇒ De acuerdo al diagrama mostrado en la Figura 3, reportar la composición

textural a la que corresponde el suelo analizado.

Figura 3 Triángulo de texturas del sistema de clasificación de la USDA (Departamento de Agricultura de Estados Unidos de América).

Determinación manual de textura del suelo

⇒ De acuerdo al diagrama mostrado en la Figura 2, reportar la composición

textural a la que corresponde el suelo analizado.



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⇒ Analizar la composición textural relacionándolo con el contaminante de la

muestra de suelo por ambos métodos.

Cuestionario

1. ¿En qué consiste la técnica de determinación de granulometría del suelo y

cuál es su utilidad?

2. ¿Cuál la importancia de conocer la textura del suelo en los procesos de

remediación?

3. ¿Cuál es el impacto que tiene la composición textural del suelo sobre la

selección y efectividad de las tecnologías de remediación?4. ¿Qué relación existe entre la textura del suelo y parámetros como la

humedad y la aireación del suelo?

Conclusiones

Con base a las preguntas anteriores, los objetivos y sus resultados, analice y

concluya en máximo 1 cuartilla.

Referencias

1. Eweis, J.B., Ergas, S.J., Chang, D.P.Y., Schroeder, E.D. 1999. Principios de

biorrecuperación. Ed. Mc Graw-Hill. España.

2. Muñoz, I.D., C.A. Mendoza, G.F. López, A.A. Soler, M.M. Hernández. 2000.

Manual de métodos de análisis de suelos. UNAM-Iztacala. México, D.F.

3. Volke-Sepulveda, T. y Velasco-Trejo, J.A. 2002. Tecnologías de

remediación para suelos contaminados. Secretaría de Medio Ambiente y

Recursos Naturales-Instituto Nacional de Ecología (SEMARNAT-INE).

México.



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3 DETERMINACIÓN DE CARBONO, NITRÓGENO, FÓSFORO Y

MICROORGANISMOS DEL SUELO

3.1 DETERMINACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO

Objetivos

• El alumno determinará el porcentaje de materia orgánica contenida de una

muestra de suelo contaminado.

• Explicará la importancia de la determinación de la materia orgánica en el

análisis de suelos para la remediación del mismo.

Introducción

El elemento más importante en el reino biológico que sirve como piedra angular de

la estructura celular es el carbono. Aún cuando la fuente principal de carbono, el

CO2, existe siempre en cantidades pequeñas (sólo el 0.03% de la atmósfera

terrestre), los tejidos vegetales y las células microbianas contienen grandescantidades de carbono (40-50% de su peso seco) (Alexander, 1994).

En sus formas más simples, el ciclo del carbono gira en torno al CO2, su fijación y

regeneración. Las plantas verdes utilizan este gas como única fuente de carbono y

la materia carbonada sintetizada de esta manera sirve para abastecer al mundo

animal con carbono orgánico prefijado. El metabolismo microbiano ocupa el papel

principal en la secuencia cíclica después de la muerte de las plantas o animales.

Los tejidos muertos son descompuestos y transformados en células microbianas y

en un amplio conjunto heterogéneo de compuestos carbonados, que se conocen

como humus o fracción orgánica del suelo. El ciclo se completa y el carbono se

hace disponible nuevamente, con la descomposición final y la producción de CO2

a partir del humus y tejidos en descomposición (Alexander, 1994).



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La materia orgánica sujeta al efecto degradador microbiano en el suelo, proviene

de varias fuentes. Las grandes cantidades de restos vegetales que se

descomponen sobre la superficie, así como porciones subterráneas y tejidos

vegetales aéreos incorporados mecánicamente al suelo, se transforman en

alimento para la microflora. Los tejidos animales y productos de excreción también

están sujetos al ataque. En suma, las células de los microorganismos sirven como

fuente de carbono para las generaciones posteriores de la comunidad

microscópica (Alexander, 1994).



• Balanza

• 1 matraz Erlenmeyer de 250 ml por cada muestra a analizar

• Pipetas

• 1 bureta

• soporte universal• Solución de dicromato de potasio.

• Solución de FeSO4 0.5 N.

• Solución indicadora.

• Campana de extracción

Metodología

1. Pesar 0.5 g de muestra de suelo (0.2 g si el color es muy obscuro)

2. Adicionar 5 ml de dicromato de potasio

3. Adicionar 10 ml de H2SO4 concentrado y agitar.

4. Dejar reposar 30 min.

5. Agregar 100 ml agua destilada



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6. Adicionar 5 ml H3PO4

7. Agitar por aprox. 1 min.

8. Poner 5 gotas de difenilamina

9. Titular con FeSO4 0.5 N

10. Para el blanco agregar los reactivos a partir del punto 2.

11. Realizar el procedimiento por duplicado

Resultados

⇒ Registrar el gasto de FeSO4 (ml) en la siguiente tabla:

Tabla 4 Gasto volumétrico de FeSo4

Número de muestra Gasto de FeSO4 (ml)

⇒ Reportar el promedio de dos mediciones así como la desviación estándar.

⇒ Obtener el porcentaje de materia orgánica de cada muestra de acuerdo a lasiguiente ecuación:

42

1

V *10 *5-

V% de mat org = *0.69

m

FeSO N ⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Donde:

V1 = Gasto de FeSO4 en el blanco (ml)

V2 = Gasto de FeSO4 en la muestra (ml)

NFeSO4 = Normalidad del FeSO4 (meq/ml)

m = Masa de la muestra (mg)

0.69 = Factor de conversión de carbono orgánico a materia orgánica



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Cuestionario

1. Realizar un esquema del ciclo del carbono en el suelo y explicar su

importancia.

2. Investigar cómo se clasifican los suelos de acuerdo al porcentaje de materia

orgánica que contienen.

3. ¿Cuál es la relación entre la materia orgánica contenida en el suelo y otros

parámetros físico-químicos del suelo?

4. ¿Cómo influye la cantidad de materia orgánica en la selección y aplicación

de estrategias de remediación de un sitio contaminado?

Conclusiones



Referencias

1. Alexander, M. 1994. Introducción a la microbiología del suelo. AGT Editor,

S.A. México.

2. Muñoz, I.D., C.A. Mendoza, G.F. López, M.M. Hernández. 2000. Manual de

métodos de análisis de suelos. UNAM-Iztacala. México, D.F.



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3.2 DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO TOTAL DEL SUELO

Objetivos

• El alumno cuantificará la cantidad de nitrógeno presente de una muestra de

suelo contaminado.

• El alumno a analizará la importancia de la determinación en la muestra de

suelo contaminado.

Introducción

La determinación analítica de los nutrimentos en el suelo constituye un problema

“debido a ciertos problemas químicos asociados con los mismos. El método

común para determinar nitrógeno es el Kjeldahl y cuantifica el total del elemento

presente donde el nitrógeno es asimilado generalmente en forma nítrica, misma

que está sujeta a lixiviación por su solubilidad en el agua.

La bioquímica del nitrógeno se discute en términos de los microorganismos que

son responsables de las múltiples etapas de su oxidación y reducción. Por ejemplo

el nitrato y el nitrito son fuentes de nitrógeno eficaces para el metabolismooxidativo (aerobio) como se trata de compuestos oxidados, estos compuestos

pueden proporcionar oxígeno y nitrógeno (Departamento del distrito Federal

1976).


• Equipo Kjeldahl

• Matraces Kjeldahl

• Matraces Erlenmeyer de 1000 ml

• Acido salicílico

• Tiosulfato de sodio

• 0.1 g de rojo de metilo



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• Sulfato de cobre

• Acido bórico al 4%

• NaOH 10 N

• Sulfato de potasio

• 0.5 g de verde de bromocresol

• Granalla de zinc y perlas de vidrio

• Indicador mixto

• Vasos de precipitado de 100 ml

• Refrigerantes

• Bomba de recirculación

• Pinzas de tras dedos

• Soporte universal

• Mangueras de latex

• Papel arroz

• Balanza electrónica o granataria

Metodología

DIGESTIÓN

1. Pesar el papel arroz y registrar el peso.

2. Pesar sobre el papel arroz 40 mg de muestra de suelo y 0.1 g de ácido

salicílico, registrar el peso final y envolver cuidadosamente.

3. Para el control se deberá pesar 20 mg de albúmina.

4. Colocar el paquetito en el matraz Kjeldahl

5. Adicionar 3ml de ácido sulfúrico.

6. Agitar hasta que la muestra se haya incorporado totalmente.

7. Dejar reposar durante 5 min.

8. Agregar 1g de tiosulfato de sodio. Agitar hasta que se disuelva.

9. Dejar reposar durante 5 min.

10. Calentar hasta que no exista desprendimiento de humo.



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11. Agregar 1g de K2SO4 y 0.1g de CuSO4*5 H20, seguir calentando hasta que

se obtenga una solución clara cuando se obtenga la solución clara

continuar calentando durante 2 h.

12. Dejar enfriar el matraz.

DESTILACIÓN

13. Lavar el matraz con 15 ml de agua destilada y verter el contenido en un

matraz erlenmeyer de 1L.

14. Añadir granalla de zinc y perlas de vidrio

15. En el embudo de destilación poner 15 ml de NaOH 10N, tapar el matraz y

lentamente abrir la llave del embudo, dejando un tapón de NaOH.16. Recibir el destilado con 5 ml de ácido bórico al 4% más tres gotas de

indicador.

17. Destilar hasta obtener un volumen aproximado de 40-45 ml.

18. Titular con HCl 0.1 N hasta que vire a rosa.

Resultados

⇒ Registrar el gasto de HCl (ml) y el % Nitrógeno en la siguiente tabla:

Tabla 5 Gasto volumétrico de HCl y cálculo de % Nitrógeno

MUESTRA GASTO DE HCl (ml) % NITROGENO

Blanco

Calcular el contenido de nitrógeno en la muestra de suelo aplicando la siguiente

ecuación:



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%N total = 0.014 x G x N x 100

W

0.014 = Factor de corrección según el origen de la proteína

G = Gasto de HCL durante la titulación (en ml)

N = Normalidad del HCl

W = Peso de la muestra de suelo (en g)

Cuestionario

1. ¿Cuáles son las principales formas de nitrógeno que hay en el suelo?

2. ¿Cuántos métodos existen para determinar Nitrógeno en muestras de

suelo? Explícalos brevemente y menciona las ventajas de cada uno de

ellos.

3. Analiza la importancia de determinar nitrógeno en suelos contaminados.

4. Menciona 3 fuentes de nitrógeno que sean utilizadas en la remediación de

suelos contaminados

Conclusiones



Referencias

1. Departamento del Distrito Federal (1976) Manual de operación laboratorio

planta industrializadora de desechos sólidos. México, D.F.



3. Ortega, E. Química de suelos. Universidad Autónoma de Chapingo. México.



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3.3 DETERMINACIÓN DE FÓSFORO ASIMILABLE DEL SUELO

Objetivos

• El alumno determinará la concentración de fósforo asimilable de una

muestra de suelo

• El alumno explicará la importancia de la determinación de fósforo asimilable

en el análisis de suelos para la remediación del mismo.

Introducción

El fósforo se encuentra en el suelo, plantas y microorganismos en cierto número

de compuestos orgánicos e inorgánicos. Después del nitrógeno, es el segundo de

los nutrientes inorgánicos requeridos tanto por las plantas como por

microorganismos. Su principal función fisiológica radica en algunos pasos

esenciales en la acumulación y liberación de energía durante el metabolismo

celular. Este elemento puede agregarse al suelo en forma de fertilizantes químicos

o puede ser incorporado como hojarasca, residuos vegetales o restos animales.De esta manera, el fósforo ocupa una posición crítica, tanto en el crecimiento

vegetal como en la biología del suelo (Alexander, 1994).

Del 15 al 85% del fósforo total en el suelo es orgánico. La cantidad absoluta de

fósforo orgánico generalmente desciende cuando aumenta la profundidad. Al

mismo tiempo, la proporción total de fósforo orgánico es mayor en la superficie

que en los horizontes inferiores. En los minerales donde el fosfato es parte de su

estructura se presentan grandes cantidades de formas inorgánicas, tales como

fosfatos insolubles, de calcio, hierro o aluminio (Alexander, 1994).



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Materiales, reactivos y equipos


• Balanza

• Detergente libre de fosfatos

• 2 tubos de precipitado por cada muestra a analizar

• Pipetas (10 ml y 5 ml)

• Espectrofotómetro UV-Vis

• Solución madre de NH4F 1 N

• Ácido clorhídrico 0.5 N

• Ácido clorhídrico 10 N

• Solución molibdato de amonio-HCl.

• Solución madre de SnCl2

• Solución SnCl2 diluida

• Solución tipo fosfatos

• NOTA: Todo el material a utilizar debe estar libre de fosfatos (lavarlo con

detergente libre de fosfatos y enjuagar con agua destilada)

Metodología

Tratamiento de la muestra

1. Pesar 1g de suelo y agregar 7 ml de solución extractora, agitar

vigorosamente y filtrar. Si queda turbio, volver a filtrar hasta que quede

transparente (medir el filtrado con probeta o colectar en probeta)

2. Tomar 1 ml de filtrado, agregar 6 ml de agua y 2 ml de molibdato de amonio

y mezclar bien.

3. Agregar 1 ml de SnCl2 y agitar. Leer a 640 nm después de 10 min.4. Para el blanco, tomar 2 ml de solución extractora, agregar 5 ml de agua y 2

ml de molibdato de amonio. Mezclar bien y agregar 1 ml de la solución de

SnCl2. Mezclar y calibrar el espectrofotómetro a cero.

5. Realizar el procedimiento por duplicado



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Elaboración de la curva patrón

1. Tomar 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10 ml de la solución tipo de fosfatos y aforar

a 100 ml, con lo cual se obtienen soluciones desde 1 hasta 10 ppm.

2. Tomar 1 ml de cada dilución. Agregar 1 ml de solución extractora, 5 ml de

agua y 2 ml de molibdato de amonio. Agitar bien.

3. Agregar 1 ml de SnCl2 diluido. Mezclar y leer en espectrofotómetro a 640

nm después de 10 min.

NOTA: Todas las lecturas deberán ser leídas antes de 20 min. Por cada lote leído

se prepara un blanco.

Resultados

⇒ Realizar la gráfica de la curva patrón y ajustarla a una línea recta. Obtener

la ecuación de dicha recta.

⇒ Registra la lectura obtenida de absorbancia en la siguiente tabla:

Tabla 6 Absorbancia obtenidas para la curva patrón y muestras de suelo.

Número de muestra Abs (nm)



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⇒ Reportar la concentración del fósforo asimilable en la muestra en unidades

de ppm (1 ppm = 1 mg/kg)

⇒ Interpolar los valores de absorbancia obtenidos en la curva patrón para

obtener la concentración de fósforo.

⇒ Reportar el promedio de dos mediciones así como la desviación estándar.

Cuestionario

1. ¿Por qué es importante el fósforo para la microflora del suelo?

2. ¿Cómo influye la cantidad de fósforo en la selección y aplicación de

estrategias de remediación de un sitio contaminado?3. Mencione 3 componentes o compuestos que se puedan emplean en la

remediación de sitios contaminados como fuente de fósforo

Conclusiones



Referencias

1. Alexander, M. 1994. Introducción a la microbiología del suelo. AGT Editor,

S.A. México.

2. Muñoz, I.D., C.A. Mendoza, G.F. López, M.M. Hernández. 2000. Manual de

métodos de análisis de suelos. UNAM-Iztacala. México, D.F.



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3.4 CUENTA DE MICROORGANISMOS VIABLES POR DILUCIÓN EN PLACA

Objetivos

• El alumno realizará el conteo en placa de las colonias de bacterias y de

hongos a partir de una muestra de suelo.

• El alumno analizará la importancia de la determinación de microorganismos

viables en muestras de suelo contaminado para la propuesta de

remediación.

Introducción

El suelo está formado por cinco componentes principales: materia mineral, agua,

aire, materia orgánica y organismos vivos. La porción viviente del suelo constituye

menos del 1% del volumen total; aún así, esta porción es indudablemente esencial

para el funcionamiento del ecosistema (Alexander, 1994).

El suelo contiene cinco grupos principales de microorganismos: bacterias,actinomicetos, hongos, algas y protozoarios. El suelo, como ecosistema, incluye a

estos grupos microbianos así como a los constituyentes orgánicos e inorgánicos

de un determinado lugar.

Debido al diminuto tamaño de las bacterias y a que los otros cuatro grupos poseen

células grandes o filamentos extensos, las bacterias representan mucho menos de

la mitad de la masa celular microbiana total. En suelos aireados adecuadamente

predominan bacterias y hongos, mientras que en los ambientes que contienen

poco o nada de oxígeno, sólo las bacterias son responsables de casi todos los

cambios químicos y biológicos. Aunque los otros grupos llevan a cabo muchas

transformaciones similares a las que realizan las bacterias, éstas sobresalen



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porque son capaces de crecer rápidamente y de descomponer una gran variedad

de sustratos (Alexander, 1994).

Se han desarrollado varias técnicas para el estudio de la biomasa microbiana,

principalmente para bacterias y hongos, cada una con ventajas propias. Sin

embargo, ningún procedimiento aislado describe por completo y en forma

adecuada la composición genérica de la flora. La técnica usada con más

frecuencia para contar los microorganismos del suelo es el recuento en placa en el

cual se colocan diluciones de un suelo sobre un medio de agar adecuado.


• Muestra de suelo

• Tubos de vidrio de 15 ml con 9 ml de solución salina estéril al 0.85%

• Balanza

• Micropipetas de 1 ml y de 20 µl (con punta)

• Vórtex

• Espátula

• Campana de flujo laminar o área estéril• Papel aluminio estéril

• Cajas Petri con medio de cultivo (agar nutritivo y agar papa dextrosa PDA)

• Incubadora

• Autoclave

• Parrilla de agitación



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Metodología

1. En condiciones estériles agregar 1 g de suelo a un tubo que contenga 9 ml

de solución salina estéril. Agitar dicho tubo con vórtex por alrededor de 1

minuto.

2. Tomar 1 ml de ese tubo y transferirlo a otro que contenga 9 ml de la

solución salina y agitarlo en vórtex

3. Repetir el procedimiento de manera sucesiva hasta alcanzar la dilución 10-7

asegurándose de utilizar una punta de micropipeta diferente entre cada

dilución.

4. Tomar 20 μl de las diluciones 10-2 a 10-7 e inocular en las placas con agar.Cada dilución se colocará en una cuarta parte de la caja Petri, previamente

etiquetada.

5. Para el conteo de bacterias, se utilizará agar nutritivo y para el conteo de

hongos se utilizará agar papa dextrosa (PDA)

6. Una vez inoculadas las placas con agar, dejar que se seque la gota

depositada para evitar que el líquido se desplace por la caja y se mezcle

con las otras diluciones depositadas en la misma placa.

7. Cada dilución se sembrará por duplicado en cada medio de cultivo.

8. Incubar de manera invertida las placas en la incubadora. Las de agar

nutritivo por 24 horas a 37ºC y las de PDA por 48 horas a 28ºC.

9. Transcurrido el tiempo de incubación realizar el conteo de las colonias

donde sea posible y registrar el número de colonias y la dilución

correspondiente.



36/109


Resultados

⇒ Los datos se reportan en UFC/g ss (unidades formadoras de colonias por

gramo de suelo seco), por lo que es necesario realizar el cálculo a partir del

volumen inoculado en la placa. Por lo tanto, se tiene lo siguiente:

FH P

V FD NC

osuelogUFC ∗

∗∗=

11

sec _ _ /

Donde:

NC = Número de colonias contadas en la placa

FD = Factor de dilución correspondiente al tubo de donde se tomó la alícuota (10 -2

a 10-7)

V = Volumen de la alícuota inoculada (en ml)

P = Peso de la muestra de suelo (aprox. 1 g)

FH = Factor de corrección de humedad

100

_ _ _ %1

suelodelhumedad FH −=

⇒ Reportar las UFC/g ss del promedio de los 2 conteos realizados, así como

la desviación estándar de cada uno, tanto para bacterias como para

hongos.

Cuestionario

1. ¿Cuál es la importancia de la actividad microbiológica del suelo en un

tratamiento biológico de remediación?

2. ¿Qué elementos requieren los microorganismos para su desarrollo y

proliferación?



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3. ¿Qué factores ambientales influyen y de qué manera, en los tratamientos

biológicos de remediación?

4. ¿Qué tan relevante es el número de microorganismos presentes en el suelo

si se desea aplicar una tecnología de biorremediación? Explicar la

respuesta.

Conclusiones


cuartilla.

Referencias

1. Alexander, M. (1994). Introducción a la microbiología del suelo. AGT Editor,

S.A. México.

2. Eweis, J.B., Ergas, S.J., Chang, D.P.Y., Schroeder, E.D. (1999). Principios

de biorrecuperación. Ed. Mc Graw-Hill. España.

3. Fernández, L.C., Rojas, N.G., Roldán, T.G., Ramírez, M.E., Zegarra, H.G.,

Uribe, R., Reyes, R.J., Flores, D., Arce, J.M. (2006) Manual de técnicas de

análisis de suelos aplicadas a la remediación de sitios contaminados. IMP,

SEMARNAT, INE. México

4. Volke-Sepulveda, T. y Velasco-Trejo, J.A. (2002). Tecnologías de



México.



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4 ANÁLISIS FISICOQUÍMICO DEL SUELO

4.1 DETERMINACIÓN DE HUMEDAD DEL SUELO

Objetivos

• El alumno determinará el porcentaje de humedad de una muestra de suelo

contaminado.

• El alumno analizará la importancia de determinar la humedad del suelo

contaminado para la remediación del mismo.

Introducción

El agua del suelo proviene de la precipitación atmosférica, por lo que el

abastecimiento es muy variable y, como regla general de la naturaleza, hay

marcadas fluctuaciones en el contenido de agua del suelo dependiendo de las

regiones y de la época del año. El agua que se mueve por la fuerza de gravedad

se llama agua libre o gravitacional. Parte del agua se retiene contra la fuerza de

gravedad como resultado de la atracción entre el agua y los otros constituyentesdel suelo. No toda el agua del suelo es aprovechable biológicamente y sólo una

parte de esta porción retenida puede usarse por los sistemas vivientes (Alexander,

1994).

La humedad del sitio a tratar es un factor importante para la elección de una

tecnología en particular. Una alta humedad puede impedir el movimiento de aire a

través del suelo, lo que afecta los procesos de biorremediación, así como provocar

problemas durante la excavación y transporte, además de aumentar costos

durante el uso de métodos de remediación térmicos (Van Deuren et al. 1997).

La humedad del suelo se calcula por la diferencia de peso de una misma muestra

húmeda y secada en la estufa hasta obtener peso constante.



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• Cápsulas de porcelana

• Estufa

• Desecador

• Balanza analítica

• Pinzas para crisol

Metodología

1. Utilizar una cápsula de porcelana a peso constante. Para ello se coloca en

la estufa a 100ºC durante 24 horas. Posteriormente colocar en un

desecador para que se enfríe.

2. Pesar, en balanza analítica, la cápsula de porcelana que esté a peso

constante y registrar el peso

3. Tarar la balanza y agregar a la cápsula de porcelana aprox. 2 g de suelo.

Registrar el peso exacto del suelo agregado a la cápsula.

4. Dejar en un horno a 100°C por 24 h. Posteriormente colocar en un

desecador para que se enfríe y pesar. Registrar el peso.

Realizar el procedimiento por duplicado



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Resultados

⇒ Registrar los resultados obtenidos en la siguiente tabla:

Tabla 7 Peso en (g) del suelo húmedo y suelo seco

Muestra 1 Muestra 2 Promedio

Peso de la cápsula

(g)

Peso del suelo

húmedo (g)

Peso de la cápsula+ suelo seco (g)

⇒ Obtener el peso del suelo seco mediante la diferencia de peso de la

siguiente manera:

Peso del suelo seco = (Peso de la cápsula + suelo húmedo) – (Peso de la cápsula

+ suelo seco)

100* _ _

sec _ _ _ _ _ _ _ _ _ % ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

húmedosueloPeso

osueloPesohúmedosueloPesosuelodel perdidahumedad de

⇒ El porcentaje de humedad del suelo se obtiene de la siguiente manera:

% humedad del suelo = 100 - % humedad perdida del suelo

⇒ Reportar el porcentaje de humedad del suelo promediando los valores

obtenidos de las 2 muestras. Reportar también la desviación estándar.



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Cuestionario

1. Discutir la influencia de la humedad del suelo en un proceso de

remediación.

2. ¿Qué relación existe entre el porcentaje de humedad del suelo y la

aireación del mismo?

3. ¿Qué relación existe entre la humedad de los suelos y su contenido de

materia orgánica?

Conclusiones



Referencias

1. Eweis, J.B., Ergas, S.J., Chang, D.P.Y., Schroeder, E.D. (1999). Principios

de biorrecuperación. Ed. Mc Graw-Hill. España.

2. Muñoz, I.D., C.A. Mendoza, G.F. López, A.A. Soler, M.M. Hernández(2000).

Manual de métodos de análisis de suelos. UNAM-Iztacala. México, D.F.

3. Volke-Sepulveda, T. y Velasco-Trejo, J.A. (2002). Tecnologías de



México.



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4.2 DETERMINACIÓN DE pH DEL SUELO

Objetivos

• El alumno determinará el pH de la muestra de suelo contaminado.

• El alumno explicará la relación entre la disponibilidad de nutrientes y el

pH como factor para la remediación del suelo.

Introducción

El pH es la medida de la concentración de iones de hidrógeno [H+]. Un suelo

puede ser ácido, neutro o alcalino, según su valor de pH.

La Figura 4 muestra la relación entre la escala de pH y el tipo de suelo. El intervalo

de pH de 5.5 a 7.5 incluye la mayoría de las plantas; pero algunas especies

prefieren suelos ácidos ó alcalinos. Sin embargo, cada planta necesita un intervalo

específico de pH, en el que poder expresar mejor su potencialidad de crecimiento.

Figura 4 Tipos de suelos según valor de pH



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El pH tiene una gran influencia en la disponibilidad de nutrientes y la presencia de

microorganismos y plantas en el suelo.

Por ejemplo, los hongos prefieren condiciones ácidas mientras que la mayoría de

las bacterias, especialmente aquellas que facilitan nutrientes a las plantas, tienen

preferencia por suelos moderadamente ácidos o ligeramente alcalinos. De hecho,

en condiciones de fuerte acidez, la fijación de nitrógeno y la mineralización de

residuos vegetales se reducen.

Las plantas absorben los nutrientes disueltos en el agua de suelo y la solubilidad

de los nutrientes depende en gran medida del valor pH. Por este motivo, la

disponibilidad de elementos es diferente a diferentes niveles de pH (Hanna

Instruments, 2000).

La determinación de pH es una de las más sencillas, sin embargo existen

consideraciones como el secado de la muestra y las relaciones suelo-agua-suelo

que deben tomarse en cuenta (Tah Iuit, 1987).


• Potenciómetro

• Balanza analítica

• Espátula

• Agitador de vidrio ó magnético

• Probeta de 50 ml

• Vaso de precipitado de 250 ml

• Agua destilada

• Soluciones reguladoras de pH 4 y pH7



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Metodología

1. Pesar en la balanza analítica con la ayuda de la espátula 15 g de suelo.

2. Colocar el suelo en el vaso de precipitado.

3. Adicionar 37.5 ml de agua destilada.

4. Agitar durante 5 minutos con la ayuda de la varilla de vidrio

5. Si el potenciómetro esta previamente calibrado, enjuagar el electrodo con

agua destilada e introducir en la muestra y cuando la lectura se mantenga

constante registrar el valor de pH.

6. Sacar el electrodo de la muestra y enjuagar con agua destilada.

Resultados

⇒ Registre los resultados en la siguiente tabla:

Tabla 8 Resultados de pH de la muestra de suelo

Fuente de

extracciónde suelo

pH

Textura de suelo

muestreado de

acuerdo al

triangulo de

texturas

Clasificación de

acuerdo a la

NOM-021.

Cuestionario

1. ¿A qué factores se debe a la acidez del suelo?

2. ¿De qué manera favorece al suelo un pH inferior a 7?

3. Menciona y describe brevemente los dos métodos para determinar pH

4. Menciona al menos dos de los factores que influyen sobre los resultados de

las determinaciones de pH en el suelo

5. Explica la relación entre la disponibilidad de nutrientes y el pH como factor

para la remediación del suelo.



45/109


Conclusiones


cuartilla.

Referencias

1. Aguilar-Santelises, A., Etchevers-Barra, J., Castellanos-Ramos, J. (1987).

Análisis químico para evaluar la fertilidad del suelo. Sociedad Mexicana de

la ciencia del suelo. México

2. Hanna Instruments. Versión comprimida Diciembre 2000. Manual y análisis

de suelo. Ciencia y Gestión del suelo, Versión 12, pp.5-7.Disponible en:h t t p : / / w w w . h a n n a a r g . c o m





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4.3 DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS VOLÁTILES

Objetivos

• El alumno determinará los sólidos volátiles de la muestra de suelo

contaminado.

• El alumno explicará la relación la importancia de los sólidos volátiles

como factor para la remediación del suelo.

Introducción

Los sólidos volátiles son la porción de la materia orgánica que puede eliminarse o

volatilizarse cuando una materia orgánica se quema en un horno mufla a una

temperatura de 550ºC.

Los sólidos volátiles Biodegradables son: La porción de sólidos volátiles de

materia orgánica que son biodegradables.

La determinación de sólidos volátiles es de gran utilidad en modelos de

compostaje y otros métodos de biorremediación para el tratamiento de residuos

que contengan materia orgánica por medio del cual se dispone un residuo.


• Suelo seco

• Balanza analítica, con sensibilidad de 0.0001 g

• Estufa eléctrica• Mufla

• Desecador

• Cápsulas de porcelana

• Pinzas para crisol



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Metodología

1. Tomar una muestra de suelo y retirar los fragmentos grandes, pulverizar si

es necesario.

2. Con la ayuda de las pinzas para crisol tomar del desecador una cápsula de

porcelana que esta a peso constante, registrar el peso.

3. Colocar la capsula en la balanza analítica, tarar la balanza y pesar 3 g de

suelo.

4. Introducir las cápsulas de porcelana en la estufa a una temperatura de

105ºC, por 24 h.

5. Colocar la cápsula de porcelana en el desecador, dejar que enfríe y pesar.

6. Llevar la cápsula a la mufla a una temperatura de 550ºC durante 1 h.7. Dejar enfriar, sacar la cápsula colocarla en el desecador y determinar su

masa.

Resultados

Realizar los cálculos correspondientes de acuerdo a la siguiente ecuación:

( )*100%

A DSSV

A B

−=

−

Donde:

%SSV = Sólidos Suspendidos Volátiles

A = Peso del suelo seco + placa (mg)

B = Peso de la placa (mg)

D = Peso del suelo + placa después de ignición (mg)



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Cuestionario

1. ¿Qué es la materia orgánica?

2. ¿Cuál es la importancia y cómo favorece la presencia de materia orgánica

en el suelo?

3. ¿Qué son los sólidos volátiles y cuál en la importancia de la determinación

de los mismos?

4. ¿De qué manera influyen los sólidos volátiles en un proceso de remediación

de suelo?

Conclusiones



Referencias

1. Apha-Awwna-Wpcf., Métodos Normalizados para el análisis de aguas

potables y residuales. Ediciones Díaz de Santos, S.A, pp 2-87.


UPIBI-IPN. México.



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4.4 DETERMINACIÓN DE CONDUCTIVIDAD DEL SUELO

Objetivos

• El alumno determinará la conductividad de un suelo contaminado.

• El alumno explicará la importancia de la determinación de la

conductividad eléctrica en el análisis de suelos para la remediación el

mismo.

Introducción

La determinación de la conductividad eléctrica se utiliza normalmente para indicar

la concentración total de los componentes ionizados en las soluciones.

Las sales solubles en el suelo determinan la presencia en solución de una serie de

combinaciones de los cationes: calcio, magnesio, sodio, potasio y de los aniones:

carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos, etc. El valor de la conductividad está

relacionado con la suma de los cationes (o aniones) y en general tienen

correlación con los sólidos totales disueltos. El origen de estas sales solubles en la

meteorización de los minerales primarios, pero la presencia de sales en grandes

cantidades es debida a procesos concretos como: drenaje oblicuo, intrusión salina,

condiciones topográficas, etc.

La conductividad eléctrica (CE) del suelo se determina en el extracto que se

obtiene de la suspensión suelo-agua 1:1 empleada para determinación del pH, y

se expresa en microohmios por centímetro a 25°C (3).



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• Conductímetro

• Agitador de vidrio ó magnético


• Vaso de precipitado de 100 ml

• Agua destilada

Metodología

1. Pesar en la balanza analítica con la ayuda de la espátula 100 g de

suelo.

2. Colocar el suelo en el vaso de precipitado.

3. Adicionar suficiente agua destilada hasta observar 2mm de agua por

encima de la superficie del suelo teniendo precaución de no hacer

espuma y tapar con papel aluminio

4. Dejar reposar durante 24 h.

5. Decantar el agua.

6. Medir la conductividad en milisiemens (ms).7. Registrar los resultados en la siguiente tabla:

Resultados

⇒ Registre los resultados obtenidos en la siguiente tabla:

Tabla 9 Resultados de conducti vidad de la muestra de suelo

FUENTE DE EXTRACCIÓN

DE SUELO

CONDUCTIVIDAD (ms)



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Cuestionario

1. ¿Cuáles son los constituyentes inorgánicos del suelo que son

apreciablemente solubles en el agua?

2. ¿Cuáles son las especies más comunes de aniones en la solución de

suelo?

3. ¿Cuáles son las especies más comunes de cationes en la solución de

suelo?

4. ¿Cuál es la utilidad de la información que proporciona la determinación de

las sales solubles en el suelo?

Conclusiones



Referencias

1. Aguilar-Santelises, A., Etchevers-Barra, J., Castellanos-Ramos, J. (1987).

Análisis químico para evaluar la fertilidad del suelo. Sociedad Mexicana de

la ciencia del suelo. México


UPIBI-IPN. México.





52/109


4.5 DETERMINACIÓN DE PERMEABILIDAD DEL SUELO

Objetivos

• El alumno determinará la capacidad de permeabilidad de un suelo a través

del cálculo del coeficiente de permeabilidad k y de la velocidad media de

filtración.

• El alumno explicará la importancia de la determinación del coeficiente de

permeabilidad en el análisis de suelos para la remediación del mismo.

Introducción

La permeabilidad se define como la capacidad de un material para permitir que un

fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es

permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un

tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores

básicos:

• La porosidad del material;

• La densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura;

• La presión a que está sometido el fluido.

Para ser permeable, un material debe ser poroso, es decir, debe contener

espacios vacíos o poros que le permitan absorber fluido. A su vez, tales espacios

deben estar interconectados para que el fluido disponga de caminos para pasar a

través del material

La permeabilidad en el suelo tiene un efecto sobre el costo de excavación,

construcción y trabajos de remediación, haciendo más o menos redituable dichas

operaciones de acuerdo a la capacidad de permeado del suelo.


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Ley de Darcy

El flujo de agua a través de un medio poroso está gobernado por la Ley de Darcy:

Coeficiente de permeabilidad

Los estudios de Darcy utilizan un valor de velocidad v, dicha velocidad es la

velocidad de descarga que se define como la cantidad de agua que circula en unaunidad de tiempo a través de una superficie perpendicular a la línea de filtración.

La velocidad v puede ser determinada por:



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= Peso específico del agua (KN/m3)

El valor de k expresado en cm/s, puede ser considerado como la velocidad del

agua a través de un suelo cuando está sujeta a un gradiente hidráulico unitario.

Permeámetro de Carga Variable

En este permeámetro, la cantidad de agua escurrida es medida en forma indirecta,

por medio de la observación entre la caída del nivel de agua en un tubo recto

colocado sobre la muestra y el tiempo transcurrido.

Figura 5 Permeámetro de carga variable



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• Permeámetro

• Celda del permeámetro

• Cuba hidráulica

• Bomba de recirculación *Depende del tipo de permeámetro


• Flexómetro

• Termómetro

• Cronómetro

• Balanza Granataria

• Agua


• Suelo poroso (material de empaque)

Metodología

1.- Ensamblar el permeámetro y verificar que todas las conexiones se encuentren

correctamente, ya sea un experimento a carga variable o carga constante.2.- Tomar las dimensiones de la celda (Diámetro interno y longitud total)

3.- Colocar material de empaque en la base de la celda del permeámetro

aproximadamente 1.5 cm de longitud.

4.- Pesar la muestra de suelo y colocarla en la celda hasta aproximadamente 2.5

cm antes del borde.

5.- Colocar material de empaque arriba de la muestra de suelo aproximadamente

1.5 cm después de este y presionar un poco para eliminar aire del interior.

6.- Medir las longitudes de los empaques en la cara superior e inferior en la celda,

así como la longitud que ocupa la muestra de suelo dentro de la celda.

7.- Colocar la tapa de la celda correctamente y volver a presionar un poco.

8.- Llenar el depósito de agua hasta la marca y colocar la pinza para evitar que

circule por el momento.



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9.- Colocar el depósito de agua a una altura aproximada de 1.7 m, la celda del

permeámetro a 1 m del suelo y el recipiente para la recepción de agua a una

altura media entre el depósito de agua y la celda del permeámetro.

10.- Permitir el paso de agua a través de la muestra, abriendo la pinza

correspondiente, verificando que no quede aire en las conexiones de la manguera

y regulando la cantidad de agua que pasa hacia la celda para que no haya un

contraflujo y se desprenda la tapa de la celda.

11.- Mantener constante el nivel de agua en el depósito de agua a través de la

cuba y la bomba.

12.- Cuando el caudal sea uniforme, iniciar la recolección de agua en el depósito y

al desbordarse este, comenzar a medir el flujo obtenido con la probeta y el

cronómetro.13.- Tomar las medidas de alturas de trabajo correspondientes y registrarlas.

14.- Al terminar, recircular agua por el permeámetro para lavarlo y limpiarlo.

Resultados

⇒ Realizar los cálculos para obtener el valor de k y de Vmf a partir de la Ley

de Darcy.

⇒ Realizar y anexar al informe la memoria de cálculo a mano.

Carga Variable:

Vmf = V/n



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Donde:

Q = Caudal filtrado

n = Porosidad del suelo

a = Área de la manguera (m )

L = Longitud de empaque (m)

h1 = Altura 1 en un tiempo 1(m)

t1 = Tiempo 1 (s)

h2 = Altura 2 en un tiempo 2 (m)

t2 = Tiempo 2 (s)

k = Coeficiente de permeabilidad (cm/s)

V = Velocidad final del permeado (m/s)Vmf = Velocidad media de avance del agua

Cuestionario

1. Menciona algunos ejemplos de roca permeable.

2. ¿Cuáles son los factores que influyen en el coeficiente de permeabilidad de

suelo contaminado?

3. Reporta los coeficientes de permeabilidad de distintos suelos.

4. ¿Qué es un permeámetro?

5. Explica la importancia de la determinación del coeficiente de permeabilidad

en el análisis de suelos para la remediación el mismo.



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Conclusiones

Concluya con respecto a los objetivos planteados y sus resultados, máximo media

cuartilla.

Referencias

1. Angelote, S. (2006) Permeabilidad de suelos, Geología y Geotecnia.

Universidad Nacional del Rosario, Facultad de ciencias exactas, Ingeniería

y Agrimensura. Argentina. Págs. 3 – 26.

2. Sánchez-San Román, F.J. (2009) Flujo en medios porosos: Ley de Darcy.

Artículo T080. Universidad de Salamanca, España Pág.3.

3. Rodríguez, N.J. (2008) Trabajo práctico de laboratorio Núm. 5.

Permeabilidad. U.N.N.E, Facultad de Ingeniería. Cátedra de Geotecnia.

México. Págs. 1 - 4.



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5 REMEDIACIÓN DE UN SUELO HIPERSALINO

LAVADO DE SUELOS SALINOS

Objetivos

• El alumno propondrá un proceso de lavado para remediación de un suelo

hipersalino en base a las propiedades físico-químicas de la muestra de

suelo.

• El alumno determinará la concentración y tipo de solución a preparar para

suministrar al suelo y después del tratamiento del mismo repetirá las

determinaciones correspondientes al suelo para demostrar que el

tratamiento resultó efectivo.

Introducción

Cualquier acción encaminada a la recuperación de suelos salinos pasa por un

lavado del suelo, hasta alejar las sales de la esfera de absorción de las raíces,

además de tratar de evitar la entrada incontrolada de nuevas sales.

Este proceso no presenta dificultad cuando el suelo es permeable y el manto

freático está suficientemente profundo. Cuando la circulación del agua está

restringida a algunas direcciones preferentes de flujo, es necesario que las sales

del suelo se difundan hacia los canales de circulación del agua. En el caso de

suelos arcillosos profundos requerirán un tiempo largo y el establecimiento de un

drenaje artificial, lo que solo es posible en aquellos cuya potencialidad productiva

posterior sea suficiente para sufragar el coste inicial.

Cuando existen aportes subterráneos de aguas salinas procedentes de las zonas

circundantes, será necesario establecer un sistema de drenes de contorno que

impidan el paso de tales aguas al terreno que se está recuperando.



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El control de salinidad de una zona elevada debe realizarse de una forma

suficientemente lenta, pues hay que evitar que los vertidos al río principal eleven

su salinidad, de tal forma que se vean afectados los terrenos ubicados aguas

abajo. Siempre se producirá una exportación de sales hacia ellos, máxime

teniendo en cuenta que puede ser necesario eliminar más de 10 mg/Ha de sales.

La evapotranspiración provoca una concentración del agua eliminada, y si a ello le

sumamos la posible precipitación de carbonatos cálcico y magnésico, el RAS del

agua puede elevarse considerablemente.

Cuando la salinidad va asociada a la cantidad de sodio el problema es mayor pues

es necesario, además del lavado, la sustitución del sodio presente en el complejo

de cambio por calcio. Cuando el suelo contiene yeso puede bastar con inundarlo,

tras haber establecido u

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