Influencia del uso del suelo en su calidad ambiental en medio semiárido (Murcia SE España)

 

J. A. Hernández¹, M. T. Fernández, A. Ortuño & M. A. Alarcón

¹ Department of Agricultural Chemistry, Geology and Pedology. University of Murcia. Campus of Espinardo. 30100 Espinardo, Murcia, Spain. e-mail: hbastida@um.es

 

RESUMEN

La agricultura intensiva y las activida­des mineras se encuentran entre las prin­cipales fuentes de contaminación del sue-lo ocasionando con frecuencia la acumu­lación en el mismo de sales solubles, nu­trientes, metales pesados, etc., con la con­siguiente pérdida de calidad del mismo. Este trabajo plantea conocer la situación de los suelos de un área de Murcia (SE España) bajo diferentes usos y parcial­mente afectada por residuos mineros. Los resultados apuntan a que los usos conside­rados, provocan una disminución de cali­dad del suelo. Así, hay una mayor presen­cia de sales solubles (Conductividad Eléc­trica: 3,3-1,9 dS m^-1), NO3 (126,5-51,1 mg kg^-1) y P asimilable (29,6-2,4 mg kg^-1) en los suelos cultivados frente a los no cultivados. Además, gran parte de las muestras presentan niveles de metales pe­sados que superan, ampliamente en oca­siones, los valores de referencia maneja­dos habitualmente: Cd: 10,2 mg kg^-1; Cu: 85,2 mg kg^-1; Mn: 2307,8 mg kg^-1; Pb: 6793,0 mg kg^-1; Zn: 4610,0 mg kg^-1

Palabras clave: calidad del suelo, meta­les pesados, nutrientes, sales, usos del suelo

 

Soil environmental quality related to different soil uses in a semiarid zone (Murcia SE Spain)

ABSTRACT

Intensive agriculture and mining activi­ties are among the soil uses that cause soil contamination because of the accumula­tion of soluble salts, nutrients, heavy met­als, etc. and consequently a loss of soil quality. This study set out to assess the condition of some cultivated and unculti­vated soils in an area of Murcia (SE Spain), known to be partially affected by mine acid materials. The results confirm that the cited activities have lead to a loss of soil quality, limiting their future use. Higher soluble salt (Electrolytic Conduc­tivity: 3,3-1,9 dS m^-1), NO3 (126,5-51,1 mg kg^-1) and available P (29,6-2,4 mg kg^­1) concentrations were measured in the cultivated soils. In addition, many of the soil samples studied presented high levels of heavy metals which exceeded the val­ues usually taken as reference values: Cd: 10,2 mg kg^-1; Cu: 85,2 mg kg^-1; Mn: 2307,8 mg kg^-1; Pb: 6793,0 mg kg^-1 and Zn: 4610,0 mg kg^-1 .

Key-words: heavy metals, nutrients, salts, soil quality, soil uses

 

INTRODUCCIÓN

El uso y manejo que se hace del suelo provoca con gran frecuencia una alteración tan profunda de sus propiedades que deter­mina una pérdida gradual de su capacidad productiva, de su fertilidad, de sus posibili­dades de uso y aprovechamiento y, en oca­siones, hasta la pérdida del suelo mismo como elemento fundamental del medio na­tural. En consecuencia el suelo puede llegar a experimentar una pérdida de calidad tan acentuada que le incapacite para ejercer las múltiples funciones que puede realizar. Si bien causas naturales aceleran o provocan esa pérdida de calidad, son sobre todo las actividades humanas las que ejercen en la actualidad una influencia más acentuada en la degradación del suelo. Entre ellas cabe señalar las actividades mineras extractivas de sulfuros metálicos y sus materiales resi­duales ácidos. Se trata de residuos con im­portantes concentraciones de metales pesa­dos (Pb y Zn sobre todo) que son incorpora­dos al medio provocando importantes pro­blemas de contaminación en amplias super­ficies (Aguilar et al., 2003; Conesa, 2005; Galán & Romero, 2008; González et al., 2008; Hernández et al., 2007, 2008;). Por otra parte, son también harto conocidos los efectos negativos que sobre las propiedades del suelo provocan sales y nutrientes cuando alcanzan determinadas concentraciones en el mismo, apareciendo las actividades agrí­colas como la causa más importante de ello (Szabolcs, 1994; Pla Sentís, 1997; Tóth & Blaskó, 1998; Wienhold & Trooien, 1998; Kuchanwar et al., 1999; Hernández et al., 2002). Se plantea en este trabajo conocer la influencia de las actividades citadas sobre la calidad de los suelos de un área cercana al Mar Menor (Murcia, SE España) en la que se dan distintos tipos de uso del suelo.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

La zona de estudio, de aproximadamente 20 km² de superficie, se encuentra situada en el límite suroriental de la provincia de Murcia, entre las poblaciones de Los Urru­tias y Los Nietos, en contacto con el Mar Menor por su límite Oeste y encuadrada por los meridianos 0º 31´ 11”, 1 y 0º 51´ 11”, 0 de longitud Oeste y los paralelos 37º 30´ 04”, 5 y 37º 40´ 17”, 5 de latitud Norte. Pre­senta un clima mediterráneo semiárido, con valores medios anuales de: Temperatura 17º C y precipitación 300 mm. que se ve su­perada por la evapotranspiración práctica­mente durante todo el año con el consi­guiente déficit hídrico, en parte compensado mediante riego con aguas de distinta proce­dencia -pozos, trasvase Tajo-Segura, etc.­permitiendo así en algunas partes el desarro­llo de cultivos muy exigentes en agua (hor­talizas y frutales de distinto tipo).

El área de estudio se encuentra atravesa­da de Este a Oeste por la rambla del Beal que, procedente de esta población, desem­boca en el Mar Menor, depositando canti­dades importantes de materiales ácidos de mina procedentes de los puntos de activi­dad minera en las Sierras de Cartagena y La Unión a su paso por la zona de estudio, alcanzando incluso el Mar Menor. El traba­jo se ha llevado a cabo sobre 23 muestras de capa arable (0-30 cm de profundidad), Figura 1, tomadas según una malla regular de 1 x 1 km de distribución, utilizándose, además, el horizonte de superficie de un Solonchak gleyíco y de un Tecnosol espó­lico (IUSS, 2007).

 

Figura 1. Detalle del área de estudio y distribución de los puntos de muestreo.

 

La caracterización analítica de las muestras se ha llevado a cabo de acuerdo con los siguientes métodos: Carbono Or­gánico Total, COT; Nitrógeno Total, NT, pH (H2O) y Carbonato Cálcico Total (Van Reeuwijk, 1995); Conductividad Eléctrica (CE) en el extracto de saturación (Bower & Wilcox, 1965); Cationes y Aniones en el extracto cuando CE > 2 dS m^-1 (espectrometría de absorción atómica y cromatografía iónica respectivamente); P asimilable (Watanabe & Olsen, 1965); contenido total de Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb y Zn (espectrometría de absorción atómica-activación de llama o electro­térmica según el caso-previa digestión ácida de las muestras en microondas).

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La mayor parte de los suelos estudiados (≈70 por cien) son Calcisoles de distinto tipo (FAO, 2006), Tabla 1, que se encuen­tran cultivados en una gran proporción. Los restantes tipos de suelos se encuen­tran en descanso de cultivo o con vegeta­ción natural más o menos degradada.

 

Tabla 1 -Porcentaje de distribución de tipos de suelos (códigos IUSS, 2007) en relación con los usos del mismo

 

Los resultados obtenidos para las distintas propiedades del suelo seleccionadas mues­tran que se trata de suelos con escaso conte­nido en materia orgánica y nitrógeno por término medio, Tabla 2, como resulta lógico esperar en suelos de zonas semiáridas en los que la mineralización orgánica, acelerada, además, por el intenso laboreo a que se ven sometidos, resulta muy intensa.

 

Tabla 2 -Estadísticos descriptivos de las características seleccionadas en las muestras estudiadas

 

Se aprecian importantes variaciones en los valores de pH que muestran las acusadas diferencias de acidez que existen en el área de estudio. Así, mientras el material origi­nal, de distinta naturaleza, es en gran parte calizo siendo el CaCO3 un constituyente habitual en estos suelos, la presencia en al­gunos de ellos de materiales ácidos de mina incorporados tanto por acción de la Rambla del Beal como por vía eólica, provocan una intensa acidificación del suelo consecuencia de la oxidación de sulfuros y formación de H2SO4 (Monterroso & Macías, 1998 a, b; Sánchez et al., 2003; González et al., 2008; Pereira et al., 2008). Por otra parte, estos suelos presentan entre sí acusadas diferen­cias texturales ligadas tanto a la heteroge­neidad del material original (arenas, lodos mineros, sedimentos cuaternarios, etc.) co­mo a los procesos de edafogénesis experi­mentados.

Es de señalar, por otra parte, el elevado valor medio que alcanza la Conductividad eléctrica del extracto de saturación del con-junto de las muestras, poniendo de mani­fiesto la presencia de sales solubles en di­ferentes concentraciones en el área de estudio. Sin embargo, teniendo en cuenta la influencia determinante en dicho valor medio de una serie de muestras afectadas por la capa freática marina, con valores de CE muy elevados, resulta más representa­tivo del conjunto del área el valor de la mediana, bastante más bajo que aquel, y que identifica mejor esta característica en la mayoría de los suelos como puede apre­ciarse al desdoblar las muestras entre sue­los cultivados y no cultivados (Tabla 3). Estos resultados indican claramente cómo los valores más altos de CE corresponden a suelos no cultivados en los que por su proximidad al mar y el efecto de la capa de agua marina presentan concentraciones sa­linas tan elevadas que solo pueden soportar una vegetación halófila especializada. Si eliminamos, sin embargo, esas muestras del conjunto de suelos no cultivados, se puede apreciar cómo la Conductividad Eléc­trica de los suelos no cultivados se sitúa en unos valores más bajos que la de los suelos cultivados. En cualquier caso, incluso estos valores medios de Conductividad eléctrica para los suelos en cultivo resulta elevado si se tiene en cuenta que el material de forma­ción de estos suelos no presenta sales solu­bles por lo que estos datos apuntan a la in­corporación progresiva de sales y su acumu­lación en los mismos. Se confirma, pues, un hecho observado con frecuencia en suelos dedicados a la agricultura intensiva como es el incremento paulatino de la concentración salina en los mismos (Hernández & Faz, 1993; Simon et al., 1993; Pla Sentís, 1997; Tóth & BlasKó, 1998; Wienhold & Trooi­en, 1998; García et al., 2000; Hernández et al., 2002), particularmente con determina­dos sistemas de riego que no permiten el la­vado de sales, produciéndose en consecuen­cia una pérdida de calidad del suelo ligada a este uso al disminuir progresivamente las posibilidades de instalación de diversas es­pecies vegetales a medida que aumenta la presión osmótica de la disolución del suelo. En esa misma dirección actúa en este caso concreto la presencia de residuos ácidos de mina en algunos puntos, que al condicionar un pH más bajo favorece la disolución de minerales del suelo con el consiguiente au­mento de carga iónica (Monterroso & Ma­cías, 1998 a y b; Sánchez et al., 2003; Ro­mero et al., 2005).

 

Tabla 3 -Estadísticos descriptivos de la CE y el P asimilable del conjunto de muestras y del conteni­do en sales, yeso y nitratos de las muestras de suelo con valor de CE > 2dSm^-1

 

La composición iónica del extracto de sa­turación, Tabla 4, separada asimismo entre suelos cultivados y no cultivados, muestra el predominio de ciertos iones frente a otros según el grupo. En los suelos no cultivados es el ión Cl el que predomina entre los anio­nes seguido por el SO4^2-mientras que es el Na⁺ seguido por el Mg²⁺ los iones predomi­nantes entre los cationes mostrando así el efecto de la capa marina. Por su parte, en los suelos cultivados hay un predominio del ión SO4^2-frente al Cl^-y de Ca²⁺ frente a Na⁺ lo que apunta hacia el origen de estos elemen­tos en el suelo: la fertilización en los suelos agrícolas (NO3^-, SO4^2-, Cl^-, K⁺), capa de agua marina (Cl^-, Na⁺, Mg²⁺), residuos áci­dos de mina (SO4^2-, K⁺). En relación con otros problemas relacionados con la alta concentración de Na⁺ como es la alcaliniza­ción, no parece probable que tenga lugar dada la alta salinidad de las muestras, Tabla 4, que presentan valores de SAR que podrí­an favorecer dicho proceso.

 

Tabla 4 -Composición iónica del extracto de saturación (me L^-1).

 

Además del efecto intrínseco de las sales no se puede perder de vista el efecto nocivo provocado por concentraciones elevadas de nutrientes, particularmente nitratos y fosfa­tos, tanto provocando la contaminación de vegetales y entrando en la cadena trófica como provocando la contaminación de aguas subterráneas, la eutrofización de aguas superficiales, etc. Los resultados ob­tenidos, Tabla 3, muestran como las concen­traciones tanto de NO3^-como de P asimila­ble son más elevadas en las muestras de sue­los cultivados como resulta lógico al ser in­corporados estos elementos de forma impor­tante con la fertilización. No llegan a alcan­zar, sin embargo, ninguno de los dos ele­mentos niveles de los que puedan derivarse problemas de toxicidad en la zona de estu­dio. No obstante, la posibilidad de ser arras­trados hacia zonas topográficamente más deprimidas bien sea en forma soluble (NO 3^-) bien por escorrentía superficial (PO 4^3-) en las que pueden acumularse plantea proble­mas de eutrofización en las aguas que llegan al Mar Menor y zonas adyacentes como hasido señalado por diversos autores (Álvarez et al., 2005).

El contenido en metales pesados del suelo es un parámetro utilizado cada vez de forma más frecuente como índice de calidad am­biental del mismo (Recatalá & Sánchez, 1993; Añó et al., 1998; Pérez et al., 2000; Recatalá et al., 2002) puesto que permite poner de manifiesto riesgos de toxicidad li­gados a dichos metales para organismos o el medio ambiente en función de los usos del suelo.

Los resultados obtenidos para la concen­tración total de Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb y Zn en las muestras estudiadas (Tabla 5) ponen de manifiesto una gran irregularidad en la distribución de dichos metales en esta zona. La gran amplitud del intervalo entre máximos y mínimos, la importante desvia­ción típica e incluso las acentuadas diferen­cias entre medias y medianas muestran la heterogeneidad existente entre los distintos puntos de estudio, sobre todo para Pb y Zn que son los metales que alcanzan concentra­ciones más elevadas. Asimismo, Cd, Cu y Mn son elementos que, si bien en menor proporción que los anteriores, también supe­ran los valores genéricos de referencia pro­puestos para el Campo de Cartagena por Hernández et al. (2007, 2008) al igual que los utilizados en otras comunidades y países (Alloway & Ayres, 1993; IHOBE, 1998; De Miguel et al., 2002; Junta de Andalucía, 2003; Macías & Calvo, 2009). Ni, por su parte, aparece, según los valores medios que presenta, en concentraciones limítrofes con los valores genéricos de referencia indica­dos anteriormente.

 

Tabla 5. Estadísticos descriptivos de concentraciones totales (mg kg^-1) de Cd, Co, Cu, Mn, Ni, Pb y Zn.

 

Esta situación es atribuible fundamental­mente, como ha sido puesto de manifiesto asimismo en otras zonas, a la incorporación de materiales ácidos de mina, con abundan­cia de sulfuros de Pb y Zn sobre todo, a dis­tintos puntos del área de estudio consecuen­cia del transporte y deposición de estos ma­teriales que lleva a cabo la rambla del Beal. En efecto, las mayores concentraciones de metales se observan tanto en el cauce de la misma como en las zonas contiguas a ella y que se han visto anegadas en numerosas ocasiones por las avenidas de dicha rambla.

No obstante y aún cuando en algunos puntos no se superen los niveles de referen­cia indicados para algunos metales, se pue­de observar que, exceptuando Co y Cr, to­dos los valores mínimos superan los valores de fondo para los mismos establecidos para el Campo de Cartagena (Hernández et al., 2007, 2008), lo que apunta a que, además de la contaminación local debida a los aportes de la rambla, se produce una incorporación más difusa y generalizada que si bien no al­canza la intensidad de aquella, eleva de forma general las concentraciones de la ma­yoría de los metales. El transporte por vía eólica de partículas finas es un hecho obser­vado en toda esta zona en la que los fuertes vientos y las tormentas de aire son relativa­mente frecuentes y movilizan cantidades importantes de materiales finos procedentes de antiguas balsas de lodos situadas a poca distancia de la zona de estudio. Una gran cantidad de estas estructuras originadas por la desecación de lodos – los estériles proce­dentes de la flotación de sulfuros metálicos­se encuentran en los alrededores y son parti­cularmente sensibles a la erosión eólica da­do que estos materiales no presentan prácti­camente ninguna cohesión. Así, las partícu­las son puestas fácilmente en movimiento al carecer aquellas de una cubierta vegetal que proteja de la erosión y que incorpore mate-ria orgánica favoreciendo el desarrollo de agregados estructurales que mantengan es­tabilizadas las partículas minerales.

Hay que hablar, por tanto, de una pérdida de calidad del suelo, de intensidad diferente según el lugar considerado, que conduce en unos casos, los más extremos, a la pérdida completa de aprovechamiento del suelo y la consiguiente necesidad de recuperarlo para evitar los daños ocasionados a la salud humana y al medio ambiente y, en otros, a una disminución de su productividad ligada a la presencia de metales, sales o ambos, que limitan el uso de especies vegetales ca­paces de sobrevivir en estos medios tan adversos.

 

CONCLUSIONES

De acuerdo con los resultados obtenidos se puede señalar que los suelos del área es­tudiada han experimentado, y siguen expe­rimentando en la actualidad, una pérdida de calidad progresiva derivada de la incorpora­ción de diversos agentes contaminantes. Por un lado, metales pesados, que aparecen irregularmente distribuidos en concentra­ciones variables en toda el área, lo que de­termina una contaminación del suelo y, por tanto, una pérdida de calidad del mismo de distinta intensidad según los puntos. En oca­siones los bajos pH que se generan aceleran la disolución de minerales del suelo aumen­tado la carga iónica de la disolución del sue-lo y sumando así sus efectos salinos a los originados por la incorporación de sales procedentes de la agricultura intensiva.

Por otro lado, los suelos dedicados a acti­vidades agrícolas presentan, en general, contenidos salinos más elevados que los suelos no cultivados, exceptuando lógica­mente los afectados por la capa freática ma­rina, lo que pone de manifiesto que dichas actividades suponen, si no se realizan de forma adecuada, una fuente de degradación y pérdida de calidad del suelo al favorecer la acumulación de sales en los mismos –los nutrientes no se ha observado que produz­can problemas-a niveles suficientemente elevados puntualmente como para limitar el uso de numerosas especies vegetales.

En ambos casos se trata de procesos de degradación que son progresivos y continú­an produciéndose en la actualidad ya que si bien las actividades extractivas mineras de­jaron de realizarse hace casi 20 años, los re­siduos ácidos generados por las mismas mantienen sus efectos siendo dispersados tanto por vía hídrica como eólica por lo que se hace necesario una adecuada recupera­ción de los espacios afectados por los mis­mos.

 

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