Aplicación de los Métodos Geofísicos a Estudios de Contaminación Ambiental

Proyecto de Fin de carrera. E.T.S. De Ingenieros de Minas de Oviedo. Director: Modesto García García
Fernando Prada Orgaz	Opción B	2001

RESUMEN
El presente proyecto titulado «Aplicación de los Métodos Geofísicos a Estudios de Contaminación Ambiental» está estructurado en ocho capítulos. El objetivo que me he propuesto con el mismo no es más que el de redactar un manual de consulta para cualquier ingeniero de minas que se encuentre ante un problema de un emplazamiento contaminado. Dicho objetivo que es sencillo de entender, es sin embargo complejo a la hora de plasmarlo a la realidad. He buscado un carácter eminentemente práctico, esto es, resolver problemas y dudas, así como dar posibles caminos o soluciones a situaciones que inicialmente parecen callejones sin salida. Es por todo ello que la confección y realización de este proyecto partió de la siguiente idea: ¿Qué hacer cuando nos encontramos con un suelo contaminado?, o concretando más: ¿Puede la geofísica ayudarnos a encontrar colectores, objetos enterrados? ¿Puede la geofísica indicarnos donde hay un área contaminada y delimitar su extensión?. No es raro encontrarnos en la actualidad con casos tan típicos como rotura de colectores en obras de alcantarillado, accidentes por colectores de gas. No es nada descabellado plantearnos el problema de una cimentación en un área en el que hay fugas de fluidos desde una conducción. Tampoco es extraño reparar en la ingente cantidad de legislación medioambiental que nos hace extremar las precauciones en casos de construcción (Obra civil, Edificación) en zonas donde se encuentra un antiguo vertedero, antigua escombrera, áreas donde se localizaban talleres industriales (con las consiguientes fugas de aceites, PCB’s). Ante todos estos problemas debemos plantearnos: ¿podemos mediante métodos geofísicos localizar tuberías enterradas? evitando así la imagen dantesca de una excavadora al lado de un chorro de agua a presión. ¿Podemos detectar y delimitar áreas donde se acumulan fugas de fluidos?, ¿Podemos detectar zonas que han sido antiguos vertederos?. Evidentemente los casos en los que se realizan obras pero no se sabe a ciencia cierta dónde puede estar un colector , un barril enterrado, o dónde se encuentra un antiguo basurero son casos , vamos a decirlo así, nada raros. Descripción de los capítulos. El proyecto intenta ser un tomo de consulta en el que de forma progresiva se den los datos y camino a seguir para la resolución del problema que se nos presente. De esta forma, el capítulo 1 (Contaminación Ambiental) describe los principales contaminantes que nos podemos encontrar en la naturaleza y cómo interactúan en el medio (sea éste aéreo, agua o suelo). En este primer capítulo se explica pormenorizadamente la Contaminación de Aguas, así como los parámetros utilizados para caracterizar las mismas. También se describe la Contaminación Atmosférica, entrando a explicar contaminantes, estructura de la atmósfera y efectos de dichos contaminantes en la atmósfera y medio ambiente en general. Por otro lado, también se describe todo el proceso de generación de residuos, catalogación de los mismos y tratamiento. En pocas palabras, mediante el capítulo 1 conocemos a nuestro «enemigo», su origen, cómo evoluciona, dónde se puede encontrar, así como el proceso (industrial, humano o natural) del que presumiblemente ha salido. En el Capítulo 2 se clasifican y describen los lugares en los que se encuentran dichos contaminantes. A dichos lugares los he denominado «Emplazamientos Contaminados». Inicialmente utilicé el término «suelo contaminado», pero lo descarté posteriormente por el de Emplazamiento Contaminado debido al carácter transfronterizo de la contaminación. No tiene sentido hablar de suelo contaminado en exclusiva cuando probablemente ese suelo contaminado tuvo su origen en un «agua contaminada» por una fuga y de ese suelo por reacciones químicas se genera una atmósfera contaminada. De este concepto surgen dos ideas, agua-suelo-atmósfera son como hermanos siameses y por otro lado, un estudio de un suelo contaminado lleva consigo un estudio de niveles freáticos, aguas de escorrentia, aguas vadosas etc. y también conlleva un estudio de contaminación atmosférica, basado en un muestreo de focos contaminantes, niveles de inmisión, emisión etc. Como emplazamientos contaminados he descrito Escombreras, Vertederos terrestres y marinos (emisarios submarinos) áreas con fugas de hidrocarburos, intrusiones salinas (contaminación natural), fugas de fluidos desde barcos , completando un amplio muestrario de emplazamientos. Una vez que tenemos descritos los contaminantes y el lugar en el que se encuentran , prosigo describiendo cuáles son los métodos que utilizo para descubrirlos y delimitarlos. Esto es, en el Capítulo 3 describo de forma profunda los métodos geofísicos con los que contamos en la actualidad, su base teórica, su evolución en el tiempo, indicando su originaria utilización y cómo empezaron a utilizarse en el terreno de la ingeniería ambiental. Los métodos sísmicos, electromagnéticos, GPR son ampliamente descritos. Una vez alcanzado este punto, tenemos por un lado los métodos geofísicos (capítulo 3) y la contaminación ambiental por otro (capítulos 1 y 2), toca pues comprobar la aplicación de dichos métodos geofísicos en la resolución de problemas de contaminación ambiental, Capítulo 4. En dicho capítulo se detalla de forma concisa y clara los problemas de emplazamientos contaminados que se nos pueden presentar y cuáles son los métodos geofísicos más convenientes en cada caso. Así pues para los casos de suelos contaminados, rellenos artificiales, objetos enterrados, intrusiones salinas, se explica cuáles son los métodos más convenientes, basándose en las prácticas realizadas y en los estudios aportados hasta el momento por profesores de todo el mundo, en lo que fue una tarea por un lado técnica y por otro de recolección de datos. En este mismo capítulo se presenta un caso práctico real, en el que se realizan unas tareas de descontaminación que a todas luces hubiesen sido mucho más sencillas, directas y detalladas de haberse utilizado convenientemente métodos geofísicos como el GPR. Una vez comprobada la aplicación de los métodos geofísicos a casos de contaminación ambiental, la obra viene a completarse con un Capítulo 5 en el que se detallan ensayos de carácter geoquímico que vienen a formar un equipo perfecto con los métodos geofísicos, debido a que con éstos el área contaminada se delimita espacialmente y con aquéllos se caracteriza el área conociendo con total exactitud que contaminantes están presentes. Posteriormente el Capítulo 6 presenta la utilidad que obtenemos de los ensayos geotécnicos, consiguiendo unos datos que junto con los ofrecidos por los ensayos geoquímicos y métodos geofísicos, pueden ser introducidos en los programas informáticos (simuladores) ofreciéndonos éstos un a visión en 3D de la situación. Capítulo 8. En el Capítulo 7 se encuentra un completo glosario de legislación medioambiental que nos es útil en todo momento y que da una base jurídica al porqué de la descontaminación. Conclusión El presente proyecto constituye, a mi entender, un manual de geofísica y medioambiente de fácil consulta y que puede ayudar tanto en oficina técnica como a pie de campo al ingeniero que lo necesite. No olvidando nunca la frase: «Para que funcione la Geofísica debe haber física» recordando así el complejo mundo que constituye esta técnica.
ABSTRACT
No disponible
ÍNDICE
Presentación 1 Capítulo 1. CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Caracterización de Residuos. Generación de residuos 2 Concepto de residuo 3 Tipos de Residuos 4 Residuos Industriales 7 Caracterización residuos industriales 8 Residuos Industriales inertes y asimilables a urbanos 9 Residuos urbanos 9 Caracterización de Residuos urbanos 10 Densidad 11 Poder calorífico 12 Humedad 12 Relación C/N 12 Tratamiento de residuos Industriales. Residuos Industriales 14 Gestión de Residuos Industriales 15 Reducción en origen, recogida y transporte 16 Tratamiento Prioritario 17 Selección del Sistema de Tratamiento 18 Clasificación de las Operaciones 19 Tecnologías en los tratamientos 21 Tratamiento físico-químico Incineración 23 Ventajas de la Incineración 25 Inconvenientes 26 Solidificación y estabilización de residuos 26 Estabilización de residuos 26 Sistemas de solidificación 29 Procesos Orgánicos 29 Procesos Inorgánicos 29 Procesos no químicos 30 Depósitos de Seguridad 30 Construcción de depósitos de seguridad 30 Tratamiento de RSU. Vertedero controlado 35 Gestión de Lixiviados 38 Gestión de los gases producidos 39 Clausura 39 Incineración 41 Partes de una estación incineradora 41 Recuperación de calor 44 Valorización de residuos 45 Reciclaje 45 Compostaje 47 Contaminación Atmosférica. La Atmósfera 50 Estructura de la atmósfera 51 Composición de la atmósfera 52 Contaminantes de la atmósfera 53 Clasificación de los contaminantes 53 Naturaleza de los contaminantes 54 Las partículas sólidas y líquidas 55 Óxidos de Azufre 55 Sulfhídrico y NOx 56 Amoniaco y Cox 57 Compuestos Orgánicos 58 Oxidantes fotoquímicos 59 Plomo y sus derivados 60 Efectos de la contaminación atmosférica 61 Efectos globales 65 Efecto Invernadero Lluvia ácida, Capa de Ozono 66 Tratamiento de la contaminación atmosférica. Métodos de separación de gases tóxicos 69 Adsorción de gases tóxicos 73 Conversión química de contaminantes 77 Antorchas 78 Cámaras de combustión 79 Tratamiento biológico de gases 81 Contaminación de las aguas. Parámetros de calidad de las aguas 84 Parámetros físicos 84 Parámetros químicos 86 Parámetros Orgánicos y Biológicos 92 Parámetros bacteriológicos 95 Parámetros radiológicos 96 Tratamiento de la contaminación de las aguas. Origen de las aguas residuales 98 Tratamiento aguas residuales 99 Tratamientos previos 99 Tratamiento primario 102 Tratamiento secundario 105 Tratamiento terciario 106 Eliminación de Nutrientes 107 Desinfección 110 Tratamientos especiales 111 Capítulo 2. EMPLAZAMIENTOS CONTAMINADOS. Emplazamientos Contaminados. Suelos contaminados 115 Escombreras y Balsas 116 Vertederos 116 Aguas Contaminadas. 117 Atmósfera Contaminada. 118 Control Ambiental. 119 Control de emisiones de gases 120 Niveles de emisión 121 Niveles de inmisión 121 Zonas de atmósfera contaminada 122 Control de efluentes líquidos 124 Normas de emisión 125 El canon de saneamiento de Asturias 126 Control de suelos contaminados 128 Suelo potencialmente contaminado 128 Suelo contaminado 129 Suelo declarado contaminado 130 Control de residuos 130 Residuos peligrosos 132 Aceites usados 133 Derecho a la Información Ambiental 134 Capítulo 3. MÉTODOS GEOFÍSICOS. Geofísica, métodos geofísicos, descripción. Geofísica 135 Métodos geofísicos. Métodos sísmicos 137 Parámetros básicos 139 Tipos de ondas 140 Cálculo parámetros elásticos 141 Leyes de refracción y reflexión 141 Reparto de energía, absorción 144 Descripción Métodos sísmicos 145 Métodos de reflexión, refracción, perfiles sísmicos 149 Tomografía sísmica 149 Domocronas en reflector inclinados 151 Dispositivos 152 Correcciones en sísmica de reflexión 152 Métodos eléctricos de campo estacionario 154 Operaciones de campo 156 Sondeos eléctricos verticales 157 Fundamentos teóricos del SEV 159 Cálculo constantes dispositivos 161 Métodos de campo variable 163 Métodos Turam, Slingram, VLF 169 Métodos de Polarización inducida 170 Tomografía eléctrica 173 Métodos de teledirección 175 Sistemas de percepción remota Radares de teledetección 179 Radar 180 Principios básicos 182 Trabajo de campo 183 Proceso de datos e interpretación 185 Método magnéticos 186 Métodos gravimétricos y radiactivos 187 Métodos donwhole, testificación geofísica 188 Inspecciones de video 189 Logging geofísico 190 Downhole sísmico, eléctrico 191 Procedimiento de campo 193 Capítulo 4. APLICACIÓN MÉTODOS GEOFISICOS A LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL. Introducción 195 Gráficos. 196 Caracterización por métodos geofísicos de emplazamientos contaminados. 199 Suelos Contaminados 199 Métodos de teledetección en suelos contaminados 201 Rellenos artificales. 205 Contraste de propiedades físicas 206 Densidad 206 Velocidad sísmica 207 Propiedades eléctricas 208 Caso práctico de recuperación de terreno contaminado 212 Estudio geofísico 213 Resultados de la fase de investigación 216 Naturaleza de los vertidos 216 Resumen de los análisis de suelos 217 Resumen de los análisis de aguas 218 Solución propuesta 219 Descripción de las obras 219 Aplicación M. geofísicos para detección de obietos enterrados. Descripción 229 Modelización 232 Conclusiones 235 Contaminación de origen natural. Intrusiones salinas 239 Sondeos eléctricos verticales 240 Métodos electromagnéticos 245 Registro de sondeos 247 GPR 249 Concentración excesiva de radón 252 Trabajo de campo 257 Minerales de Uranio 258 Toma de datos 260 Gráfico 262 Capítulo 5. ENSAYOS GEOQUÍMICOS. Introducción. 263 Métodos geoquímicos en superficie (hidrocarburos) 264 Breve descripción de los principales métodos 265 Emanometria 265 Carbonatos de Duchscherer 266 Eh-pH 266 Headspace 267 Comparación de los métodos 267 Capítulo 6. ENSAYOS GEOTÉCNICOS. Introducción. 268 Humedad Natural 268 Peso específico 269 Permeámetro de carga variable 272 Capítulo 7. LEGISLACIÓN MEDIOAMBIENTAL. Introducción. 274 Ambito de residuos 275 Ambito atmosférico 277 Ambito del agua 278 Glosario de legislación medioambiental 279 Críticas y necesidades normativas en España. 280 Capítulo 8. PROGRAMAS INFORMÁTICOS. Descripción y crítica. 282
CONCLUSIONES
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