La Geología Ambiental puede ser definida como la parte de la Geología que estudia los problemas ecológicos e higiénicos causados por la contaminación del agua subterránea y del suelo.

Más específicamente se pueden destacar los estudios de:

• las fuentes de sustancias contaminantes y los mecanismos de su transporte subterráneo;

• los daños que pueden causar estas contaminaciones a la naturaleza y al hombre;

• la prevención de contaminaciones y

• la recuperación y protección del agua y suelo

como las tareas básicas de la Geología Ambiental.

La Geología Ambiental tiene un carácter predominantemente interdisciplinario. Se requiere conocimientos básicos en varias disciplinas de las ciencias naturales y la ingeniería como por ejemplo:
Química, Física, Ecología, Biología, Toxicología, Geología General, Hidrogeología y Mecánica de Suelos (entre otros). La formación de grupos de trabajo y la cooperación de profesionales de distintas disciplinas es algo esencial para resolver problemas ambientales.

Las sustancias contaminantes pueden ser de naturaleza física, biológica o química y pueden aparecer en todos los estados físicos (sólido, líquido o gaseoso).
 

Contaminantes pueden ser impurezas naturales y contaminaciones generadas por la acción del hombre.
 

Impurezas inorgánicas: como un contenido elevado de suelo y agua en metales pesadas u otros oligoelementos y sales. Los contenidos en el agua pueden alcanzar valores que no permiten un uso como agua potable o que limitan el uso del agua para algunos aplicaciones. La presencia de estas impurezas depende de la situación geológica regional.

Impurezas orgánicas: como los residuos vegetales en el suelo y el agua producidos por la descomposición natural de la celulosa, ligninas, peptinas y albúminas; los residuos de los excrementos de animales con posibles efectos nocivos y también organismos vivos como algas y bacterias. Normalmente las impurezas orgánicas naturales son de importancia secundaria para la calidad del agua por la actuación autolimpiadora de las aguas, aunque bajo circunstancias especiales pueden causar efectos negativos.

Mas importante (o en general: más peligrosas) son las contaminaciones generadas por la acción del hombre. La actividad industrial o laboral particular determina la cantidad, los tipos y las características de los contaminantes emitidos. Durante todos los procesos industriales sustancias nocivas o tóxicas pueden llegar al agua o al suelo, sea intencionalmente, accidentalmente o como causa de una manipulación inadecuada de materiales peligrosos. Existen sustancias que son peligrosas para el medio acuático, otras causan problemas predominantemente para los microorganismos del suelo, otras son nocivas para los animales y el hombre. En forma general se puede concluir:

• cualquier sustancia que tiene efectos negativos para ecosistemas también es nocivo para el hombre cuando entra al cuerpo humano y

• cualquier sustancia dañosa para la salud de personas también causa problemas en al medio ambiente una vez liberada a la atmósfera, al suelo o al agua.

Los contaminantes físicos son caracterizados por un intercambio de energía entre persona y ambiente en una dimensión y/o velocidad tan alta que el organismo no es capaz de soportarlo. Por varias razones el contaminante físico que mas que otros esta relacionado con la geología ambiental es la radiactividad (natural o artificial). La radioactividad natural puede generar problemas ambientales por ejemplo en la cercanía de yacimientos de Uranio (y otros minerales radioactivos).
Las distintas aplicaciones de sustancias radioactivas en ciencia, técnica y en la producción de energía y también el uso militar generan cantidades considerables de deshechos radioactivos. La búsqueda y la habilitación de lugares seguros para el almacenamiento definitivo de este tipo de deshecho es una problema para cada país que utiliza sustancias radioactivas para fines civiles o militares. El aspecto geológico de la solución de este problema forma parte de la geología ambiental.

Tipos de Radiación Ionizante

La radiación ionizante se llama así porque - debido a la alta energía que tiene - puede producir iones en la materia que esta en contacto con ella (la materia puede ser por ejemplo el cuerpo humano). Los tipos de radiación ionizante se  diferencian en:
 
 

Fuentes

Existen numerosas aplicaciones en técnica y medicina que utilizan emisores de radiaciones ionizantes, por ejemplo:

• Exámenes radiológicos en la medicina

• La análisis de minerales (difractometría de rayos - X, análisis de fluorescencia de rayos - X)

• Uso de  indicadores o marcadores radioactivos ("tracer") (ejemplo: en petroleoductos a veces se mandan distintos tipos de petróleo, o material de distinta calidad. En este caso se pueden marcar un producto con un elemento radioactivo para indicar donde termina un lote y donde comienza el segundo, agregando una pequeña cantidad de un tracer.)

La fuente mas importante de material radioactivo (tanto por la cantidad de material que producen, como por las caracteristicas nocivas de las sustancias que generan) son las plantas nucleares. La generación de "basura" radioactiva por la parte militar de algunos países también es de considerar - sea por el uso de
motores nucleares en algunos submarinos u otros buques de guerra o sea por el reemplazo o el desarme del arsenal nuclear. Otras fuentes de radiaciones son naturales como minerales radioactivos (minerales de Uranio por ejemplo).
La minería de estos minerales puede generar un impacto ambiental muy negativo liberando concentrados de sustancias radioactivas al medio ambiente.
 

El Problema del Radón

Una fuente natural de radioactividad es el gas radioactivo Radón. Radón es un gas radioactivo que pertenece a la cadena de desintegración del Uranio. Se forma  por desintegración de Radio - 226 a Radón  - 222. En todas las partes donde existen minerales que contienen Uranio - entonces en cualquier roca magmática - se forma Radón. Concentraciones relativamente altas de Radón se encuentran en zonas de rocas magmáticas en general. El gas puede difundir por las fracturas y grietas de la roca al ambiente. En lugares de mala ventilación (el sótano de una casa o una mina subterránea) las concentraciones pueden ser importantes.
El Radón es un elemento químico que pertenece al grupo de los gases preciosos (como Helio, Argón etcétera) y así no es nocivo - ni es venenoso- ni tiene otra propiedad tóxica.
La inhalación y exhalación del radón no causa daño ninguno a la salud. Problemáticos son los productos de la desintegración radioactiva del radón.
La vida media del Radón es de solo 3,8 días y se desintegra emitiendo radiación a para formar isótopos también radioactivos de Polonio, Plomo y Bismuto, Telurio y Astato. Si el núcleo del gas se descompone dentro del pulmón emite una partícula a y además los productos sólidos de la desintegración no pueden ser eliminados por la respiración pero quedan ahí - y pueden desarrollar distintos efectos biológicos posibles en el tejido del cuerpo (del pulmón). La dosis de radiación que cualquier persona recibe en el caso normal no tiene que causar preocupación.
Un peligro para la salud existe cuando la persona esta expuesta por mucho tiempo a concentraciones significativas de Radón. De la región minera de Schneeberg (Erzgebirge, "montaña de mena") en Alemania se sabe desde el siglo 15 que los mineros en minas de plata sufrieron muy frecuentemente una misteriosa enfermedad del pulmón - que posteriormente (en el año 1879) se identificó como cáncer pulmonar. Se puede imaginar que personas que trabajan mucho tiempo en un ambiente con una concentración elevada de radón pueden sufrir daños severos de la salud. Investigaciones indican que desde una exposición a 3000 Bq / m3 aire aumenta el riesgo de cáncer pulmonar.
Una casa "normal" (con sótano) cuenta con 50 hasta 1000 Bq / m3 aire. En casos extremos de casas en la ciudad de Schneeberg mediciones reportan valores de hasta 50000 Bq / m3 aire. Se estima que la exposición a radón causa entre 30 y 90 muertos de cáncer adicional entre 1 millón de personas.

En general: todos los agentes representados por organismos  vivos (la mayoría suelen ser microorganismos como bacterias, virus, hongos etcétera). Se puede imaginar por ejemplo la existencia de un microclima dentro de una mina subterránea que favorece el crecimiento de hongos. Falta de higiene alrededor de una mina puede favorecer la presencia de parásitos o otros portadores de enfermedades como ratas - seguramente un problema mas frecuente en la minería artesanal que en la gran minería).
 

Los agentes químicos representan seguramente el grupo de contaminantes más importante - debido a su gran número y a la omnipresencia en todos los campos laborales y en el medio ambiente.
Como contaminantes químicos se puede entender toda sustancia orgánica e inorgánica, natural o sintética que tiene probabilidades de lesionar la salud de las personas en alguna forma o causar otro efecto negativo en el medio ambiente.
Los agentes químicos pueden aparecer en todos los estados físicos.
 

Gases propiamente dicho, vapores (sustancias de estado normal liquido o sólido - vapor de mercurio por ejemplo) y humos (resultado de la combustión de sustancias orgánicas - también puede ser clasificado como sólido

Fuentes de contaminantes gaseosos pueden ser por ejemplo:

• Emisiones continuas como:

            la descarga de chimeneas,
            quema de mercurio a aire libre,
            emisiones de maquinas, vehículos y del transito en general,
            desaireacion de tanques y
            emanaciones volátiles de la superficie de lagunas de residuos
 

• Emisiones instantáneas / momentáneas como todo tipo de emisión accidental (por ejemplo incendios)

Los contaminantes gaseosos son importantes para la geología ambiental cuando las sustancias precipitan con el peligro de contaminar suelo o agua.
En cambio, contaminantes sólidos y líquidos pueden ser liberados directamente al sistema suelo / agua subterránea con los efectos ambientales correspondientes.
 

El grupo de sustancias sólidas incluye sustancias como minerales de asbestos, sustancias contaminantes adsorbidas a partículas sólidas, sólidos en suspensión  y también los polvos (los últimos dos con carácter transitorio entre sólido y gaseoso).

Contaminantes sólidos también pueden ser distintos tipos de basura como por ejemplo:

• Suelo / roca excavado o residuos de la construcción (en general no tóxico, pero con la problema de almacenarlo en alguna parte)

• Basura domestico / industrial en general

• Otras sustancias que hay que considerar como residuos especiales o tóxicos

Todo tipo de sustancia liquida que puede causar daño para la salud incluyendo por ejemplo todo tipo de combustible que puede destruir ecosistemas o recursos hídricos en general y que pueden afectar finalmente también el ser humano.
Los líquidos pueden ser liberados al medio ambiente en forma controlada / intencional o en forma incontrolada.

Forma controlada:
(controlada significa: se conoce la cantidad y la concentración exacta de los residuos y (mas o menos) el área de la dispersión que permite reducir el riesgo.)

• Descarga de residuos sobre aguas superficiales (océano),

• Infiltración intencionada de residuos / ácidos al suelo o la dispersión de pesticidas sobre un terreno etcétera

Forma incontrolada:

• Emisión de líquidos por un accidente o por manipulación / almacenamiento inadecuado (cambio de aceite de una maquina, escape de un tanque en mal estado, etc.).

• Formación de lixiviado y filtración de sustancias liquidas en forma subterránea (hacia el agua subterránea). Esto incluye la formación de aguas ácidas de una mina

Importante: La clasificación en emisión controlada - incontrolada no dice nada sobre el peligro real de la sustancia; también una descarga intencional puede tener un impacto muy negativo o incluso un efecto al medio ambiente incontrolado.
 

El grado de peligro de contaminantes químicos se puede considerar según los siguientes factores:
Explosividad:  (La capacidad de una sustancia para expander sus moléculas en forma brusca y destructiva.)
Inflamabilidad: (La capacidad de una sustancia para producir combustión de sí misma, con desprendimiento de calor.)
Toxicidad: (La capacidad de una sustancia para producir daños a la salud de las personas que están en contacto con ella.)
Reactividad: (La capacidad de una sustancia para combinarse con otras y producir un compuesto de alto riesgo (como compuesto inflamable, explosivo, tóxico etc.)
Corrosividad: (Sustancias con propiedades ácidas o alcalinas.)

Los agentes químicos representan el grupo de contaminantes más importante debido a su gran número y la omnipresencia en todos los campos laborales y en el medio ambiente.
Como agentes (o contaminantes) químicos se puede entender toda sustancia orgánica e inorgánica, natural o sintética que tiene probabilidades de lesionar la salud de las personas en alguna forma.
Los contaminantes químicos se puede diferenciar según el siguiente esquema:

        (1) asbestos, sílice y otros minerales

        (2) metales: ejemplos: plomo, mercurio y compuestos orgánicos de           mercurio, cadmio, zinc, cromo y cobre (entre otros)

       (3) semimetales: arsénico, fósforo, selenio, telurio

       (4) otras sustancias y compuestos inorgánicos como:

• halógenos (flúor, cloro, bromo)

• azufre y compuestos de azufre (ácido sulfúrico, dióxido de azufre)

• derivados del nitrógeno (amoniaco, óxidos de nitrógeno)

• cianuro, ácido cianhídrico, derivados cianohalogenados

      (5) compuestos orgánicos

        hidrocarburos como:

• hidrocarburos alifaticos (todo tipo de combustible, metano, butano, propano etcétera)

• hidrocarburos aromáticos (benceno, tolueno, xileno) ("BTX")

• hidrocarburos aromáticos policiclicos (antraceno, benzoantraceno, naftalina)

• hidrocarburos clorados / halogenizados (clorobenceno, clorofenol)

       otros grupos de compuestos orgánicos como por ejemplo:

        alcoholes (metilico, propilico etcétera)
        aldehidos (formaldehído)
        Glicoles
        Cetonas
        Esteres
        Eteres
        Acidos orgánicos

Como tóxico se entiende cualquier sustancia que, introducida en el cuerpo en una cierta cantidad, ocasiona la muerte o graves trastornos.
Los efectos tóxicos pueden variar entre reacciones alérgicos mas o menos leves y la muerte, con todo tipo de enfermedad o daño temporal o permanente en el entremedio.

Son muy escasos los casos de que una contaminación ambiental causa una intoxicación tan grave que se produce la muerte instantánea o en poco tiempo (aunque se conocen casos extremos de este tipo).
Más común es que contaminaciones del agua o del suelo producen algún tipo de enfermedad (incluyendo cáncer) o reacciones alérgicas.

Existen numerosas sustancias que, en pequeña dosis, son necesarios o beneficiosos para el cuerpo / la salud y que ingeridas en
dosis superior a un cierto limite pueden dañar al organismo.
La ciencia que estudia las propiedades venenosas (o tóxicas) de las sustancias y sus efectos en seres vivos es la toxicología.
La meta principal de la toxicología es la definición del limite (o sea, de la concentración) en que una sustancia comienza a tener
efectos nocivos.
 

Dependiendo de las características de la sustancia existen tres posibilidades por las cuales contaminantes  tóxicos pueden ingresar al cuerpo: por contacto epidérmico, inhalación o ingestión.

La absorción de sustancias tóxicas en el cuerpo produce una serie de reacciones que pueden modificar y / o eliminar la sustancia.
El tóxico modificado se llama "metabolito". Puede ocurrir que al transformarse las características nocivas de la sustancia aumenten, o sea el metabolito es más peligroso que la sustancia original.

Ejemplos de algunas sustancias:

(1) Metales pesados y semimetales: ejemplos son:
Talio, Bario, Cadmio, Plomo, Mercurio, Cromo, Cinc, Níquel, Cobre, Arsénico (entre otros). Las fuentes de estas sustancias pueden ser natural o artificial.
Yacimientos de minerales  (o anomalías geoquimicas como zonas de alteración hidrotermal) pueden mostrar contenidos elevados de metales pesados y otros oligoelementos en el suelo y el agua. Por procesos naturales (meteorizacion) los elementos químicos nocivos pueden ser liberados al suelo y al agua - alcanzando a veces valores que sobrepasan todas las normas permisibles.
Aparte de esto, los metales pesados tienen gran distribución y un amplio espectro de aplicaciones en industria y técnica. Los relaves que produce
la minería contienen muchas veces metales pesados como plomo o mercurio.
Plomo
Aproximadamente el 50 % del plomo se usa en forma pura o en aleaciones para soldadura (50 – 80 % Pb), Tipo de imprenta (60 – 90 % Pb), bronce (hasta 15 a 20 % de Pb). La otra mitad se usa en numeroso compuestos químicos como por ejemplo el Plomo tetraetilo C2H5Pb en el combustible plomado. Los mayores consumidores de plomo son la industria de baterías (con un gran porcentaje de reciclaje de baterías), la industria de petróleo (componente del combustible) y otros como industria de cables, pinturas entre otros.
Mercurio
Mercurio aparece en la naturaleza en forma elemental (liquido) y compuesto con otros elementos químicos (ejemplo: HgS - Cinabrio).
En la minería artesanal de oro se utiliza el mercurio elemental para la amalgamizacion de oro. El oro se obtiene por la quema del amalgamo (vaporización del mercurio). El mercurio liberado al medio ambiente forma con otros elementos químicos compuestos que son más problemáticos que el
mercurio puro. En particular se trata del mercurio metilizado, un compuesto orgánico [(CH3)2Hg]. Este compuesto es fácilmente soluble y de gran toxicidad. La actividad de microorganismos (bacterias, algas, hongos) transforma el mercurio a mercurio metilizado que se acumula con gran facilidad en organismos vivos (sobre todo en especies marinas). El consumo de pescado o mariscos contaminados causa una intoxicación del consumidor (el hombre).
 

(2) Compuestos inorgánicos: Ejemplos son compuestos como sulfato, nitrato, nitrito, fosfato y cianuro por ejemplo. También aguas ácidas generados por la minería forman parte de este grupo de sustancias.

Cianuro (CN-): El Cianuro es un co - producto de varias industrias como productores de fertilizantes y también de la minería de oro. Se obtiene el oro por un proceso de dos fases:

1ª fase: Cianuración

2 Au + 8 NaCN + 2 H2O +O2 = 2 NaAu(CN)2 + 2 NaOH
(en realidad la reacción es un poco más complicada)

2ª fase: Recuperación del oro por precipitación de cinc

Zn + 2 NaCN + NaAu(CN)2 = Au + Na2Zn(CN)2
(El cinc metálico reacciona con iones de cianuro y el complejo de cianuro-oro liberando el oro metálico)

Para la cianuración del oro se requiere concentraciones de 100 mg/l de NaCN (que equivale a 50 mg/l cianuro libre), en el caso que no hay otros metales presentes que forman complejos de cianuro.
En forma parecida se obtiene también plata de la roca, pero hay que emplear cantidades mayores de cianuro en mayor concentración.

El la roca hay otros minerales / metales aparte de oro y plata, que también forman compuestos de cianuro como por ejemplo:
Fe(CN)64-, Fe(CN)63- , Ni(CN)62-, además compuestos de cinc y cobre entre otros.
Otro compuesto es el thiocianato SCN- que se forma como producto de la reacción del cianuro con azufre, liberado por ejemplo de pirita.
Lo más elevado el consumo de cianuro en el proceso (sobre todo para la obtención de plata), lo más incrementa la formación de compuestos del cianuro con otros metales (es decir, lo más alta la cantidad de metales liberados de la roca).

Si las aguas residuales del proceso son liberados al medio ambiente sin tratamiento contienen pequeñas cantidades de cianuro libre y grandes cantidades de complejos cianuro - metal con distinta solubilidad y toxicidad.

El cianuro libre (CN-) es altamente tóxico y forma compuestos tanto orgánicos como inorgánicos cuales también pueden ser
tóxicos por su parte.
Experimentos con peces mostraron una toxicidad de LC-50 = 96 horas (mortalidad de 50 % de los animales después de 96
horas) para compuestos de cianuro en las siguientes concentraciones:
0,18 - 0,26 mg/l Zn(CN)42-
0,02 mg/l KCN (Cianuro de Potasio)
0,042 mg/l HCN (Cianuro Hidrogenizado o ácido prusio)

Existen varias posibilidades respecto de como sustancias contaminantes pueden contaminar el medio ambiente (y llegar finalmente a la cadena de la alimentación con todos los riesgos sanitarios para el ser humano que implica esto).
Algunos pasos importantes de contaminación nos muestra el dibujo:
 

Muy problemática es la contaminación del agua subterránea y superficial. El agua contaminada no se puede usar como agua potable y además el agua es un perfecto medio de transporte que puede distribuir las contaminaciones en sectores muy lejanos respecto de la fuente de la contaminación.
Existen varios escenarios sobre como una sustancia contaminante puede ingresar al agua. Se puede tratar de un vertido de sustancias líquidas que infiltran el suelo. También puede ser que se forma un lixiviado cuando el
agua de la precipitación o de un río transcurre una zona del subsuelo contaminada (el suelo puede ser contaminado  con sustancias sólidas o sustancias absorbidas de las partículas del suelo):

La siguiente tabla muestra como ejemplo distintas fuentes de contaminantes del agua subterránea y superficial con algunas características importantes:
 
 

Una vez liberado al medio ambiente el traslado de los contaminantes depende por un lado de la permeabilidad del suelo y las propiedades hidrogeológicas del sector afectado. Por otra parte depende también de las propiedades físicas de la sustancia. La forma de la estela de contaminación que se produce depende de la dirección del flujo del agua subterránea.

Líquidos No Miscibles con Agua (líquidos en fase no acuosa)
 

• pueden sumergir hasta la base del acuífero en el caso de líquidos densos (como disolventes clorados por ejemplo) o

• pueden flotar en la parte superior del acuífero en el caso de líquidos ligeros (como petróleo u otros tipos de combustible por ejemplo).

La morfología de la estela que se forma en estos casos muestran los últimos dos dibujos:

 

No siempre es necesario aplicar medidas muy drásticas (y costosas) para recuperar un terreno contaminado. En casos de contaminaciones leves puede ser suficiente el definir algunas restricciones para el uso de un terreno (por ejemplo: un terreno con una contaminación del suelo leve  no se debe utilizar como patio de un jardín infantil, pero si como estacionamiento o terminal de buses). En el caso de que no se pueda tomar medidas de descontaminación se aplican medidas de restricción y protección (también como medida preliminar). Algunos ejemplos para este tipo de medidas muestra la siguiente tabla:
 
 
 

Las medidas de descontaminación que significan la realización de acciones mas activas que medidas simples de restricción con el fin de la recuperación total o parcial de terrenos contaminados pueden ser clasificadas según el siguiente esquema:

medidas in situ:

a) extracción de las substancias contaminantes con agua o aire

b) transformación de las contaminantes a substancias inocuas ("no peligrosas") sin mover el suelo contaminado

medidas ex situ:

a) on site: extracción del suelo contaminado, descontaminación en plantas móviles y recolocación en el mismo lugar

b) off site: extracción del suelo contaminado y transportación a plantas de descontaminación o almacenamientos finales

La decisión para  una u otra medida depende siempre del caso particular. Factores que influyen en la elaboración de un plan de descontaminación son por ejemplo el tipo y la concentración de los contaminantes, el volumen del suelo contaminado, el peligro o la urgencia del caso y naturalmente los costos de la medida. La tabla abajo muestra las medidas de recuperación (o saneamiento) mas comunes:
 
 

El dibujo muestra como un ejemplo para una medida in situ el procedimiento de interrumpir la vía de contaminación. Con el sistema de drenaje y  bombeo del agua subterránea baja el nivel freático, causando una interrupción del contacto del agua con la zona contaminada. Las sustancias contaminantes permanecen en el suelo hasta la aplicación de otras medidas de descontaminación, pero no pueden producir fácilmente lixiviados tóxicos.
En algunos casos puede bastar con esta medida sin aplicar otras mas avanzadas.
 

Las basuras producidas por el hombre generalmente contienen substancias tóxicas o nocivas. Los basurales antiguos , que no son construidos basados en innovaciones y experiencias modernas y estándares técnicos adecuados, permiten que substancias nocivas puedan pasar al agua subterránea causando contaminaciones graves del agua potable (o del agua para otro uso). Con la construcción de basurales modernos se quiere asegurar que substancias contaminantes no pasan a un lugar donde pueden causar daños.

Basurales Subterráneos: Los basurales subterráneos se usan para deshechos fáciles solubles de alta toxicidad y también para deshechos radioactivos de origen civil o militar. Generalmente se ocupan antiguas minas subterráneas de sal o de mena metálica en zonas cristalinas como basural.

Basurales Superficiales: Los basurales superficiales son más comunes y son usado para todo tipo de deshechos (algunos ejemplos para la construcción de basurales están mostrados en el dibujo). También existen basurales en forma de lagunas para residuos líquidos.
 
 

En muchos países todavía se cuenta con una alta cantidad basurales no - ordenados que no son construidos en forma adecuada, con la tecnología moderna correspondiente y disponible. Los gastos para la construcción de un basural moderno, la preparación del subsuelo, el sellamiento superficial y el control del basural, cuando una vez no esta ocupado más, son altos. Pero hay que tomar en cuenta, que los peligros para la salud del hombre y los daños causados en la naturaleza pueden ser tan grandes, que los costos para descontaminación y saneamiento de un basural no-ordenado o un vertedero ilegal (que también implica problemas estéticos) pueden ser mucho más alto en el futuro que la construcción y mantención de un basural moderno ahora.
 

Barreras de Seguridad

Según el concepto moderno para la planificación y construcción de basurales se exige un sistema de varias barreras de seguridad con el objetivo de no dejar entrar agua al basural y no dejar pasar lixiviados al subsuelo del basural y al agua subterránea. Principalmente se definen tres tipos de barreras que en conjunto deben prevenir el traspaso de sustancias nocivas del basural al subsuelo:

• Barrera sustancial (tipo de deshecho)

• Barrera geológica (subsuelo de gran espesor y permeabilidad reducida)

• Barrera técnica (sistema de sellos y control)

Barrera Sustancial

A pesar de que distintos tipos de deshechos cuentan con un distinto riesgo potencial, se distinguen clases de basurales con diferentes necesidades de precaución, mostrado en el listado abajo con los riesgos bajos en el primer lugar y los riesgos más altos enseguida:

(entre los deshechos domésticos e industriales no hay gran diferencia con respecto a su peligro potencial para el agua subterráneo, porque la basura doméstica puede contener cantidades significativas de residuos tóxicos como metales pesados de baterías o disolventes y detergentes orgánicas, por ejemplo)

Barrera Geológica

Las propiedades más importantes que se exige del subsuelo para formar una barrera geológica eficiente son:

Con estas exigencias cumplen sobre todo Arcillas, Rocas arcillosas, Rocas arcillosas-limosas y Suelos arcillosos de gran espesor. Casi todas las rocas contienen fracturas y diaclasas. Estas inhomogeneidades hay que compensarlas con un gran espesor de la roca. La capacidad de las rocas de no dejar pasar sustancias contaminantes al agua subterránea depende de varios factores, por ejemplo del tipo y de la cantidad de minerales arcillosos, de la cantidad de carbonatos, del contenido de compuestos orgánicos y del pH del lixiviado, entre otros. El factor más importante es la capacidad del intercambio de cationes de metales pesadas como Plomo, Cadmio, Cinc, Cobre, Mercurio y Cromo de los minerales arcillosos. Los minerales del grupo de los esmectitas como montmorillonita o bentonita tienen una gran capacidad de intercambio de iones, pero son relativamente inestables en contacto con lixiviados agresivos. Minerales como caolinita y illita no tienen una capacidad de intercambio de iones tan grande pero son más resistentes.

Barrera Técnica

Preparación del subsuelo de un basural:

Los materiales para el sello del basamento pueden ser materiales naturales (por ejemplo minerales de arcilla) o artificiales (por ejemplo geomembranas de polietileno). El mejor resultado con respecto a la seguridad muestra una combinación de materiales naturales y artificiales. Generalmente se coloca encima del subsuelo natural un sello minerálico en varias capas, que finalmente se cubre con una geomembrana. Para recoger el lixiviado del basural se construye una capa de drenaje (gravas con una alta permeabilidad con tubos de drenaje) encima de la membrana. Para mayor seguridad puede ser recomendable, colocar mas de una capa de drenaje, separadas cada vez por una membrana, aunque los costos para el sistema del sello van a subir notablemente en este caso. El esquema para una sistema de sello simple esta mostrado en el siguiente dibujo.

Tapa Superficial de Basurales

Más problemático que la preparación del subsuelo es el sello superficial. Es difícil prevenir -a largo plazo- una infiltración elevada de precipitaciones al basural o un escape lateral de gases o lixiviado. Un ejemplo de un sistema avanzado de un sello superficial muestra el dibujo de abajo.