Efecto de los lixiviados de residuos sólidos en las propiedades geotécnicas de un suelo tropical

Abstract

Debido al alto índice de crecimiento demográfico y la poca disponibilidad de tierra que enfrentan las grandes ciudades, la disposición de residuos sólidos se ha convertido en una problemática constante para las administraciones; adicionalmente, se suma el aumento de las lluvias por largos periodos lo que combinado con prácticas deficientes en la captación de aguas de escorrentía en los rellenos sanitarios, ocasiona una mayor producción de lixiviados en los sitios de disposición. Para estudiar el efecto que pueden generar los lixiviados de residuos sólidos en los suelos tropicales, se caracterizaron geotécnicamente dos muestras de suelo residual del mismo origen, una expuesta al efecto de lixiviados de residuos sólidos por más de 15 años y otra en condiciones naturales (no contaminada), con el objeto de estimar el efecto que genera la presencia de dicho contaminante en las propiedades geotécnicas de un suelo residual. La investigación se realizó mediante una amplia campaña de ensayos de laboratorio para caracterizar las propiedades físicas, químicas, estructurales, mecánicas y mineralógicas de los suelos, que incluyeron determinaciones de la humedad natural, gravedad específica, granulometría combinada (tamizado e hidrómetro), límites de consistencia, clasificación M.C.T., difracción de Rayos X, Microscopía electrónica de barrido, pH y elementos menores (análisis químico), corte directo, compresión inconfinada, consolidación unidimensional, curva de retención de humedad (succión) y pinhole test. Los resultados permitieron establecer que la presencia de los lixiviados de residuos sólidos en la muestra contaminada produjo cambios en las propiedades geotécnicas debido a un aumento en los valores de plasticidad y en el porcentaje de arcilla en la muestra contaminada, diferencias en la clasificación M.C.T. a causa del incremento en la contracción de las muestras contaminadas. Adicionalmente se observó una mayor cantidad de sales minerales por la acción de los lixiviados, aglomeración de las partículas en la muestra contaminada generando un incremento en el índice de vacíos total y una disminución en los parámetros de resistencia verificada en los ensayos de la caracterización mecánica. Finalmente, se pudo establecer que la exposición de la muestra contaminada a los lixiviados durante un periodo de tiempo de más de 15 años genera cambios significativos en sus propiedades físicas, químicas, estructurales, hidro-mecánicas y mineralógicas. En consecuencia, se presenta una degradación del comportamiento geotécnico de los suelos expuestos a contaminantes, lo que debe servir como base para generar conciencia en las autoridades ambientales y una normativa más rígida ante la disposición inadecuada de lixiviados y en general cualquier tipo de contaminantes directamente al sub-suelo.

Abstract: Due to the high population growth faced by large cities, the disposal of solid waste has become a constant problem for the city administration. Not only the amount of waste is increasing, but also the suitable land for its disposal is not largely available. Additionally, the prolonged increased of rainfall results in larger production of leachate at the disposal sites. The objective of this study was to analyse the effect of leachate from solid waste on tropical soils. Two samples of residual soil were characterized in terms of geotechnical properties. One sample was exposed to solid waste leachate for more than 15 years, while the other sample was at natural conditions (not contaminated). The samples were from the same origin, which allow the estimation of the effect of a contaminant on the geotechnical properties of the residual soil. The studied was done through a large set of laboratory tests to determine the physical, chemical, structural, mechanical and mineralogical properties of the soils. The tests included natural moisture, specific gravity, particle size analysis by sieving and hydrometer, consistency limits, MCT classification, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, pH, minor elements (chemical analysis), direct shear, unconfined compression, one-dimensional consolidation, moisture retention curve (suction) and pinhole test. The results showed that the solid waste leachate changed the geotechnical properties of the soil in the contaminated sample. This was observed as an increase of plasticity, higher percentage of clay and differences in the MCT classification; the latter caused by an increase contraction of contaminated samples. The leachates also caused higher levels of minerals in the contaminated sample. Moreover, the contaminated samples showed particle agglomeration, which induced higher rate of total voids and lower values of the strength parameters as seen in the mechanical characterization. Finally, it was established that a long exposure (15 years) of soil to solid waste leachate generates significant changes on the physical, chemical, structural, hydro-mechanical and mineralogical properties. As a consequence, the residual soil shows degradation of its geotechnical behavior. These results should serve as a basis to raise awareness of the environmental authorities and to establish more rigid rules against improper disposal of leachates or any kind of pollutants directly to subsoil