Análisis hiperespectral de suelos contaminados por hidrocarburos y pesticidas

Abstract

El suelo es un medio en el cual ocurren una gran diversidad de procesos y cuya calidad determina la capacidad de sostener la productividad vegetal y animal, así como conservar o mejorar la calidad del aire o agua. Mantener una buena calidad del suelo, asegura la continuidad de procesos, actividades e interacciones que resultan vitales para el sostenimiento de la vida.

Sin embargo, el desarrollo intensivo de las actividades humanas ha provocado la degradación de los suelos. Entre las causas que influyen en la degradación a nivel mundial están la deforestación, el sobrepastoreo, las prácticas inadecuadas de agricultura y la contaminación originada por las industrias y zonas urbanas (SEMARNAT, 2005). De acuerdo a los informes de Petróleos Mexicanos, desde el año 2001 hasta el 2007, se ha reportado cerca de 1,700 casos de derrames, equivalentes a más de 380,000 barriles de petróleo. Con respecto a los plaguicidas, las fábricas de las sustancias utilizadas son los sitios que potencialmente presentan casos de contaminación, y de acuerdo con datos del INEGI, 72 fábricas elaboran pesticidas en el territorio nacional. En la caracterización de sitios contaminados, el uso de técnicas de percepción remota son herramientas útiles que permiten analizar amplias áreas, en un rango del espectro electromagnético más amplio y en tiempo real, sin tener la restricción de la accesibilidad y, dependiendo del sistema detector, la resolución adecuada para cada estudio particular. Uno de los sistemas de percepción remota de reciente desarrollo son los sistemas hiperespectrales, los cuales, debido a su estructura de bandas de hasta 1 nm, ordenadas de forma continua a través de varios rangos del espectro electromagnético, permite la clasificación más precisa a través de las características espectrales del objeto o superficie de estudio. En este estudio se utilizó un instrumento de alta resolución espectral (espectroradiómetro GER-2600), propiedad del LabSIG del ITESM Campus Monterrey, para la obtención de los datos espectrales de muestras de suelo contaminado con hidrocarburos y pesticidas, con el objetivo de reconocer las diferencias entre muestras y umbrales de detección. Las muestras de hidrocarburos fueron preparadas en laboratorio mientras las de pesticidas fueron proporcionadas por el Laboratorio de Residuos. Se instalaron todos los instrumentos para hacer las mediciones espectrales, previamente preparadas, en un sitio dentro de los campos deportivos del ITESM. Las respuestas espectrales fueron pre-procesadas y posteriormente fueron analizadas por medio de tres algoritmos, el clasificador de ángulo espectral (SAM por sus siglas en inglés), el índice de hidrocarburos (HI) y por medio del análisis de mezclas espectrales (SMA). Los resultados de los análisis indican la posibilidad de clasificar entre suelos limpios y contaminados con ciertos hidrocarburos, siendo el crudo el que se diferencia mejor a concentraciones mayores 100,000 ppm, mientras que la gasolina, a concentraciones menores de 250,000 ppm, presenta dificultades para ser detectada por el instrumento utilizado. Con base a los resultados obtenidos, se concluye que con las características del experimento, el aparato no puede ser utilizado como instrumento de caracterización bajo el criterio de la NOM-138-SEMARNAT/SS-2003.