Date post: | 03-Nov-2015 |
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Colegio de PostgraduadosINSTITUTO DE ENSEANZA E INVESTIGACIN AGRCOLA
LA CONTAMINACIN POR HIDROCARBUROSDE LOS SUELOS DE TABASCO
Dr. Joel Zavala Cruz
H. Crdenas, Tabasco Septiembre, 2011EL PROBLEMA
INDUSTRIA PETROLERA
Derrames de petrleoContaminacin por hidrocarburos y metales pesados Salinizacin Retencin de agua Erosin antrpica
Fuentes: Zavala, 1988; Botello,1996; Adams, 1999.
Contaminacin
DEFINICIONESPresencia en el ambiente de uno o mas contaminantes que causedesequilibrio ecolgico.
Contaminante: Materia y energa en cualquiera de sus estados fsicos y formas, que al incorporarse al suelo o cualquier elemento natural, altere o modifique su composicin y condicin natural.
Petrleo
Mezcla compleja de hidrocarburos quecontienen hidrgeno y carbono
Derrame de petrleoDescarga accidental de petrleo crudo que contamina los suelos, sedimentos y aguas
Ley general del equilibrioEcolgico, 2008SUELO
Cuerpo natural compuesto de slidos (minerales y materia orgnica), lquidos, y gases que ocurren sobre la superficie de la tierrasoporta plantas enraizadas (USDA, 2006).
IMPORTANCIA
Suministro de agua y nutrimentos a las plantasFiltro de agua para mantos acuferosSoporte de ecosistemasHbitat para la fauna (meso y micro)
Produccin agrcola, pecuaria y forestalFiltro de efluentes y materiales de desecho
Uso recreativo
(Porta et al., 1999; Murphy, 2007)CRITERIOS PARA LA LIMPIEZA DE SUELOS CONTAMINADOS CONPETRLEO
Pas o estadoHTPmg kg-1 suelo seco
Fuente
Venezuela10000Infante, 1998
Alabama y Kansas, EU100Saval, 1995
Georgia. EU100-500
Arkansas, EU100-1000
Otro1000Li et al., 1997
Mxico1Fracc. Ligera200
NOM-138-SEMARNAT-2003 (2005)
Fracc. Media1200
Fracc Pesada3000
1 Uso agrcola
EFECTO AL SUELO POR HIDROCARBUROS DE PETRLEO
Incremento del contenido de carbono orgnico (materia orgnica) (Al-Sarawi y Massoud, 1998; Martnez y Lpez, 2001)
Disminucin del pH (Li et al., 1997; Riser-Roberts, 1998)
Adsorcin de hidrocarburos por la MOy arcilla (Gupta y Li, 1993; Totshe et al., 1997; Oken y Traina, 1997)
Representacin del desplazamiento de un fluido por dispersin a travs del suelo
Migracin y entrampamiento de gotas de petrleo crudoen poros del suelo (Dragun, 1998)
Retencin o entrampamiento de hidrocarburos en los poros si el suelo tiene bajo contenido de humedad (Fine et al., 1997)
Formacin de macroagregados (Li et al.,1997)
Contenido de queroseno (KRC) en suelos como una funcin de los contenidos de arcilla y humedad (Fine y Yaron, 1993, Cit. Por Fine et al., 1997)
Repelencia al agua: Menor retencin y mayor infiltracin al subsuelo (Li et al., 1997; Adams et al., 2008)
Impacto en la microfauna y fauna del suelo (Segal y Mancinelli, 1987)
Incremento del contenido de metales pesados (Ni, V) (Al-Sarawi y Massoud, 1998; Domnguez et al., 2002)RASGOS MICROMORFOLGICOS EN BARRIALES (GLEYSOLES) DELCAMPO PETROLERO SAMARIA
(Gutirrez y Zavala, 2001)
a b
Rasgos hidromrficos de Fe: a) hipo revestimientos en las caras de los agregados, b) hipo revestimientos alrededor de un poro canal
c
Rasgos en el suelo formados por hidrocarburos impregnados en la pared de un poro canal
Rellenos de excrementos
EFECTOS EN PLANTAS POR HIDROCARBUROS DE PETRLEO
Efectos adversos dependiendo de la especie de planta, tipo y concentracin de petrleo y propiedades del suelo
Muerte de la planta
Reduccin en la germinacin de las semillas y el desarrollo de la planta (altura, rendimiento de biomasa) (Udo y Fayemi, 1975; Chaineau et al., 1997; Li et al., 1997)
Elongacin de las races si los contenidos de HTP >20 000 mg kg-1 (Li et al., 1997)Efecto en el ser humano?
INDUSTRIA PETROLERA EN TABASCO
Tabasco: Segundo productor de petrleo en Mxico
Campos petroleros: 60
Pozos petroleros: 7000
Oleodctos: cientos de km
Regiones geomorfolgicas de Tabasco
Zavala y Ortz, 2011
Suelos de la zona petrolera de Tabasco Palma-Lpez et al., 2007Suelos representativos de la zona petrolera de Tabasco
Gleysol Histosol
Solonchak
Arenosol AcrisolCAUSA DE LA CONTAMINACIN POR HIDROCARBUROS EN TABASCO ROTURA DE OLEODUCTOSDESCARGA DE AGUAS RESIDUALES CON HIDROCARBUROS Y SALES
Unidad Petroqumica La VentaDESBORDAMIENTO DE PRESAS DURANTE INUNDACIONES
Des bordam iento de pres as de pozos petroleros en el cam po Blas illo (Trujillo et al ., 1989)
Pres as no inundadasPres as inundadasDESCONTROL DE POZOS PETROLEROS
Campo Snchez Magallanes Campo Cinco Presidentes
Diseo inadecuado de presas de contencin de contaminantes
Quemadores eninstalaciones petrolerasAVANCES EN LA INVESTIGACIN SOBRE CONTAMINACIN PORHIDROCARBUROS EN TABASCO
1. ESTUDIOS SOBRE DERRAMES DE PETRLEO
1991 1999Campos petroleros Cinco Presidentes, Rodador y La Venta Norte
Orgen de los derrames de petrleo en los campos petroleros Cinco Presidentes, Rodador y La Venta Norte (Palma et al ., 1999)
3.8% 3.8%
7.7%
Rotura de ducto Decarga de batera QuemadorFuga pozo
Total de derrames= 52Total: 53 derrames84.6%
Derram es de petrleo por s uelo (Garca et al.,2006)
Nmero de derrames6050403020100His tos ol Gleys ol Antros ol
Suelo
Derrames de petrleo por uso del suelo y vegetacin (Garca et al., 2006)
Manglar
Grasas y aceites en suelos con derrames de petrleo(Palma te al., 1999)
250000
Pas tizal
Matorral
200000
150000
12 derrames
Vegetacin hidrfitaSelva baja
OtroTotal: 53 derrames
100000
50000
Grasas y aceites (mg kg-1)0
Reciente Intemperizado Muy intemperizado
Petrleo
Testigo
Derrames de petrleo en Tabasco
180
160
Estado de Tabasco
Activo Cinco Presidentes
3 5 62 8
Derrames de petrleo140
120
100
80
60
40
20
4 01993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
Ao
17
Fuente: Garca-Hernndez y Garca, 20032. HIDROCARBUROS TOTALES DEL PETRLEO (HTP)
Activo Cinco Presidentes
(Zavala et al., 2005)
HTP en suelos con derrames de petrleo en el Activo CincoPresidentes
en Acris olPas to hum idicola
Pas to Alem an e 1
en AntrosolPasto humidicola
Antrosol Acrisol Gleysol 1
15000
10000a
a DSH0.05 =3801
20000
a
HTP (mg kg -1)15000
a10000
DSH0.05 =6195
15000 a
10000
n Gleys olDSH0.05 =11360a a
a
5000
5000
5000
b b0Centro Orilla Manchado TestigoZona
0 b b
Pas tos EgiptoCentro Orilla Manchado Tes tigoZona
HTP (mg kg -1)0Centro Orilla Manchado Tes tigoZona
15000
Pas to Egipto
Gleysol 2 Histosol15000
HPT (mg kg -1)10000a
en Gleys ol2DSH0.05 =6332
HPT (mg kg -1)10000a
DSH0.05 =11283
en His tos ola
a a
5000
5000
b b b 0Centro Orilla Manchado Tes tigoZona
0Centro Orilla Manchado Tes tigoZona
HTP (mg kg -1)
Zavala et al., 2005HTP en suelos del Activo Cinco Presidentes, Tabasco
120000
Histosol sdicoa100000
80000
70000 a
60000
50000
HTP mg kg-140000
Histosol fbrico
450000 a400000
350000
300000
250000
Solonchak
60000
40000
20000
0
30000
20000
0
200000
HTP mg kg-1b 150000b b 100000
50000
0
b b bDerrame Orilla campo Desembocadura
Derrame Orilla campo Desembocadura Testigo
Derrame Orilla campo Desembocadura Testigo
7000
6000
HTP mg kg-15000
Gleysol
4000
3500
3000
Arenosol
no son estadsticamente diferentes (Tukey, p=
4000
2500
3000
2000
1000
0
HTP mg kg-12000
1500b 1000 bb b 500 b b0Derrame Orilla campo Desembocadura Testigo
Derrame Orilla campo Desembocadura Testigo
HTP mg kg-1
Hernndez, 2009
Lnea 1 Manejo Sustentable de Recursos Naturales
HTP en un transecto de Gleysoles al sur de la Petroqumica La Venta,Huimanguillo, Tabasco
Vazquez, 20113. HIDROCARBUROS AROMTICOS POLINUCLEARES (HAP)
Vida media para la biodegradacin de HAP
Compuesto aromtico Peso molecular Vida media (semanas)Naftaleno 128 2.4-4.4Fenantreno 178 4-182-Metilnaftaleno 142 14-20Pireno 202 34-903-Metilcholantreno 226 87-200Benzo(a)pireno 252 200-300
Fuente: Rosemberg y Ron (1996).
HAP
2500 a
2000
sig. < 0.01
HAP en Vertisoles y Fluvisoles de campos petroleros Crdenas y Paredn, Tabasco(Zavala et al., 1994)
1500
1000
500 b
Contenidos > 200 mg kg-1b0
Presa 50 m 100 m
requieren remediacin, de acuerdoestndares europeos (Mueller et al., 1996)
mg kg-1Distancia
Sitios de muestreo: 16 pozos petroleros
HAP en tierras del campo petrolero Samaria
30 40
3525
30
20
HAP mg kg-125
15 20
1510
10
55
0Alta Media Baja TestigoDensidad de pozos petroleros
0Alta Media Baja TestigoDensidad de pozos petroleros
HAP mg kg-1Barrial (Gleysol Mlico)
Contenidos > 200 mg kg-1 requieren remediacin, de acuerdo estndares europeos (Mueller et al., 1996)
Arenilla (Fluvisol Calcrico)
Zavala et al., 2003HAP con potencial carcinognico en tierras del campo petrolero Samaria, Tabasco
Zavala et al. 2003
Compuesto HAPmg kg-1
Densidad de pozospetroleros
Alta Medi a
Baja Testi go
CompuestoHAPmg kg-1Densidad de pozospetrolerosAltaMedi aBajaTesti goBenzo(a)antraceno0.20.10.03.4Criseno0.218.41.10.2Benzo(k)fluoranteno0.00.10.20.1Benzo(a)pireno0.30.20.10.0Dibenzo(a,h)perileno2.11.90.20.0Indeno(1,2,3-cd)pireno0.10.50.10.0Benzo(a)antraceno 1.2 8.4 0.1 0.2
Criseno 0.4 1.2 0.2 0.2
Benzo(k)fluoranteno 0.7 0.4 0.3 0.1
Benzo(a)pireno 0.5 0.7 0.4 1.3
Dibenzo(a,h)perileno 1.5 2.3 1.7 1.0
Indeno(1,2,3-cd)pireno 0.2 0.7 0.5 0.3
Barrial Arenilla
Nota: color azul indica que se requiere investigacin, de acuerdo a estndares europeos (Mueller et al., 1996)HAP en suelos de campos petroleros Cinco Presidentes, Radador y La Venta
ZnNorte, Tabasco
400
500
400
300
200
100
0
350
300
-1250
mg kg200
150
100
50
)HAP (mg kg-1
VDerrame 500 m 6000 m 0
NiDistancia
Contenidos > 200 mg kg-1 requieren remediacin, de acuerdo a estndares europeos(Mueller et al., 1996)
Fuente: Palma-Lpez et al., 1999; Garca et al., 2006ZONAS DE CONTAMINACIN POR HIDROCARBUROS EN LOS CAMPOS PETROLEROS CINCO PRESIDENTES, RODADOR Y LA VENTA NORTE (Garca et al., 2006)4. Hidrocarburos en el perfil del suelo
SueloProf.TexturaNaCEHTP
cmMeq L-1dS m-1Mg kg-1
Sin petrleo(Gleysol histico-orthiutrico(abrptico))0-18/20Migajn limosa11.73.798
18/20-38/43Arcillo limosa1.51.9100
38/43-43/46Migajn limosa0.00.0141
43/46-70Migajn arcillosa1.21.359
Contaminacin reciente (Gleysol hstico-dstrico (abrptico))0-20/25Limosa25.44.9115211
20/25-24/36Arcillo limosa9.51.9171
24/36-31/53Arcillo limosa14.01.298
31/53-63/82Arcillo limosa14.11.267
63/82-98Arcillo limosa0.01.775
Contaminacin crnica (Gleysol hstico-sdico (abrptico))34-25Migajn limosa140.018.69110
25-17NENENE322841
17-0Migajn limosa80.012.41978
0-15Limosa204.018.51106
15-36Arcillo limosa184.018.579
36-65Arcillo limosa177.018.552
Fuente: Rivera, 2001Materiales de origen antrpico en suelos del activo Cinco Presidentes
SueloProfun-didadMaterialConsistenciaHTPPastoObservaciones
cmMg kg-1
ATordy0-97AntrpicoMuy friable