EVALUACIÓN DE EVALUACIÓN DE CONTAMINANTES EN SUELOCONTAMINANTES EN SUELO

Acciones correctivasAcciones correctivas: secuencia de acciones que incluyen : secuencia de acciones que incluyen evaluación de sitio, acciones de remediación interinas, acciones de evaluación de sitio, acciones de remediación interinas, acciones de remediación, operación y mantenimiento de equipos, monitoreo remediación, operación y mantenimiento de equipos, monitoreo del progreso, terminación de la acción de remediacióndel progreso, terminación de la acción de remediación

Definiciones previas - TerminologíaDefiniciones previas - Terminología

Acciones de remediaciónAcciones de remediación: actividades que conducen a la : actividades que conducen a la protección de la salud humana, la seguridad y el ambiente.protección de la salud humana, la seguridad y el ambiente.

SitioSitio: área definida por la extensión de migración de : área definida por la extensión de migración de contaminante(s) de interéscontaminante(s) de interés            ReceptoresReceptores: personas, estructuras, utilidades y agua superficial : personas, estructuras, utilidades y agua superficial que son o pueden ser afectados adversamente por una liberaciónque son o pueden ser afectados adversamente por una liberación

Evaluación de sitioEvaluación de sitio: evaluación de las características de la : evaluación de las características de la geología subsuperficial, hidrogeología y superficie para geología subsuperficial, hidrogeología y superficie para determinar si una liberación de sustancias contaminantes ha determinar si una liberación de sustancias contaminantes ha ocurrido, el nivel de contaminante(s) de interés y de la extensión ocurrido, el nivel de contaminante(s) de interés y de la extensión de la migración de contaminante(s) de interés.    de la migración de contaminante(s) de interés.    

Clasificación de sitioClasificación de sitio: la evaluación cualitativa de un sitio : la evaluación cualitativa de un sitio basada en información conocida o disponible para identificar la basada en información conocida o disponible para identificar la necesidad de acciones de remediación interinas y posterior necesidad de acciones de remediación interinas y posterior obtención de información.obtención de información.

Vías de exposiciónVías de exposición: el curso de un contaminante(s) desde la : el curso de un contaminante(s) desde la fuente de generación hasta el organismo expuesto. Una vía (o fuente de generación hasta el organismo expuesto. Una vía (o senda) de exposición describe un único mecanismo por el cual un senda) de exposición describe un único mecanismo por el cual un individuo o una población es expuesta a contaminante(s) de individuo o una población es expuesta a contaminante(s) de interés originados en un sitio. Cada vía de exposición incluye una interés originados en un sitio. Cada vía de exposición incluye una fuente, un punto de exposición, y una ruta de exposición.      fuente, un punto de exposición, y una ruta de exposición.     

Rutas de exposiciónRutas de exposición: la manera por la cual un contaminante(s) : la manera por la cual un contaminante(s) de interés toma contacto con un organismo (por ejemplo, de interés toma contacto con un organismo (por ejemplo, ingestión, inhalación o contacto dérmico)ingestión, inhalación o contacto dérmico)

Definiciones previas – Terminología Definiciones previas – Terminología (continuación)(continuación)

La guía cubre una aproximación general para planificarLa guía cubre una aproximación general para planificarinvestigación de campo útil para cualquier tipo deinvestigación de campo útil para cualquier tipo deinvestigación ambientalinvestigación ambiental

La extensión de la caracterización y los métodos usadosLa extensión de la caracterización y los métodos usadosserán determinados por los objetivos ambientales yserán determinados por los objetivos ambientales yla calidad de datos requeridos por la investigaciónla calidad de datos requeridos por la investigación

La guía focaliza sobre métodos de campo paraLa guía focaliza sobre métodos de campo paradeterminar características de sitio y colección dedeterminar características de sitio y colección demuestras para determinaciones físicas y químicasmuestras para determinaciones físicas y químicas

La guía se refiere a los métodos ASTM por los cualesLa guía se refiere a los métodos ASTM por los cualeslas condiciones de suelo, roca, zona vadosa y agualas condiciones de suelo, roca, zona vadosa y aguasubterránea pueden ser determinadassubterránea pueden ser determinadas

ASTM D 5730-98 ASTM D 5730-98 Caracterización de sitios con propósitos ambientales Con énfasis en suelo, roca, zona vadosa agua subterráneaCon énfasis en suelo, roca, zona vadosa agua subterránea

Significado y usoSignificado y uso

Provee una aproximación general a la Provee una aproximación general a la caracterización ambiental de sitioscaracterización ambiental de sitios

Determina condiciones de línea base Determina condiciones de línea base (geoquímica, hidrogeología, microbiología, (geoquímica, hidrogeología, microbiología, mineralogía y calidad de agua)mineralogía y calidad de agua)

Evaluación de la adecuabilidad del sitio para Evaluación de la adecuabilidad del sitio para uso futurouso futuro

Protección de la calidad del sitio de efectos Protección de la calidad del sitio de efectos detrimentalesdetrimentales

Evaluación de la contaminación para Evaluación de la contaminación para determinar “conformidad”, riesgo y determinar “conformidad”, riesgo y responsabilidad de remediaciónresponsabilidad de remediación

Evaluación de sitioEvaluación de sitio

ClasificaciónClasificación

Respuesta IncicialRespuesta Incicial

Evaluación Tier 1Evaluación Tier 1

Evaluación Tier 2Evaluación Tier 2

Evaluación Tier 3Evaluación Tier 3

RemediaciónRemediación Monitoreo de confianzaMonitoreo de confianza

No acciones posterioresNo acciones posteriores

RBCARBCAASTM E 1739-95ASTM E 1739-95

El “evaluador” es requerido a identificar: El “evaluador” es requerido a identificar:

• fuente de los compuestos químicos de riesgofuente de los compuestos químicos de riesgo

• receptores humanos y ambientales (trabajadores,receptores humanos y ambientales (trabajadores, residentes, cuerpos de agua, ...)residentes, cuerpos de agua, ...)

• vías de transporte potencialmente significantesvías de transporte potencialmente significantes (flujo de agua subterránea, dispersión atmosférica,...)(flujo de agua subterránea, dispersión atmosférica,...)

Fuente Fuente Fuente Fuente ReceptoresReceptoresReceptoresReceptoresVías de transporteVías de transporteVías de transporteVías de transporte

Rutas de ingreso de contaminantes

Ingesta de vegetales

Toma de agua

Inhalación

Vapores del suelo

Absorciónpor piel

Revisión de registrosRevisión de registroshistóricos de las actividadeshistóricos de las actividadesdel sitio y liberaciones pasadasdel sitio y liberaciones pasadas

Identificación de contaminante(s)Identificación de contaminante(s)de interésde interés

ASTM E 1739-95

Localización de las principalesLocalización de las principalesfuentes de contaminaciónfuentes de contaminación

Localización de concentraciónLocalización de concentraciónmáxima de contaminantes demáxima de contaminantes deinterésinterés

Localización de receptoresLocalización de receptoreshumanos y ambientaleshumanos y ambientales

Identificación de vías deIdentificación de vías detransporte y exposicióntransporte y exposiciónsignificativassignificativas

viento

Determinación del uso Determinación del uso corriente y futuro del sitiocorriente y futuro del sitio

Determinación de la Determinación de la hidrogeología y geologíahidrogeología y geologíaregionalregional

Acciones de respuesta inicial

Clasificación 1Evacuación de ocupantesEvacuación de la vecindadPrevención de migración de productos Instalación de barrerasRestricción del áreaRemoción de las fuentes

Clasificación 2Evaluar potencialidad de migración de vaporesRemoción de suelo, restricción de áreaMonitoreo del agua subterráneaMedidas de contenciónEvaluación de la magnitud e impacto de la descarga

Clasificación 3Monitoreo de agua subterráneaDeterminar la potencial migraciónde contaminantesMonitoreo de la pluma de contaminaciónEvaluación de potencial atenuaciónnaturalInvestigar impacto en hábitat sensible

Clasificación 4Monitoreo de agua subterránea yevaluación del efecto de la atenuaciónNatural en la pluma de contaminaciónMonitoreo de agua subterránea yevaluación del efecto de la AtenuaciónNatural en el percolado

TOMA DE MUESTRAS

M

MM

MMMM

MMMM

MMMM

La selección del equipo de muestreo requiere de un minucioso conocimiento del área que se va a investigar y sobre el uso del equipo disponible

Existen diferentes tipos de muestreadores: cucharones, perforadores manuales, muestreadores de percusión, muestreadores de grano o tubo partido, entre otros.

Una vez utilizado el equipo de muestreo, es necesario considerar su descontaminación con el propósito de evitar interferencias.

En la selección del recipiente debe tomarse en cuenta la compatibilidad del contenedor y el material que se está muestreando. Es necesario evitar que ambos puedan reaccionar.

El recipiente debe ser resistente y sin fugas, para evitar que la concentración de los constituyentes de la muestra colectada se altere. Se recomienda utilizar frascos de boca ancha..

ESTRATEGIAS Y TECNICAS DE MUESTREOESTRATEGIAS Y TECNICAS DE MUESTREOFuente: EPA/600/R-92/128 – July 1992.- United States-Environmental Protection Agency

EPA/600/R-92/128

Muestreo y análisis para PCBs Muestreo y análisis para PCBs (Barth et al, 1989)(Barth et al, 1989)Muestreo y análisis para PCBs Muestreo y análisis para PCBs (Barth et al, 1989)(Barth et al, 1989)

Toma de muestraToma de muestra

Después de la toma de muestraDespués de la toma de muestra

LaboratorioLaboratorio

0% 50% 100%

1

El Sistema Suelo

Para los científicos: material mineral no consolidado sobre la superficie inmediata de la tierra que ha estado sujeto e influenciado por factores genéticos y ambientales.

Para los ingenieros: masa superficial y subsuperficial del manto noconsolidado de roca intemperisada y material suelto.

Transformación Retención Movimiento

ArcillaMateria orgánicaTexturaPermeabilidadpHEhCIC

Muestreo agrícola Muestreo ambiental

•Variabilidad espacial relevante•Tipos de contaminantes y rutas de migración

Una de las características clave del suelo es su extrema variabilidad

La variación de las propiedades del suelo influyen marcadamente en elmovimiento del agua y de los contaminantes

Las propiedades del suelo varían no solamente de una locación a otrasino también entre horizontes de un mismo perfil

La magnitud de error de muestreo entre capas de suelo tiende a sermenor que la magnitud de error de muestreo en dirección horizontal

Variabilidad del suelo

La variación inherente a la colección de datos en un muestreo de suelosdebe ser tomada en consideración durante el diseño del plan de muestreo

Precisión y exactitudPrecisión y exactitud

PrecisiónPrecisión es una medida de la reproducibilidad de la medición para una es una medida de la reproducibilidad de la medición para una condición particular del suelo o constituyente. condición particular del suelo o constituyente.

ExactitudExactitud es lo correcta que es la medición. La Precisión es lo correcta que es la medición. La Precisión es controlada es controlada por la etapa en la cadena de muestreo con mayor error. por la etapa en la cadena de muestreo con mayor error. Cuando la Cuando la diferencia entre el background y el nivel de acción es pequeño es diferencia entre el background y el nivel de acción es pequeño es necesario cumplir con estándares de precisión rigurososnecesario cumplir con estándares de precisión rigurosos

Submuestras (muestreo en dos etapas)Una muestra de suelo es reducida a porciones más pequeñas paraanálisis químicos

Ligget et al. (1984) define el submuestreo como la secuencia de etapas por medio de las cuales se extracta desde una muestra de material una submuestra de tamaño adecuado para análisis

Hay tres etapas involucradas en arribar a una concentración promediode un material como el suelo: muestreo, submuestreo y análisis

La variabilidad en muestras tomadas para evaluar químicos que nocambian con el procedimiento de muestreo (tales como metales uorgánicos no volátiles) puede ser reducida analizando un númerode pequeñas submuestras

Para evaluar químicos volátiles puede ser necesario tomar un númerode pequeñas muestras y analizar cada una de ellas

Muestra compuesta

Un muestra homogenizada formada por un número de incrementos de material o por diferentes muestras colectadas desde un bloc de suelo exhibe una varianza menorEl uso de muestras compuestas es recomendado como medio de reducirel costo de muestreo de un sitio particularLas muestras compuestas provee un medio de evaluación rápida de un área que necesita un posterior muestreado

La muestra compuesta es recomendada para situaciones en las cualesel costo del análisis es alto en comparación con el coso del muestreo

Doble muestreo El doble muestreo hace uso del muestreo de un área en fasesEs recomendado cuando existe escasa o nula información sobre el sitioProvee información para desarrollar un plan de muestreo más focalizado La técnica del doble muestreo también es usada como método rápido de screening de un gran número de suelos

Homogeneización

La homogeneización no es un concepto estadístico; sin embargo es usadopara controlar la varianza dentro de una muestra

Pitard (1989) puntualiza que la homogeneidad es realmente un casolímite que raramente es encontrado

Muestreo aleatorio

En el muestreo aleatorio cada punto de la muestra dentro del sitio debetener igual oportunidad de ser seleccionado

Principales tipos de muestreoPrincipales tipos de muestreo Estudio de grandes áreas (superficie)Estudio de grandes áreas (superficie) Estudio de grandes áreas (profundidad)Estudio de grandes áreas (profundidad) Estudio de áreas localizadas (superficie)Estudio de áreas localizadas (superficie) Estudio de plumas localizadas (profundidad)Estudio de plumas localizadas (profundidad) Estudios de investigación especialesEstudios de investigación especiales

Información históricaInformación históricaHistoria del uso del áreaHistoria del uso del áreaPatrones históricos de drenajePatrones históricos de drenajeFlujo de agua subterráneaFlujo de agua subterráneaProblemas ambientales y de saludProblemas ambientales y de salud asociados con el área en estudioasociados con el área en estudio

Información históricaInformación históricaHistoria del uso del áreaHistoria del uso del áreaPatrones históricos de drenajePatrones históricos de drenajeFlujo de agua subterráneaFlujo de agua subterráneaProblemas ambientales y de saludProblemas ambientales y de salud asociados con el área en estudioasociados con el área en estudio

Información geológicaInformación geológicaNaturaleza del sueloNaturaleza del sueloDirección de flujo de agua subterráneaDirección de flujo de agua subterráneaFuentes de recargaFuentes de recarga

Información geológicaInformación geológicaNaturaleza del sueloNaturaleza del sueloDirección de flujo de agua subterráneaDirección de flujo de agua subterráneaFuentes de recargaFuentes de recarga

Información del sueloInformación del suelo

Propiedades del sueloPropiedades del sueloComposición químicaComposición químicaMateria orgánicaMateria orgánicaVelocidad de percolaciónVelocidad de percolaciónArcillaArcilla

Información del sueloInformación del suelo

Propiedades del sueloPropiedades del sueloComposición químicaComposición químicaMateria orgánicaMateria orgánicaVelocidad de percolaciónVelocidad de percolaciónArcillaArcilla

Las características geológicas del área son Las características geológicas del área son importantes no solo para determinar las rutas de importantes no solo para determinar las rutas de migración de contaminantes en suelo sino migración de contaminantes en suelo sino también como para intentar estratificar el área también como para intentar estratificar el área en tipos de suelo homogéneosen tipos de suelo homogéneos

Las características geológicas del área son Las características geológicas del área son importantes no solo para determinar las rutas de importantes no solo para determinar las rutas de migración de contaminantes en suelo sino migración de contaminantes en suelo sino también como para intentar estratificar el área también como para intentar estratificar el área en tipos de suelo homogéneosen tipos de suelo homogéneos

Estudios AmbientalesPueden proveer elementos claves para preparar un plan de estudio viable Estudios de casos legalesCuando una acción legal está pendiente sobre una locación particular, la información suele estar disponible a través de diversos canales

Imágenes aéreas o satelitalesSon útiles para determinar el impacto de contaminación y para identificar rutas y efectos de la migraciónModelo conceptualEl modelo deberá ser considerado solo una herramienta para focalizar el diseño de muestreo y reducir los errores inherentes al mismo

Diseño de muestreoDiseño de muestreo

MMuestreo aleatorio simple.uestreo aleatorio simple.Para aquellas situaciones donde hay inadecuada información Para aquellas situaciones donde hay inadecuada información para desarrollar un modelo conceptual para un sitio.para desarrollar un modelo conceptual para un sitio.

MMuestreo aleatorio estratificadouestreo aleatorio estratificadoSi se conoce previamente el área de muestreo y existen datos Si se conoce previamente el área de muestreo y existen datos de background del lugar, entonces esta información puede ser de background del lugar, entonces esta información puede ser combinada con información del comportamiento del combinada con información del comportamiento del contaminante para reducir en número de muestras necesarias contaminante para reducir en número de muestras necesarias para una obtener una determinada precisión. Esta técnica para una obtener una determinada precisión. Esta técnica estadística es denominada estratificación, estadística es denominada estratificación, muestreo aleatorio muestreo aleatorio estratificadoestratificado y se basa en el concepto de que factores y se basa en el concepto de que factores ambientales juegan un rol principal en la concentración de ambientales juegan un rol principal en la concentración de contaminantes en determinadas locaciones.contaminantes en determinadas locaciones.

Muestreo sistemáticoMuestreo sistemáticoCCconsiste en la colección de muestras en patrones regulares consiste en la colección de muestras en patrones regulares sobre el área en investigación. El punto de partida es localizado sobre el área en investigación. El punto de partida es localizado por un proceso aleatorio. Las muestras son colectadas a por un proceso aleatorio. Las muestras son colectadas a intervalos regulares en una o más direcciones. intervalos regulares en una o más direcciones.

ASTM D 4700 - 91 (REAPPROVED 1998)STANDAR GUIDE FOR SOIL SAMPLING FROM VADOSE ZONE

Procedimientos para obtener muestras de la zona no saturadadel suelo

Las muestras son colectadas por diversas razones:

•Descripción estratigráfica•Pruebas de conductividad eléctrica•Medición de contenido de humedad•Construcción de curvas de liberación de humedad•Pruebas geotécnicas•Análisis de gases del suelo•Extracción de microorganismos•Análisis químicos

Equipos y aparatos

*Plan de muestreo*Mapas *Equipo de seguridad especificado en el plan de salud y seguridad*Brújula*Cinta métrica*Estacas o banderillas*Cámara fotográfica*Recipiente para mezclado de acero inoxidable, plástico o acero.*Recipientes de plástico (PVC, Polipropileno, PET, o teflón), acero inoxidable o vidrio con tapas con cierre hermético.*Bolsas plásticas de PVC, Polipropileno, o Tedlar *Etiquetas*Formularios de cadena de custodia*Formularios para datos de campo o cuaderno de campo*Refrigerantes o hielo*Equipo y materiales para descontaminación de muestras*Lona o cubiertas plásticas*Pala, espátula, cucharas, de acero y/o plástico*Taladro para suelo*Perforador tipo tornillo*Varillas de extensión*Manivela en T*Tubo muestreador de pared delgada*Accesorios para la herramienta tomamuestra

Cromatografía

Sirve básicamente para separar los componentes de una mezcla de sustancias e identificarlos con estándares adecuados. Se ponen en contacto dos fases inmiscibles, una fase móvil y la otra estacionaria. Al final del proceso, se obtiene cada uno de los componentes de la muestra en orden creciente de interacción con la fase estacionaria.

Para el análisis de hidrocarburos la cromatografía mas apropiada es la de gases acoplada a masa, pues con ella se cuantifican los compuestos orgánicos volátiles en diferentes tipos de matrices sólidas y en agua.

Ej. método 8260 se basa en el procedimiento de purga y trampa con cromatografía de gases acoplada a masas (CG/EM). Esta técnica es de gran utilidad para la caracterización de compuestos específicos, por ejemplo, benceno, tolueno, etilbenceno, xileno y muchos otros compuestos volátiles más, como los hidrocarburos halogenados

Principales tipos de análisis instrumentales

Espectroscopía de infrarrojo

Ha sido la técnica instrumental más utilizada para la determinación de las estructuras de los compuestos orgánicos. Se basa en el hecho de que una molécula vibra constantemente, sus enlaces se alargan y contraen como resortes, pueden tener movimiento de tijera y de giro. La absorción de la luz infrarroja produce cambios en los estados vibracionales de energía. Entre las ventajas del infrarrojo están la rapidez en cuanto a la preparación de la muestra, lectura y evaluación; también se requiere de poca cantidad de la misma.Estas técnicas son de mayor utilidad con productos puros. Cuando se trata de mezclas, su uso es más limitado, su interpretación requiere de gran experiencia y del uso de diferentes sustancias tipo, por lo que solo se recomienda para la determinación de los Hidrocarburos Totales Recuperables de Petróleo. Ej. método 418.1 de la EPA, y sus equivalentes, utilizan la técnica de infrarrojo para la medición de hidrocarburos de petróleo. Aunque también puede aplicarse para la medición de combustibles ligeros, no se recomienda para estos casos, debido a que se puede perder cerca de la mitad de cualquier gasolina presente durante la manipulación en la extracción.

Espectrofotometría de Absorción AtómicaEspectrofotometría de Absorción Atómica  Es una técnica selectiva y sensible que puede determinar Es una técnica selectiva y sensible que puede determinar cerca de 70 elementos que se encuentran como cerca de 70 elementos que se encuentran como componentes menores o traza en la muestra (en componentes menores o traza en la muestra (en concentraciones de hasta partes por millón). La muestra concentraciones de hasta partes por millón). La muestra se introduce por un capilar para hacerla llegar a una se introduce por un capilar para hacerla llegar a una flama donde se evapora el disolvente, se disocia la sal y flama donde se evapora el disolvente, se disocia la sal y el elemento se reduce al estado basal, quedando apto el elemento se reduce al estado basal, quedando apto para absorber la energía de determinada longitud de para absorber la energía de determinada longitud de onda que proporciona, generalmente, una lámpara de onda que proporciona, generalmente, una lámpara de cátodo hueco.cátodo hueco.

Existen diversas técnicas para medir concentración de TPH en ambienteTPH es la concentración total de hidrocarburos extractado y medidos por un método particular

TPH no provee información adecuada para investigar sitios o para establecer criterios de limpieza

TPH generalmente no mide todos los hidrocarburos presentes

TPH no indica el nivel de riesgo asociado con la contaminación

TPH CRITERIA WORKING GROUP

Analysis of petroleum hydrocarbon in environmental media

Total Petroleum Hydrocarbon Criteria Working GroupMarch 1998, US. Edited by W Weisman. Air Force Research Laboratory. Operational Toxicology Branch

TPH y riesgo•TPH no puede ser usado para una estimación cuantitativa de riesgo•La misma concentración de TPH puede representar diferentes composiciones y diferente riesgo para la salud humana y el ambiente

TPH es útil en tres sentidos:• determinar si existe un problema de contaminación• evaluar la severidad d la contaminación• seguir el progreso de un proceso de biorremediación

•La elección de un método específico deberá estar basadaen la compatibilidad con el tipo particular de contaminacióna ser medida.•La elección puede depender de los requerimientosregulatorios para el tipo de contaminantes sospechadosde estar presentes

Tipos de métodos analíticosTipos de métodos analíticos

Métodos que miden concentración de TPHMétodos que miden concentración de TPH

Métodos que miden concentración de tipos de Métodos que miden concentración de tipos de grupos de petróleogrupos de petróleo

Métodos que miden concentración de constituyentesMétodos que miden concentración de constituyentesindividualesindividuales

Un único número representa la concentración combinada de todosUn único número representa la concentración combinada de todosLos hidrocarburos de petróleo en una muestraLos hidrocarburos de petróleo en una muestra

Separa y cuantifica distintas categoría de hidrocarburos: saturados, aromáticos ySepara y cuantifica distintas categoría de hidrocarburos: saturados, aromáticos ypolares/resinaspolares/resinas

Cuantifica concentraciones específicas de compuestos específicos: Benzeno,Cuantifica concentraciones específicas de compuestos específicos: Benzeno,Tolueno, Xilenos, …Tolueno, Xilenos, …

Etapas:Etapas:

Colección-preservaciónColección-preservación ExtracciónExtracción

ConcentraciónConcentración MediciónMedición

Proceso analíticodesde la recolección de la muestra hasta la medición.

Aunque los tres métodos miden diferentes categorías dehidrocarburos de petróleo, hay una serie de etapas queson comunes al proceso analítico de todos los métodos.

General summary of analytical General summary of analytical methods for TPH measurementsmethods for TPH measurements

General summary of analytical General summary of analytical methods for TPH measurementsmethods for TPH measurements

Methods nameMethods name Published methodsPublished methods

GCGC-Based TPH methods-Based TPH methods EPA 8015BEPA 8015B

IRIR Based TPH methods Based TPH methods EPA 418.1EPA 418.1

GravimetricGravimetric TPH methods TPH methods EPA 9071EPA 9071

ImmunoassayImmunoassay TPH TPH methodsmethods

EPA 4030EPA 4030

Determinación de HTP Discriminado por Fracciones.

El método HTP discriminado por fracciones es un método apropiado para la determinación de hidrocarburos en el rango que va de C6 a C28.

El TPHCWG Method se basa en el comportamiento ambiental esperado de los constituyentes del petróleo. Estas divisiones o clasificaciones de hidrocarburos por fracciones simplifican los modelos ambientales necesarios para valorar el riesgo a la salud humana por exposiciones a la contaminación con petróleo.

Los constituyentes del petróleo son divididos en fracciones de compuestos alifáticos y aromáticos y luego son subdivididos de acuerdo a la clase química a que pertenecen y a su temperatura de ebullición.

La identificación y cuantificación de fracciones alifáticas y aromáticas permite identificar productos del petróleo, evaluar la intemperización producida y evaluar el riesgo a la salud humana por la exposición a compuestos no cancerígenos. El riesgo de exposición a compuestos cancerígenos es evaluado independientemente, utilizando la concentración de constituyentes individuales del petróleo considerados cancerígenos como el Benceno y diversos hidrocarburos aromáticos policíclicos.

Metodología analítica TPHWG:

Este método se ha diseñado para caracterizar hidrocarburos del petróleo entre C6 y C28 como una serie de fracciones de hidrocarburos alifáticos y aromáticos derivados del petróleo.

El método de separación se basa en la norma SW –846 EPA Method 3611 (Limpieza y separación de los residuos empetrolados en columna de alúmina) y la limpieza del extracto según la norma SW – 846 EPA Method 3630 (limpieza con sílica gel).

Las fracciones de hidrocarburos alifáticos y aromáticos son analizados separadamente por cromatografía gaseosa y cuantificados por la suma de señales que producen una serie de rangos específicos de carbonos.

Esta metodología ha sido especialmente diseñada para resolver y Esta metodología ha sido especialmente diseñada para resolver y cuantificar las 13 fracciones de hidrocarburos alifáticos y cuantificar las 13 fracciones de hidrocarburos alifáticos y aromáticos seleccionados por el TPHCWG según su movilidad y aromáticos seleccionados por el TPHCWG según su movilidad y transporte en el mediotransporte en el medio

El método no solo separa y cuantifica fracciones aromáticas y alifáticas, sino que se puede obtener un cromatograma con los hidrocarburos presentes en la muestra, desde el cual un analista experimentado puede identificar el tipo de petróleo liberado al ambiente y su grado de intemperización. El cromatograma puede utilizarse como una evaluación preliminar de la naturaleza y extensión de la afectación ambiental causada por derrames de petróleo crudo.

El método es versátil, de buen rendimiento y ha sido exitosamente aplicado para la caracterización de muestras de petróleo crudo limpias y productos del petróleo así como suelos contaminados con gasolinas; JP- 4; diesel y petróleos crudos con diferentes grados de intemperización.

Históricamente, los estándares de limpieza de suelos contaminados con petróleo han usado las concentraciones de HTP como una medida del nivel de contaminación. Actualmente se utilizan los procedimientos analíticos basados en constituyentes individuales y/o en fracciones de petróleo.

Se presentan casos de estudio donde se discuten las aproximaciones básicas para establecer estándares de limpieza tomando en cuenta concentraciones de HTP, constituyentes individuales del petróleo (usando un pequeño grupo de compuestos indicadores tales como BTEX) y HTP discriminados por fracciones con características similares que afectan su transporte en el ambiente, degradación y toxicidad.

Caso de Estudio 1. Derrame de petróleo crudo intemperizado.

Determinación de HTP por EPA 418.1 Modificada

Muestra HTP (mg/kg) HTP (%)

M 1 50000 5.0

Determinación de HTP por cromatografía GC/FID EPA 8015 B

Resultados sobre muestra seca

Nro de Carbonos % parafinas % isoparafinas

6 0,000 0,000

7 0,000 0,000

8 0,000 0,000

9 0,000 0,002

10 0,000 0,016

11 0,000 0,004

12 0,003 0,014

M1Distribucion porcentual de acuerdo al largo de cadena

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

0 100 200 300 400 500

Numero de Orden

Area %

C17

C19

Constituyentes individuales del petróleo por Cromatografía GC/FID/Headspace. EPA 8015 B

Compuestos volátiles

CE1 Límite de detección

(mg/kg)

Benceno (mg/kg)

ND 0.01

Tolueno (mg/kg)

ND 0.01

Etilbenceno (mg/kg)

ND 0.01

Xilenos (mg/kg) ND 0.01EPA 418.1 detecta una concentración de 5.0 % de hidrocarburos. Este método cuantifica los hidrocarburos pero no indica el tipo de hidrocarburo presente.

EPA 8015 B detecta que solo 2.1 % de los hidrocarburos presentes son cromatografiables y de ellos los que se encuentran en mayor concentración son isoparafinas de C18, C30 y C31.

Estamos frente a un hidrocarburo con baja movilidad en el ambiente y de lenta degradación.

La determinación de compuestos indicadores (BTEX) demuestra la ausencia de compuestos de toxicidad conocida

Caso de Estudio 2 Derrame de hidrocarburos procedentes de condensados.

Determinación de HTP por EPA 418.1 Modificada,

Muestra HTP (mg/kg)

HTP (%)

M 2 40000 4.0

Determinación de HTP por CROMATOGRAFÍA GC/FID: EPA 8015 B

Resultados sobre muestra seca

Nro de Carbonos % parafinas % isoparafinas

6 0,000 0,001

7 0,002 0,004

8 0,012 0,028

9 0,033 0,111

10 0,067 0,152

11 0,077 0,173

12 0,092 0,169

13 0,113 0,227

14 0,136 0,182

M 2

Distribución porcentual de acuerdo al largo de cadena

-0,500

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Número de orden

Area %

C17

C14

Constituyentes individuales del petróleo por Cromatografía GC/FID/Headspace. EPA 8015 B

La concentración de HTP por IR es de 4%, mientras que por EPA 8015B es de 3.6%, en este caso se observa que la máxima concentración, de los compuestos cromatografiables, le corresponde a C15.

Se puede comprobar que la concentración de HTP por ambas técnicas es similar, esto se debe a que la muestra contiene una baja proporción de carbonos mayores a 35 átomos.

Analizando los constituyentes individuales volátiles se observan concentraciones superiores a los niveles guía especificado por la Ley 24051 de Residuos Peligrosos.

En este caso se puede realizar una evaluación de riesgos a la salud humana (RBCA) para determinar el límite de limpieza y las tecnologías que serán apropiadas para su tratamiento.

La determinación de HTP por IR permite cuantificar el total de hidrocarburos presentes en la muestra pero no identificar sus componentes. Es un método utilizado para analizar muestras con hidrocarburos pesados que no son cuantificados por los métodos cromatográficos.

Los análisis por Cromatografía Gaseosa EPA 8015 B permiten cuantificar e identificar hidrocarburos de hasta 35 átomos de carbono. No brindan datos útiles para efectuar la evaluación del riesgos que implica la presencia de petróleo crudo en el ambiente, pero permiten evaluar la eficacia de un tratamiento biológico, a través de la transformación de los hidrocarburos acontecida durante el proceso, la que puede ser verificada al comparar la evolución cromatográfica de los hidrocarburos en el tiempo.

Conclusiones

La determinación de Constituyentes Individuales del petróleo o Compuestos Indicadores, permite obtener límites de remediación basado en niveles de riesgo a la salud, pero cuando se trata de petróleo crudo, la presencia de compuestos indicadores es muy baja respecto del total de compuestos del petróleo, pudiendo quedar un suelo sin compuestos volátiles pero con altas concentraciones de otros hidrocarburos.

El método para determinar HTP discriminados por fracciones (TPHCWG), permite identificar y cuantificar hidrocarburos por fracciones, con las que se puede realizar el seguimiento del proceso biológico y si se consideran los índices de toxicidad y movilidad de los compuestos representativos de cada fracción, se pueden obtener límites de limpieza basados en Evaluación de Riesgos (RBCA).