Remediación de Aguas Subterráneas Contaminadas por Hidrocarburos

Presentación del tema: "Remediación de Aguas Subterráneas Contaminadas por Hidrocarburos"— Transcripción de la presentación:

1 Remediación de Aguas Subterráneas Contaminadas por Hidrocarburos
X Congreso Nacional de Aguas Subterráneas 14 – 16 Octubre de 2015 Remediación de Aguas Subterráneas Contaminadas por Hidrocarburos Legislación Nacional e Internacional

2 Contaminación por Hidrocarburos (HC)
La falta en el pasado de medidas medioambientales adecuadas en zonas industriales y sectores petroleros ha generado multitud de pasivos ambientales relacionados con contaminación de hidrocarburos. A pesar de las medidas de prevención y contención actuales para mitigar derrames y fugas, nuevas afecciones se siguen generando. ¿Por qué es importante caracterizar y remediar las aguas subterráneas contaminadas por hidrocarburos? ¿ Qué herramientas han aplicado diferentes gobiernos para evaluar y corregir la contaminación por hidrocarburos? ¿Qué tipos de métodos existen para remediar las aguas subterráneas afectadas por hidrocarburos?

3 Características de los Focos de HC.
Los focos de contaminación por HC: Asociada a Zonas Industriales. Extracción, Almacenamiento, Transporte y Disposición. Suele ser focalizada. Escala local. De carácter muy repetitivo en países industrializados y/o con recursos petroleros.

4 Características de los HC
Gran numero de compuestos. Con diferentes propiedades que les caracterizan: solubilidad, sorción del terreno, densidad, coeficiente de retardo, transformación. COMPUESTOS ORGANICOS HIDROCARBUROS HIDROCARBUROS SUSTITUIDOS BENCENO Y DERIVADOS DEL BENCENO ÁCIDOS CARBOXÍLICOS ALCOHOLES ALDEHÍDOS AMIDAS AMINAS CETONAS DERIVADOS HALOGENADOS ÉSTERES ÉTERES ALIFÁTICOS AROMÁTICOS SATURADOS NO SATURADOS COMUESTOS CLORADOS ALCANOS ALQUENOS ALQUINOS ACICLICOS CICLICOS Importante clasificación, menos densos que el agua LNAPL más densos que el agua DNAPL

5 ¿Cómo afectan los hidrocarburos a las aguas subterráneas?
En la zona no saturada se tienden a desplazar por gravedad, por vías de mayor permeabilidad. “el camino más fácil”. Al alcanzar las aguas subterráneas los LNAPL, más ligeros que el agua, tenderán a “flotar” y en base al tipo de HC, a su solubilidad, se disolverán en las aguas subterráneas. Se desplazan en la dirección de flujo de las aguas subterráneas. Al alcanzar las aguas subterráneas los DNAPL, más densos que el agua se desplazan por gravedad hacia el fondo del acuífero (niveles menos permeables). Las plumas de contaminación de hidrocarburos presentan diferentes fases. Gaseosa, líquida (fase libre, depende del volumen del derrame), adsorbida en el suelo, retenida en el suelo, disuelta en las aguas subterráneas.

6 Riesgos de la Contaminación por HC
Los focos potenciales que generan una contaminación al suelo y aguas subterráneas están cerca de ambientes de trabajo, zonas industriales, zonas de cultivo y en muchas ocasiones cerca de viviendas. En zonas de producción, distribución y almacenamiento pueden interaccionar con ambientes naturales protegidos además de zonas de cultivo. Generan un riesgo potencial Toxicológico y Cancerígeno a la salud de las personas y daños a los Ecosistemas.

7 Riesgos de la Contaminación por HC
Ante el riesgo que supone la contaminación por hidrocarburos en suelos y aguas subterráneas hacia las personas, los seres vivos así como aprovechamientos y bienes, administraciones de todo el mundo han legislado para caracterizar y remediar sitios afectados por estos compuestos tóxicos. DESDE EL PUNTO DE VISTA RIESGO.

8 ¿Cuáles son los pasos a seguir?
CARACTERIZACIÓN DE UN SITIO CONTAMINADO (SUELOS Y AGUAS) GENERACIÓN DEL MODELO CONCEPTUAL EVALUACIÓN RESULTADOS HAY LÍMITES MÁXIMOS PERMITIDOS? ANÁLISIS DE RIESGOS ASOCIADOS A LA CONTAMINACIÓN SELECCIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE REMEDIACIÓN

9 Caracterización – Modelo conceptual
REALIZAR UNA CARACTERIZACIÓN ADECUADA QUE PERMITA VISUALIZAR EL MODELO CONCEPTUAL DEL ALCANCE DE LA AFECCIÓN EN TODAS SUS FASES. Conocer tipo de contaminante. Extensión de la afección y potencia, en zona saturada y no saturada. Concentraciones de la afección en suelo y aguas subterráneas. Límites y desplazamiento, evolución de la contaminación. Entorno de riesgo de la zona afectada.

10 Caracterización – Modelo conceptual
EN LA CARACTERIZACIÓN SE DEBEN INCLUIR LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS O ESTAR SEGUROS QUE NOS SE HAN AFECTADO LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS, INCLUYENDO LOS ACUÍFEROS PROFUNDOS. DADO QUE: Son un mecanismo de movilización de los contaminantes. Son una fuente de Riesgo a la Salud y al los organismos vivos. Las aguas subterráneas puede ser un aprovechamiento de un Recurso Natural. Un Acuífero.

11 Límites Máximos Permitidos HC. México.
En la LGPGIR se define a un sitio contaminado como el “lugar, espacio, suelo, cuerpo de agua, instalación o cualquier combinación de éstos que ha sido contaminado con materiales o residuos que, por sus cantidades y características, pueden representar un riesgo para la salud humana, a los organismos vivos y el aprovechamiento de los bienes o propiedades de las personas” LIMITES MÁXIMOS PERMITIDOS DE HC EN SUELOS. NOM 138 SEMARNAT-SSA-2012 Límites Máximos Permisibles de Hidrocarburos en suelos y las especificaciones para su caracterización y remediación NO HAY CRITERIOS DE CALIDAD PARA AGUAS SUBTERRÁNEAS. SI EXISTEN CRITERIOS DE CALIDAD PARA AGUAS SUBTERRÁNEAS EXPLOTADAS NOM-127-SSA "SALUD AMBIENTAL, AGUA PARA USO Y CONSUMO HUMANO - LIMITES PERMISIBLES DE CALIDAD Y TRATAMIENTOS A QUE DEBE SOMETERSE EL AGUA PARA SU POTABILIZACION" LA ADMINISTRACION COMPETENTE : SEMARNAT (Medio Ambiente) CONAGUA (Cuerpos de Agua) COFEPRIS (Riesgo a la Salud) SEÑALA HACIA LOS ANÁLISIS CUANTITIATIVO DE RIESGOS “Evaluación del Riesgo Ambiental” COMO HERRAMIENTAS DE EVALUACIÓN DEL RIESGO ANTE COMPUESTOS TOXICOS.

12 Límites Máximos HC en Aguas en Otros Países
En algunos países existen concentraciones de referencia de calidad de agua subterránea y concentraciones de intervención. Muchos valores están basados en estudios sistemáticos de análisis de riesgo a la salud y los ecosistemas. Los diferentes órganos de control, admiten el análisis de riesgo como un método para evaluar si la concentración de un compuesto tóxico, genera un riesgo para la salud y para los seres vivos. Y admite los valores obtenidos como objetivos de remediación para aplicar en las aguas subterráneas.

13 ESPAÑA ALGUNAS CUENCAS HIDROGRAFICAS
Límites Máximos HC en Aguas en Otros Países HOLANDA ESPAÑA ALGUNAS CUENCAS HIDROGRAFICAS Sustancia Valor objetivo, aguas subterráneas superficiales a menos de 10 metros. (µg/L) Valor objetivo, aguas subterráneas a más de 10 metros. (µg/L) Valor de intervención para aguas subterráneas (µg/L) Metales antimonio 0.15 20 arsenico 10 7.2 60 bario 50 200 625 cadmio 0.4 0.06 6 cromo 1 2.5 30 cobalto 0.7 100 cobre 15 1.3 75 mercurio 0.05 0.01 0.3 plomo 1.7 molibdeno 5 3.6 300 niquel 2.1 zinc 65 24 800 berilio selenio 160 telurio 70 talio 7 estaño vanadio plata 40 Compuestos Aromáticos benceno 0.2 ethylbenceno 4 150 tolueno 1000 xylenos Otras Sustancias mineral oil 600 COMPUESTO VGNR (µg/l) METALES ANTIMONIO 30 250 ARSENICO 50 70 CADMIO 20 60 CROMO III 170 CROMO VI MERCURIO 1 3 PESTICIDAS HCH α 0.1 HCH β 3.5 LINDANO 2 6 HEXACLOROBUTADIENO 10 PROMETRINA 100 300 TERBUTRINA BTEX BENCENO ETILBENCENO 230 SUMA XILENOS 150 450 TOLUENO 600 TPH ALIFÁTICOS EC 5-6 40 5000 EC › 6-8 EC › 8-10 160 EC › 10-12 EC › 12-16 90 EC › 16-35 TPH AROMÁTICOS EC 5-7 320 EC › 7-8 140 270 280 EC › 16-21 1000 EC › 21-35 COMPUESTO ORGANOCLORADOS 1.1.2 TROCLOROETANO 4 1.1 DICLOROETANO 1.2 DICLOROETANO TETRACLOROETANO 8 1.1.1 TRICLOROETANO 1.2.3 TRIMETILBENCENO TRIMETILBENCENO CLOROFORMO DICLOMETANO TETRACLORURO DE CARBONO 1.2 DICLOROBENCENO 1.3 DICLOROBENCENO 200 1.4 DICLOROBENCENO MONOCLOROBENCENO 35 TRILOROETILENO 1.1 DICLOROETILENO TRANS1.2DICLOROETILENO 80 240 CIS 1.2 DICLOROETILENO 500 CLORURO DE VINILO 15 OTROS COMPUESTOS ORGANICOS TETRACLOROETILENO TER BUTANOL MTBE ETBE 720 COMPUESTO VGNR (µg/l) VGI (µg/l) ANTIMONIO 20 60 ARSENICO 15 40 CADMIO 70 CROMO III CROMO VI 100 450 MERCURIO 0.3 1.5 HEXACLOROBENCENO 0.05 1 TETRACLOROETANO 7 30 1.2 DICLOROETANO 10 50 TETRACLORURO DE CARBONO 8 1.1.2 TRICLOROETANO 90 NAFTALENO 500 CLOROFORMO 210 CLOROBENCENO 80 240 TRANS1.2DICLOROETILENO ETBE 300 ETILBENCENO BROMOFORMO 150 SUMA DE XILENOS 200 600 TRICLOROETILENO 1.1 DICLOROETILENO TETRACLOROETILENO 75

14 Valor de intervención para aguas subterráneas (mg/L)
Límites Máximos HC en Aguas en Otros Países CANADA ALBERTA EPA USA Sustancia Valor de intervención para aguas subterráneas (mg/L) Metales sodio 200 arsenico 0.005 bario 1.00 boro 1.50 cadmio cromo 0.0089 hierro 0.30 manganeso 0.05 zinc 0.003 selenio 0.001 plata 0.0001 Compuestos Aromáticos benceno ethylbenceno 0.0024 tolueno 0.024 xylenos MAXIMUM CONCENTRATION OF CONSTITUENTS FOR GROUND-WATER PROTECTION Constituent Maximum concentration Arsenic Barium Cadmium Chromium Lead Mercury Selenium Silver Endrin (1,2,3,4,10,10-hexachloro-1,7-epoxy 1,4,4a,5,6,7,8,9a-octahydro-1, 4-endo, endo-5,8-dimethano naphthalene) Lindane (1,2,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane, gamma isomer) Methoxychlor (1,1,1-Trichloro-2,2-bis (pmethoxyphenylethane)….0.1 Toxaphene (C10H10Cl6, Technical chlorinated camphene, 67–69 percent chlorine) 2,4-D (2,4-Dichlorophenoxyacetic acid) 2,4,5-TP Silvex (2,4,5- Trichlorophenoxypropionic acid)

15 ANÁLISIS CUANTITATIVO DE RIESGOS
Razones para valorar el riesgo Exigencia legal. Presión impositiva. Responsabilidad social empresarial. Prima de seguros. Imagen corporativa. ANÁLISIS CUANTITATIVO DE RIESGOS

16 ERA O Análisis Cuantitativo de Riesgo
Riesgo = Probabilidad de sufrir efectos adversos frente una exposición a los compuestos presentes en un emplazamiento Riesgo Exposición Toxicidad Proporciona información y caracteriza los posibles efectos adversos de la exposición humana

17 ERA O Análisis Cuantitativo de Riesgo
VENTAJAS DE LOS ACR: Determina si el riesgo para el ser humano o ecosistema en un emplazamiento contaminado o próximo a éste es significativo. RIESGO ESPECÍFICO DEL EMPLAZAMIENTO NECESIDAD DE ACTUAR Determina cuáles son los niveles de contaminación que garantizan una situación de riesgo admisible. VALORES OBJETIVOS DE DESCONTAMINACIÓN ESPECÍFICOS PARA EL EMPLAZAMIENTO. SUELOS Y AGUAS SUBTERRÁNEAS.

18 Modelo conceptual del sitio- 4 componentes

19 Cálculo del nivel de riesgo
Evaluación del riesgo- Cálculo numérico Cálculo del nivel de riesgo IR: Índice de riesgo toxicológico RC: Riesgo cancerígeno   ASTM 1739:95/2081:00 Estándares internacionales: Ej: USEPA Bases de datos toxicológicas Guías de aplicación de cada Comunidad Autónoma o país. MÉXICO: Guía para la elaboración de estudios de evaluación de riesgos ambientales de sitios contaminados

20 Acciones- Gestión del riesgo
I-Reducción de la concentración de contaminantes hasta alcanzar SSTLs. Técnicas de remediación: Tratamientos biológicos. Tratamientos físico-químicos. Tratamientos térmicos. Etc. II-Mitigación del riesgo Barreras físicas: Vallado perimetral. Acceso restringido. Anulación de pozos. Etc.

21 Acciones- Factores determinantes
Toma de decisiones Diferentes factores pueden influir en la definición del manejo del riesgo de un medio afectado: Resultados de la valoración del riesgo. Regulaciones a nivel nacional o estatal. Viabilidad técnica para la aplicación de distintos tratamientos. Costes asociados. Aceptación por parte de la opinión pública.

22 Remediación Ambiental
Existen diferentes técnicas de remediación de sitios contaminados que incluyen las aguas subterráneas.

23 Técnicas de Remediación
Tipo de tecnología Forma de aplicación Medio de aplicación Denominación Suelos Agua Descontaminación In-situ X Extracción de aire (alto vacío) Air Sparging Bombeo y tratamiento de aguas subterráneas Extracción multifase (Bioslurping) Oxidación Química Ex -situ Landfarming Biopilas Lavado de suelos Oxidación química Contención Pantallas hidráulicas Pantallas de contención Otras Atenuación natural Biorremediación estimulada Ex-situ Excavación selectiva y reposición final

24 Técnicas de Remediación - in situ
SPARGING

25 Técnicas de Remediación - in situ
SPARGING

26 Técnicas de Remediación - in situ
BOMBEO Y TRATAMIENTO

27 Técnicas de Remediación - in situ
EXTRACCIÓN IN SITU Y TRATAMIENTO DE AGUAS: BOMBEO DE AGUAS SUBTERRÁNEAS CONTAMINADAS DECANTACIÓN-BURBUJEO-ABSORCIÓN-STRIPPING TM VM CN Tanque de Flasheo Cámara de Separación Primaria Bomba de Trasvase NF FV NHC Salida Entrada Buffer almacenaje HC SALIDA DE HIDROCARBUROS LÍQUIDOS Filtro de Carbón Activado Aireador Filtro Coalescente Compresor Salida chimenea Cartucho Silenciador Bomba de Vacio Diagrama de funcionamiento del sistema de remediación

28 Técnicas de Remediación - in situ
TRATAMIENTO MULITIFASE (BIOSLURPING)

29 Técnicas de Remediación - in situ
MULTIFASE. (BIOSLURPING)

30 Técnicas de Remediación - in situ
TRATAMIENTO MULITIFASE (BIOSLURPING)

31 Técnicas de Remediación - in situ
OXIDACIÓN QUÍMICA Bombeo y tratamiento de las aguas subterráneas con compuestos clorados con peróxidos. Infiltraciones de aguas tratadas con peróxidos (suelos)

32 Técnicas de Remediación - Contención
PANTALLAS DE CONTENCIÓN Dispositivos físicos pasivos que persiguen el confinamiento vertical de los suelos y/o las aguas subterráneas contaminadas. Como técnica complementaria de otras tecnologías, generalmente bombeo de agua. Las soluciones constructivas más frecuentes son: (todas para aplicación en suelos granulares) - Muro pantalla - Inyección de cemento-bentonita - Tablestacado metálico

33 Técnicas de Remediación - Contención
BARRERAS HIDRÁULICAS

34 Técnicas de Remediación – Biológicas
BIORREMEDIACIÓN

35 Técnicas de Remediación – Atenuación
ATENUACION NATURAL MONITORIZADA Requiere : - Modelización  Reducción concentración contaminación. - Plan de contingencia  Definir otras actuaciones a realizar Para compuestos volátiles y semivolátiles no halogenados e hidrocarburos derivados del petróleo No debe utilizarse cuando: - Existencia de potenciales receptores en el entorno del emplazamiento. - Migración de los contaminantes antes de degradarse. - Suelos muy permeables o fracturados, - Presencia de producto en fase libre. Su implantación puede alargarse durante varios años.

36 Remediación de Aguas Subterráneas Afectadas por HC
CONCLUSIONES: LA CONTAMINACIÓN POR HIDROCARBUROS AL SUBSUELO ES UN PROBLEMA QUE AFECTA TANTO A LOS SUELOS COMO A LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS Y PUEDE GENERAR RIESGOS A LA SALUD, SERES VIVOS Y BIENES. ANTE ESTA PROBLEMÁTICA ADMINISTRACIONES DE TODO EL MUNDO HAN REALIZADO, LEYES Y NORMAS PARA PREVENIR, MITIGAR Y REMEDIAR, EL RIESGO QUE SUPONE. CENTRÁNDOSE PRINCIPALMENTE EN SUELOS CONTAMINANDO Y GENERANDO VACÍOS LEGALES CON RESPECTO A LOS OBJETIVOS DE REMEDIACIÓN EN LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS. EL ANÁLISIS CUANTITATIVO DE RIESGOS ES UNA HERRAMIENTA ACEPTADA INTERNACIONALMENTE, QUE PERMITE EVALUAR EL RIESGO DE AFECCIONES POR HC EN TANTO EN SUELOS COMO EN AGUAS SUBTERRÁNEAS Y A SU VEZ PERMITE CALCULAR LOS LÍMITES MÁXIMOS DE CONCENTRACION DE CONTAMINANTES TANTO PARA SUELOS COMO PARA AGUAS.

37 Remediación de Aguas Subterráneas Afectadas por HC
CONCLUSIONES: EN LOS ACR SE OBTIENEN VALORES MÁS ESPECIFÍCOS PARA EL SITIO DE ESTUDIO QUE LOS PROPIOS VALORES DE INTERVENCIÓN O LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE NORMAS GENERALES. DADO QUE SE HAN CALCULADO PARA EL ENTORNO DE RIESGO Y PARA EL COMPUESTOS ESPECÍICO QUE GENERA EL RIESGO INADMISIBLE/INACEPTABLE. OPTIMIZA RECURSOS. ES FUNDAMENTAL QUE LAS ADMINISTRACIONES CONSIDEREN LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS COMO PARTE INTEGRAL DE MODELO CONCEPTUAL DEL RIESGO POR CONTAMINACION DE HIDROCARBUROS, PARA ALCANZAR UNA CORRECTA CARACTERIZACIÓN, VALORACIÓN DEL RIESGO Y REMEDIACIÓN.

38 Muchas Gracias