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