INDICE INTRODUCCIÓN LOS HIDROCARBUROS … · Alcanos (hidrocarburos saturados o parafinas), tienen...

INDICE

INTRODUCCIÓN

LOS HIDROCARBUROS

DEFINICIÓN

CLASIFICACIÓN:

Hidrocarburos alifáticos• Hidrocarburos aromáticos• Hidrocarburos aromáticos policíclicos•

PROPIEDADES:

Densidad• Presión de vapor• Concentración• Polaridad• Solubilidad•

EL PETRÓLEO

Comportamiento en el ambiente ( intemperizacion )•

CONTAMINACIÓN DE ACUÍFEROS POR HIDROCARBUROS

LOS ACUÍFEROS•

FUENTES DE CONTAMINACIÓN POR HIDROCARBUROS•

EVOLUCIÓN DE LOS HIDROCARBUROS EN EL SUBSUELO•

EL MOVIMIENTO DE LOS HIDROCARBUROS:•

Fluidos multifase. Conceptos básicos.• Movimiento de LNAPLs• Volatilización de LNAPLs• Movimiento de DNAPLs•

PROCEDIMIENTOS DE DESCONTAMINACIÓN DE ACUÍFEROS

CONTENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN:

Barreras físicas• Barreras Hidráulicas•

EXTRACCIÓN:

Bombeo y tratamiento• Extracción por alto vacío• Extracción suelo−vapor• Extracción mediante skimmer• Extracción avanzada•

TRATAMIENTOS IN SITU:

Tratamientos químicos• Biotratamiento:•

Bioestimulación

Bioventing

Fundamentos de la biorremediación

Diseño de un proceso de biotratamiento

Fases de un sistema de biorremediación.

Atenuación natural•

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

INTRODUCCIÓN

En países como el nuestro, en el que cada vez se hace más acuciante el problema de la disponibilidad de aguapor la escasez de lluvia y la falta de caudal en los ríos; se está haciendo necesario recurrir al agua subterráneaen muchos casos para poder abastecer a la demanda, sobre todo de la costa del levante. Pero el uso deacuíferos, aparte de a problemas de tipo técnico de explotación está limitado por la presencia en muchos deellos de contaminación debida a causas antrópicas. Aunque la llegada de contaminantes es difícil en unprincipio que se produzca, en comparación, por ejemplo con un río o un lago, una vez ha dado lugar elproceso de limpieza es mucho más costoso que en los casos de aguas superficiales, por la dificultad deacceder a ese medio subterráneo.

Este trabajo trata sobre uno de los casos de contaminación más frecuentes de acuíferos, la originada porvertidos de hidrocarburos, los cuales en su totalidad casi proceden de derivados del petróleo, siendo más del90% de los derrames causados por derrames accidentales en transporte de gasolinas, gasoil,carburantes engeneral, y por fugas en depósitos de derivados del petróleo. También trata de los tipos de descontaminaciónque se utilizan actualmente para limpiar dentro de lo posible aquellos acuíferos que se han visto afectados porla llegada de hidrocarburos, ya que aunque un acuífero sea descontaminado , el agua que en él se hayainmersa no va a poder ser utilizada por el hombre hasta que transcurra un tiempo determinado que asegure queno va a provocar daños sobre la salud. Por ello es que en este caso, como en el de casi todos los medios, esmucho mejor impedir que el vertido llegue al subsuelo, tanto por el encarecimiento del tratamiento dedescontaminación como por la larga inutilización de esta agua tratada.

LOS HIDROCARBUROS

DEFINICIÓN

CLASIFICACIÓN:

Hidrocarburos alifáticos• Hidrocarburos aromáticos• Hidrocarburos aromáticos policíclicos•

PROPIEDADES:

Densidad• Presión de vapor• Concentración• Polaridad• Solubilidad•

EL PETRÓLEO

Comportamiento en el ambiente ( intemperizacion )•

DEFINICIÓN

Los hidrocarburos son compuestos de gran abundancia en la naturaleza y están integrados por átomos decarbono e hidrógeno, los primeros disponen un armazón de estructural al que se unen los átomos dehidrógeno. Forman el esqueleto básico de las moléculas de la materia orgánica, por lo que también sonconocidos como compuestos orgánicos.

Asimismo los podemos encontrar en formaciones geológicas, tanto en estado líquido (denominadocomúnmente con el nombre de petróleo) como en estado gaseoso (gas natural). Así es como estoshidrocarburos estipulan una actividad económica de primera importancia a nivel mundial, pues constituyen losprincipales combustibles fósiles, además sirven de materia prima para todo tipo de plásticos, ceras ylubricantes. Pero, son estas formas de elevado valor económico (petróleo y sus derivados), las responsables degraves problemas de contaminación en el medio natural, a nivel de superficie e incluso afectan a grandesreservas de agua subterránea. Es por ello por lo que al final de este título se les dedica un epígrafe especial.

CLASIFICACIÓN

Los hidrocarburos se clasifican según la estructura de los enlaces existentes entre los átomos de carbono quecomponen la molécula.

1. Hidrocarburos alifáticos:

En este primer apartado, los átomos de carbono se disponen formando una cadena lineal; éstos se subdividenen:

1.1. Alcanos (hidrocarburos saturados o parafinas), tienen enlaces simples o sigma, es decir, covalentes porcompartición de un par de electrones en un orbital s entre sus átomos de carbono. Se presentan en estadogaseoso, líquido o sólido según el tamaño de la cadena de carbonos. Hasta 4 ó 5 carbonos son gases, de seis a12 son líquidos y de 12 y superiores se presentan como sólidos aceitosos (parafinas). Todos son combustibles,y liberan grandes cantidades de energía durante la combustión. Su reactividad es muy reducida encomparación con otros compuestos orgánicos (parafinas viene del latín y significa poca afinidad). La relaciónC/H es de CnH2n+2 siendo n el número de átomos de carbono de la molécula (advertir que esta relación sólose cumple en alcanos lineales o ramificados no cíclicos, por ejemplo el ciclobutano, donde la relación esCnH2n). La estructura de un alcano sería de la forma:

H H H H

| | | |

H − C − C − ... − C − C − H

| | | |

H H H H

Los alcanos se obtienen en su mayoría del petróleo, ya sea de forma directa o mediante pirolisis (rotura detérmica de moléculas de mayor tamaño). Son los compuestos de partida para la fabricación de otroscompuestos orgánicos. Son importantes sustancias de la industria química y también los combustibles másimportantes de la economía mundial.

El punto de partida para la elaboración de alcanos es siempre el gas natural y el petróleo (que es destilado enlas refinerías y procesado en varios productos diferentes, por ejemplo la gasolina).

1.2. Hidrocarburos insaturados, son los que tienen uno o más enlaces dobles (alquenos u olefinas) o triples(alquinos) entre sus átomos de carbono, estos enlaces se caracterizan por ser más fuertes que los simples, porlo que su degradación requiere de una mayor aportación de energía.

2. Hidrocarburos cíclicos, que se subdividen en:

2.1. Hidrocarburos policíclicos, que tienen cadenas cerradas de 3, 4, 5, 6, 7 y 8 átomos de carbono saturados ono saturados. Como ejemplo, encontraríamos el ciclohexano.

2.2.Hidrocarburos aromáticos, son los que ostentan al menos un anillo aromático aparte de otros tipos deenlaces que puedan tener. Son polienos ciclícos conjugados que cumplen la Regla de Hückel , o sea, quetienen un total de 4n+2 electrones pi en el anillo. Y que cumplen, al menos las siguientes premisas, que losdobles enlaces resonantes de la molécula estén conjugados y que se den al menos dos formas resonantesequivalentes. La característica fundamental de este grupo de hidrocarburos, sin contar con su aromicidad, essu gran estabilidad y la dificultad de romper los enlaces entre sus carbonos.El máximo exponente de la familiade los hidrocarburos aromáticos es el benceno (C6H6), pero existen otros ejemplos, como la familia deanulenos . Entre los exponentes más importantes se encuentran los llamados BTEX, benceno, tolueno,etilbenceno y xileno, muy perjudiciales para la salud por estar implicados en numerosos tipos de cáncer y quehabrán de tomar muchas medidas al respecto en caso de fugas o derrames.

2.3.Hidrocarburos naftalénicos o hidrocarburos aromáticos policíclicos.

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos también conocidos por sus siglas, HAP's; están constituidos por doso más anillos fusionados, con resonancia electrónica entre sus átomos de carbono. Los HAP´s constituyencontaminantes orgánicos relacionados con las actividades humanas, en especial con aquellas derivadas deltratamiento y posterior combustión del petróleo y sus derivados. Son compuestos estables y altamente tóxicos,algunos potentes carcinógenos y otros mutagénicos.

Dentro de este subgrupo hay dos clases:

−los de bajo peso molecular que tienen de 2 a 3 anillos aromáticos como el naftaleno, fluoreno, fenantreno yantraceno y derivados,

−y los de alto peso molecular que tienen de 4 a 7 anillos aromáticos como el criseno , que son relativamente

inmóviles y, por ende, de baja volatilidad.

Estos compuestos se encuentran distribuidos en el suelo, mar, sistemas fluviales y sedimentos, su presencia seha atribuido principalmente a los derrames de petróleo y descargas de plantas petroquímicas.

Algo que es muy común en cualquiera de los grupos de hidrocarburos expuestos más arriba es la sustituciónde uno o varios de sus hidrógenos por otro átomo o grupos funcionales que se mencionarán más adelante. Laimportancia de estas sustituciones, en el caso que nos ocupa radica que, ya que variará el comportamientoquímico de molécula, también lo hará la facilidad con la que estos compuestos podrán ser degradados, tantode forma natural como antrópica, una vez que hayan acabado en el medio. Las sustituciones más habitualesson:

−Por átomos halógenos .Tienen una alta densidad. Son usados en refrigerantes, disolventes, pesticidas,repelentes de polillas, en algunos plásticos y en funciones biológicas (ejemplo: DDT, cloroformo, PCB, .)

−Por grupos hidroxilo (−OH); formando el grupo de los llamados alcoholes. Son no polares y por lo que atraea las moléculas de agua. Tienen un punto de ebullición elevado, por lo que se volatilizan con facilidad.Losalcoholes con alto peso molécular son solubles en agua.

−Por grupo carboxilo (−COOH) dando lugar a los ácidos carboxílicos, por lo general son solubles en agua.Tienen un fuerte olor desagradable y forman sales metálicas en las reacciones ácido−base.

−Los ésteres son derivados de los ácidos carboxílicos en los que −OH del grupo carboxilo ha sidoreemplazado por un −O R de un alcohol. Tienen aromas fuertes y son volátiles.

−Los éteres casi no son reactivos. No son solubles pero sí son volátiles. La estructura del los éteres es:R−O−R'; un átomo de oxígeno unido a dos grupos hidrocabonados.

Fracción de hidrocarburos separados por destilación

FracciónNúmero de carbonos pormolécula

Rango de temperatura deebullición (ºC)

Gas 1 a 4 20Calefacción doméstica,cocina,

Gasolina 5 a 10 20 a 190 Fuel, benceno,

Keroseno 11 a 13 190 a 260 Fuel, jet fuel,

Diesel 14 a 18 260 a 360 Diesel−fuel, fuel−oil,..

Gases pesados y aceiteslubricantes

19 a 40 360 a 530Ceras, vaselinas,lubricantes,..

PROPIEDADES

El comportamiento de los contaminantes en el medio es función de sus propiedades fisicoquímicas, dentro delas cuales se incluyen, esencialmente, la densidad, la solubilidad, la tensión de vapor; además de lasreacciones que sean propensos a sufrir y de la concentración en la que estén. Conjuntamente, habrá queconsiderar las características del medio que los rodea como son: el tipo de suelo, adsorción, permeabilidad,tamaño de las partículas, contenido de humedad y de materia orgánica, succión, profundidad del nivel delagua entre otros.

− Densidad. Es la relación entre la masa y la unidad de volumen. Atendiendo a esta característica intrínseca,los compuestos orgánicos se pueden clasificar en dos grupos:

Compuestos orgánicos ligero, que son aquellos cuya densidad es menor que la del agua. Compuestosorgánicos densos, que son aquellos que poseen una densidad mayor a la del agua. La densidad determina losprocesos de transporte en el acuífero, por ejemplo: los ligeros (aceites, gasolinas y el petróleo crudo) tienden aformar una capa en sobre el nivel freático, moviéndose horizontalmente en la dirección del flujo del aguasubterránea; en cambio los densos (PCBs) migran hacia la base del acuífero creando una columna a partir dela cual pueden viajar en la dirección del flujo de agua subterránea .

−Presión de vapor, determina la rapidez o facilidad con la que un compuesto se volatiliza. Cuanta más altasea la presion de vapor de una sustancia mayor será su tendencia a volatilizarse, así , la gasolina se evaporarápidamente, aunque esté en poros y fracturas.

Punto de ebullición de algunos alcanos

Alcano Átomos de carbono Punto de ebullición (ºC)

Butano 4 0

Pentano 5 36

Hexano 6 69

Heptano 7 98

Octano 8 126

Nonano 9 151

Decano 10 174

−Concentración, es la cantidad de una sustancia dada que se encuentra disuelta en un volumen específico desolvente, generalmente se representa en unidades de partes por millón para el caso de contaminantes en sueloo agua. La concentración de un hidrocarburo constituye el mecanismo más relevante para el trasporte de losvapores de hidrocarburos desde el derrame

flotando sobre el nivel estático hasta la superficie de la tierra. Hay que considerarlo teniendo en cuenta losgradientes formados en las direcciones principales: x, y, z.

− Polaridad. Está referida a la existencia o no de una distribución equitativa de las nubes electrónicas queforman varios enlaces. Si no es equitativa, una parte de la molécula será más positiva y la otra será másnegativa, por tanto, la molécula se comporta como un dipolo. Si las nubes electrónicas están igualmentedistribuidas, decimos que la molécula es no polar. La polaridad depende de la electronegatividad de losátomos y la forma de la molécula.Los compuestos orgánicos contienen carbono e hidrógeno, y la levediferencia que existe en electronegatividad entre ambos hace que la mayoría de estos compuestos son nopolares. Esto desemboca en una baja solubilidad de los mismos.

− Solubilidad en el agua. Con esta característica, aparte de conocer lo propenso que va a ser un contaminanteen medio acuoso, también nos va a dar una idea de su estabilidad, su bioacumulación y su sorción química enel ambiente.La alta solubilidad al agua de un compuesto químico promueve su mayor movilidad, y es menosprobable a ser acumulativo, bioacumulativo, volátil y persistente; un compuesto químico altamente soluble espropenso a ser biodegradado y metabolizado por los microorganismos. Si por el contrario es pocosoluble,tiene más probabilidad de ser inmovilizado por vía adsorción y es menos móvil, más bioacumulativo ypersistente en los compartimentos ambientales

La solubilidad de los hidrocarburos varía de acuerdo a sus características químicas y físicas que influyen demanera determinante en el transporte de tales compuestos hacia zonas profundas del subsuelo.

Grupo de Hidrocarburo Hidrocarburo Representativo Solubilidad en agua (mgL−1)

n−Alcanos

C4 n−butano 61.4

C5 n−pentano 38.5

C6 n−hexano 13.3

C7 n−heptano 2.2

C8 n−octano 0.43

C9 n−nonano 0.12

C10−C14 n−decano 0.05

Alcanos Ramificados

C4 Isobutano 49

C5 Isopentano 48

C6 2−metilpentano 78

C7 2−metilhexano 2.54

C8 2,4−dimetilhexano 1.29

C9 2,2,4−trimetilhexano 0.53

Cicloalcanos

C6 Ciclohexano 55

C7 Metilciclohexano 14

C8 1,2,4−Trimetilciclopentano

C9 1,1,3−Trimetilciclohexano 1.77

Oleofinas

C4 1−buteno 222

C5 1−pentano 148

C6 1−hexano 69.7

Monoaromáticos

Benceno Benceno 1,760

Tolueno Tolueno 470

Xilenos m−xilenos 172

Etil benceno Etilbenceno 140

C3−bencenos 1,3,4−trimetilbenceno 48.2

C4−bencenos 1,4−dietilbenceno 15

Fenoles

Fenol Fenol 82,000

C1−fenoles o−cresol 31,000

C2−fenoles 2,4−dimetilfenol 4,600

C3−fenoles 2,4,6−trimetilfenol 14,000

C4−fenoles m−etilfenol

Los valores numéricos de la solubilidad son los siguientes:

solubilidad baja < de 10 ppm

solubilidad media entre 10 y 1000 ppm

solubilidad alta >1000 ppm

Estructura y propiedades de algunos hidrocarburos aromáticos y aromáticos policíclicos

NOMBRE PESO MOLECULARSOLUBILIDAD ENAGUA (mg/l)

COEFICIENTE DEPARTICIÓNSUELO−AGUA

Benceno 78.11 1780 97

Tolueno 92.1 500 242

Ortoxileno 106.17 170 363

Etilbenceno 106.17 150 622

Naftaleno 128.16 31.7 1300

Acenafteno 154.21 3.93 2580

Acenaftileno 152.2 3.93 3814

Fluoreno 166.2 1.98 5835

Fluoroanteno 202 0.275 19000

Fenantreno 178.23 1.29 23000

Antraceno 178.23 0.073 26000

Pireno 202.26 0.135 63000

Benzoantraceno 228 0.014 125.719

Benzopireno 252.3 0.0038 282.185

Criseno 228.2 0.006 420.108

Benzofluoroanteno 252 0.0012 1148497

Dibenzoantraceno 278.35 0.00249 1668800

PETRÓLEO

El petróleo es un líquido oleoso bituminoso de origen natural compuesto por diferentes sustancias orgánicasen su mayoría aromáticos, parafinas, naftenos, además de olefinas y dienos junto con cantidades variables dederivados hidrocarbonados de azufre, oxígeno y nitrógeno. Cantidades variables de gas disuelto y pequeñasproporciones de componentes metálicos. También puede contener agua en suspensión o en emulsión y sales.Sus componentes útiles se obtienen por destilación en las refinerías de petróleo. En las refinerías se separandel petróleo distintos componentes como gasolina, gasoil, fueloil y asfaltos, que son usados comocombustibles. También se separan otros productos de los que se obtienen plásticos, fertilizantes, pinturas,pesticidas, medicinas y fibras sintéticas. Los componentes no deseados: azufre, oxígeno, nitrógeno, metales,agua, sales, etc,... se eliminan mediante procesos físico−químicos. El número de compuestos es muy grande,hasta 277 de hidrocarburos diferentes.

La composición de los crudos es muy variable dependiendo del lugar en el que se han formado. No solo sedistinguen unos crudos de otros por sus diferentes proporciones en las distintas fracciones de hidrocarburos,sino también porque tienen distintas proporciones de azufre, nitrógeno y de las pequeñas cantidades dediversos metales, que tienen mucha importancia desde el punto de vista de la contaminación.

La contaminación provocada por estos compuestos afecta, tanto directa como indirectamente, a todas lasesferas de la Tierra: atmósfera, océanos y suelos, llegando en algunos casos a traspasar los límitesedafológicos y afectar a las aguas subterráneas. De las inclusiones recibidas por los acuíferos, las de loshidrocarburos son de las más pródigas debido al alto número de escapes que se producen en tanques degasolineras, rupturas de oleoductos, vertidos accidentales y percolaciones de aceites en asfaltados.

En general, los hidrocarburos del petróleo son compuestos intermedios entre altamente biodegradables ydifícilmente biodegradables, esto es a consecuencia de la variabilidad ya mencionada de hidrocarburosexistente en el crudo. Por ello será necesaria una heterogénea población de microorganismos con ampliacapacidad enzimática para su degradación. La biodegradabilidad de estos compuestos está afectada en granmedida por su estado físico y toxicidad, por otro lado, también está sujeta a la presencia de enzimasoxigenasas, asi que las condiciones requeridas para iniciar el proceso de ruptura de las moléculashidrocarbonadas son de aerobiosis (aunque más adelante nitratos y sulfatos servirán de aceptores terminalesde electrones).

Comportamiento en el ambiente ( intemperizacion )

Un derrame de petróleo lleva consigo una serie de cambios progresivos de sus propiedades físico"químicas loscuales se atribuyen al proceso de intemperización, el cual incluye : evaporación, disolución, dispersión,oxidación, emulsificación, sedimentación y biodegradación. La intemperización es la pérdida de ciertoscomponentes del petróleo a través de una serie de procesos naturales que comienzan una vez que ocurre elderrame y continúan indefinidamente. La tasa de intemperización del petróleo varía en función de lascaracterísticas del producto derramado y de las condiciones climáticas existentes en el lugar del derrame.Generalmente va referida a vertidos al aire libre no en el subsuelo, pero en algunos casos el derramen seproduce a ras del suelo y de ahí percola hasta los acuíferos, de modo que parte del hidrocarburo percoladopuede haber sufrido o sufrir durante su movilización de este proceso.

− Evaporación : Este paso atañe la composición del producto derramado: crece su densidad y viscosidad ymerma su solubilidad en el agua, reduciendo así el nivel de toxicidad del producto. En la medida que loscompuestos más volátiles se evaporan, el petróleo se hace más pesado y puede llegar a hundirse. A las 24horas casi el 40% del petróleo se ha evaporado.

Estos porcentaje van variando de acuerdo al valor de viscosidad del hidrocarburo, por lo que el proceso deevaporación es muy trascendental en los derrames, especialmente si se trata de gasolinas o crudos livianos. Laevaporación de los hidrocarburos es uno de los factores principales para determinar el destino final delderrame. Durante las primeras 24 horas la evaporación es responsable por la pérdida de los hidrocarburos detamaño C6 a C13 (alcanos de 6 a 13 carbonos) dependiendo del tipo de hidrocarburo, aproximadamente25"50% de los hidrocarburos derramados pueden llegar a evaporarse.

− Disolución : Este proceso empieza inmediatamente, es de largo plazo y continúa durante todo el proceso dedegradación del hidrocarburo. Es de notar que los compuestos más ligeros son los más solubles en el agua ypor lo tanto se convierten en los más tóxicos, por lo que es muy importante calcular su concentración, paraestimar los posibles efectos tóxicos.

− Oxidación : La combinación química de hidrocarburos con el oxígeno molecular contribuye a ladescomposición final del petróleo. Cuanto más área expuesta exista, mayor será la oxidación y mayor lavelocidad de degradación. La radiación ultravioleta solar produce la oxidación fotoquímica que puedeimplicar una degradación diaria del 1% del derrame (dependiendo de la intensidad de la radiación solar).

− Emulsificación : Este es el procedimiento por el cual un líquido se dispersa en otro líquido en forma depequeñas gotitas, es decir como suspensión. La degradación de este tipo de emulsión es muy lenta y solopuede ser acelerada por la presencia de cierto tipo de bacterias dentro de la emulsión.

− Sedimentación : Puede suceder por dos mecanismos: el primero se define en la medida que el hidrocarburose intemperiza resultando en un incremento de su densidad respecto al agua circundante y por consiguiente sehunde. El segundo ocurre por la adhesión de las partículas suspendidas en la columna de agua al petróleo.Esto sólo es importante en el mar.

− Biodegradación : Este es el proceso por el cual la mancha desaparece del medio ambiente. Ciertas especieshongos y otros organismos , especialmente de bacterias, utilizan los hidrocarburos como fuente de alimento.Como proceso natural es muy lento, pero se puede manipular para agilizarlo.

CONTAMINACIÓN DE ACUÍFEROS POR HIDROCARBUROS

LOS ACUÍFEROS•

FUENTES DE CONTAMINACIÓN POR HIDROCARBUROS•

EVOLUCIÓN DE LOS HIDROCARBUROS EN EL SUBSUELO•

EL MOVIMIENTO DE LOS HIDROCARBUROS:•

Fluidos multifase. Conceptos básicos.• Movimiento de LNAPLs• Volatilización de LNAPLs• Movimiento de DNAPLs•

LOS ACUÍFEROS

Se denomina acuífero a las formaciones geológicas capaces de almacenar y hacer circular agua por sus poros,vacíos intergranulares, fracturas, diaclasas o grietas, permitiendo de esta manera que pueda ser utilizada por elhombre ( en la mayoría de las definiciones queda implícita la connotación de aprovechamiento económico.Algunas de las características y particularidades que definen al acuífero son:

Es una formación geológica con una geometría bien definida pero en su mayor parte desconocida.• En ella se desarrolla parte del ciclo hidrológico de la región en la que se encuentra.• Las propiedades hidráulicas de este medio lo caracterizan como no homogéneo y generalmente anisótropo.• El comportamiento hidrodinámico del agua dentro del acuífero es determinado por leyes hidráulicas paramedios porosos.

Las entradas y salidas de agua del acuífero dependen de las particularidades de sus fronteras, de su estado,de factores climáticos, de sus propiedades hidrogeológicas y de las acciones antrópicas realizadas sobre él.

Las condiciones que definen la calidad del agua subterránea y sus niveles, van a depender de los factoresanteriores.

Asociado al término de acuífero están:

− Acuícludo, que es la formación geológica que, aunque contiene agua en su interior hasta el nivel desaturación, no la transmite, por lo que no se puede explotar.

− Acuitardo, que se refiere a la existencia de numerosas formaciones geológicas que, conteniendo apreciablescantidades de agua, la transmiten muy lentamente, por lo que tampoco son aptos para ser explotados.

Tipos de acuíferos.

Acuíferos libres, libres, no confinados o freáticos, son los que tienen una superficie libre de aguaencerrada que está en contacto directo con el aire y por lo tanto a presión atmosférica.

Acuíferos cautivos, confinados o a presión, son los que tienen el agua sometida a cierta presión,superior a la atmosférica, y ocupa la totalidad de los poros de la formación geológica, saturándolacompletamente. La parte inferior y la superior de la formación geológica porosa contenedora del aguason impermeables.

Acuíferos semicautivos o semiconfinados, son una particularidad derivada de los anteriores, en ellosel techo y/o el muro del acuífero no son completamente impermeables.

Dependiendo el tipo de acuífero que se trate, la susceptibilidad para ser contaminado será mayor o menor, porejemplo en un acuífero libre será más fácil que penetre un agente externo que en uno confinado, ya que esteúltimo tiene encima una capa impermeable, que si bien imposibilita la salida del agua también impide laentrada de otro fluido.

Relacionados con la calidad del agua en los acuíferos están los siguientes conceptos:

− Vulnerabilidad de un acuífero a la contaminación: es la sensibilidad a la contaminación, determinada por lascaracterísticas naturales intrínsecas de los estratos geológicos que forman los lechos confinantessuprayacentes o la zona no saturada del acuífero; se incluye la accesibilidad hidráulica de la zona saturada a lapenetración de los contaminantes y a la capacidad de atenuación de las distintas capas de terreno por encimade la zona saturada como resultado de la capacidad de retención o reacción de los contaminantes. En esteconcepto están presentes los factores geométricos, propiedades hidrofísicas de la cobertura y el tipo decontaminantes en cuanto a persistencia, movilidad y toxicidad.

− Peligro del agua subterránea: es la probabilidad de que el agua de un acuífero se contamine conconcentraciones superiores a los marcados en los límites de la OMS para el agua potable cuando una cargacontaminante específica se genere en la superficie del terreno.

− Riesgo de contaminación del agua subterránea: es la amenaza para la salud humana provocada por lacontaminación de una fuente específica de suministro de agua subterránea, o también, la amenaza para unecosistema generada por dicha contaminación en una descarga posterior de ese acuífero.

FUENTES DE CONTAMINACIÓN POR HIDROCARBUROS

Los hidrocarburos que llegan hasta los acuíferos corresponden en su mayoría a los componentes del petróleo ysus derivados. La contaminación por hidrocarburos se produce de forma frecuente y sus efectos pueden llegara ser muy peligrosos. Las principales orígenes de aparición de hidrocarburos en el subsuelo son, por orden deimportancia:

Fugas de depósitos• Vertidos accidentales• Enterramientos de residuos que contiene hidrocarburos• Lavado de aglutinantes de caminos asfaltados• Riegos de caminos de tierra con aceites residuales para evitar el polvo.•

(Los dos primeros solos suponen el 90% de la contaminación)

Las actividades consideradas como fuentes de contaminación son:

Saneamiento in situ (nitratos; microorganismos fecales; trazas de hidrocarburos sintéticos)• Gasolineras y Talleres Automotrices (benceno; otros hidrocarburos aromáticos; fenoles; algunoshidrocarburos halogenados)

Déposito Final de Residuos Sólidos (amonio; salinidad; algunos hidrocarburos halogenados; metalespesados)

Industrias Metalúrgicas (tricloroetileno; tetracloroetileno; otros hidrocarburos halogenados; metalespesados; fenoles; cianuro)

Talleres de Pinturas y Esmaltes (alcalobencenos; tetracloroetileno; otros hidrocarburos halogenados)•

metales; algunos hidrocarburos aromáticos

Industria Maderera (pentaclorofenol; algunos hidrocarburos aromáticos)• Tintorerías (tricloroetileno, tetracloroetileno)• Manufactura de Pesticidas (algunos hidrocarburos halogenados; fenoles; arsénico metales pesados)• Déposito Final de Lodos Residuales (nitratos; varios hidrocarburos halogenados; plomo; cinc)• Curtidurías (cromo; salinidad; algunos hidrocarburos halogenados; fenoles)• Exploración y Extracción de salinidad (hidrocarburos aromáticos)•

EVOLUCIÓN DE LOS HIDROCARBUROS EN EL SUBSUELO

En términos generales, el comportamiento de los contaminantes está en función de sus característicasfisicoquímicas en las que se incluyen principalmente densidad, solubilidad, viscosidad, además de lascaracterísticas del medio que los rodea como son: el tipo de suelo, adsorción, permeabilidad, tamaño de laspartículas, contenido de humedad y de materia orgánica, sorción, profundidad del nivel del agua entre otros.

Los hidrocarburos incluyen productos con una variable degradabilidad como también lo es su comportamientoy la extensión alcanzada una vez en el medio (dependerá del compuesto hidrocarbonado, del número deátomos que lo componen, del tipo de enlaces que tiene, de la presencia o no de halógenos,..). Pero será ladensidad la característica que determina mayormente los procesos de transporte en el acuífero. Por ejemplo,mientras la gasolina y la nafta se mueven fácilmente por el subsuelo, el gasoil lo hace más lentamente, alfueloil le resulta bastante dificultoso y los aceites no pueden penetrar en el medio saturado, sólo mueven elagua bajo la zona de contaminación, manteniendo las condiciones de presión.

Como se ve en la figura, de forma general, si el hidrocarburo es vertido en la superficie, éste se propagaverticalmente hacia el nivel freático y, cuando lo alcanza, se mantiene sobre el agua flotando, desplazándolacon tendencia a trasladarse según el flujo. Existe una franja, la zona de agua capilar, donde el hidrocarburo,por diferencia de densidad y su incapacidad para desalojar el agua intersticial, da origen a los procesos dedispersión y difusión. Pero la mayor parte de los hidrocarburos se acumulan directamente sobre el nivel delagua y bajo la zona de fuga, extendiendo una pequeña cuña hacia la zona de menor gradiente hidráulico.

Después se va diluyendo hasta que alcanza la saturación irreductible (valor de la saturación por de bajo de lacual el hidrocarburo deja de fluir, es como si el medio tuviese una permeabilidad nula); asimismo sufre unrápido desplazamiento en la componente horizontal que se va frenando a medida que se extiende la mancha.

A continuación se esquematizan las diferentes evoluciones en el subsuelo que pueden sufrir los contaminantesdependiendo de si son de fase líquida no acuosa de baja densidad (conocidos por sus siglas en inglésLNAPLs) o de alta densidad (DNALPs).

Migración de un contaminante de baja densidad sobre la superficie freática: los hidrocarburos ligeros tiendena formar una capa en forma de nata en el nivel freático y se mueven horizontalmente en la dirección del flujodel agua subterránea, así lo hacen las gasolinas, aceites y el petróleo crudo

Cuando hay control sobre la emisión y la fuente está aislada, la contaminación potencial aún existe. Muchasfases de los hidrocarburos pueden haber dejado restos atrapados en superficie de los poros por las fuerzas decapilaridad y actúan como una continua fuente de polución. Eso es lo que se muestra en la figura. Tambiénhay que tener en cuenta que en los acuíferos en los que se producen importantes bombeos o hay granvariabilidad de recarga, los niveles freáticos oscilan ampliamente y esos vaivenes de la superficie libre hacensubir y bajar el aceite contaminante, dejando la zona de oscilación contaminada por la saturación irreductible.

En el caso de que el contaminante sea más denso que el agua la situación varía. El hidrocarburo pesadotenderá a penetrar por la zona saturada, venciendo las fuerzas de presión de los poros. A causa de los efectosde capilaridad y de la diferencia de densidades, el desplazamiento es inestable dentro de la zona saturada delacuífero, por lo que la migración se produce a modo de digitalizaciones. El contaminante formará también unacubierta sobre el nivel del agua (a menos que existan grandes orificios producidos por raíces, que ofrecen uncamino más fácil para la penetración del contaminante a través de la extensión saturada), y a partir de ahísaldrán las digitalizaciones hacia la base del acuífero.

Tanto en el caso de hidrocarburos ligeros como en de los pesados, las fases volátiles irán ocupando los porosde la zona no saturada, moviéndose por difusión.

EL MOVIMIENTO DE LOS HIDROCARBUROS

El movimiento de los líquidos inmiscibles con el agua a través de la zona no saturada y de la saturada es unproceso bastante complicado, ya que en él hay que diferenciar por lo menos dos fases: la líquida del agua y lalíquida no acuosa del hidrocarburo (esto en la zona saturada); y tres o cuatro fases en la zona vadosa, lasmencionadas anterior mente más el aire de los poros y el sólido de las partículas del suelo (esta última no esconsiderada por todos los autores).

Equilibrio multifase: la zona no saturada no contaminada presenta cuatro fases diferentes, como se veen el esquema, aire, suelo, agua y la fase líquida no acuosa o hidrocarburo. Cuando dos fluidosinmiscibles coexisten en equilibrio en un medio poroso, están

repartidos según las leyes de la hidrostática y de la capilaridad. La repartición de fluidos depende

de la dimensión de los poros, del ángulo de contacto, de la tensión interfacial y de las saturaciones.

Fluidos multifase. Conceptos básicos.•

Cuando dos fluidos inmiscibles (agua e hidrocarburo) coexisten en equilibrio en un medio poroso como es unacuífero, están repartidos siguiendo las leyes de la hidrostática y de la capilaridad. La distribución de fluidosdependerá, entre otras cosas, de la dimensión de los poros, del ángulo de contacto, de la tensión interfacial yde las saturaciones.

Dada la complejidad del proceso de transporte de los hidrocarburos por el subsuelo es conveniente de finiralgunos parámetros que sirven para modelizar este movimiento, también conocido como de flujo multifase.

% Radio de saturación, es la fracción del espacio total del poro llena de líquido. El total de todos los radios desaturación, incluido el del aire resulta ser la unidad.

% Tensión interfacial, un líquido en contacto con otra sustancia (sólido, líquido o gas) posee una energía quees el resultado de la diferencia del grado de atracción de las moléculas de la superficie entre ellas con la delgrado de atracción de otra sustancia.. Este fenómeno se define como la cantidad de energía que hace falta paraseparar un área unitaria de una sustancia desde otra. Se designa como �i,j . En los acuíferos no encontramos,en la zona no saturada, agua formando capas alrededor de los granos del suelo que no puede fluir por lafuerzas de capilaridad, pero que interactúa, con la fase líquida no acuosa del contaminante. El contactotrifásico agua (W), crudo (O) y sólido (S) está caracterizado por los ángulos de

contacto. A lo largo de la línea de contacto trifásico se ejercen perpendicularmente a esta línea y

por unidad de longitud de la misma, fuerzas que corresponden a las tensiones interfaciales. El

equilibrio se expresa como un balance vectorial entre estas fuerzas cuyas direcciones son las

tangentes a las interfases involucradas. Simplificando, se puede suponer que el sólido es plano

en el punto de contacto (condición de Neuman). El fluido que posee el ángulo de contacto inferior a 90° es elfluido que moja la superficie sólida. Las rocas que almacenan agua poseen una naturaleza polar por que esmojable por el agua. Los crudos contienen a menudo bases nitrogenadas, es decir moléculas susceptibles depresentar una carga positiva, aún localmente. Tales moléculas pueden adsorberse sobre la superficie del sólidoen los sitios negativos (silicatos) y llegar a recubrirla como si fuera una capa de pintura. La superficie no serámojable por el agua sino por el hidrocarburo (cambio de mojabilidad).

% Mojabilidad, se define como la capacidad de posee un líquido para esparcirse sobre una superficie dada. Esuna función del tipo de fluido y de la superficie sólida. El ángulo � se denomina ángulo de contacto. Cuando� < 90°, el fluido moja al sólido y se llama fluido mojante. Cuando � > 90°, el fluido se denomina fluido nomojante. Una tensión de adhesión de cero indica que los fluidos tienen igual afinidad por la superficie. Lamojabilidad tiene sólo un significado relativo. Teóricamente, debe ocurrir mojabilidad o no mojabilidadcompleta cuando el ángulo de contacto es 0° o 180° respectivamente.

Angulo de Contacto de Avance , Aparece cuando el agua está en contacto con el petróleo sobre una superficiesólida previamente en contacto con el petróleo, es decir, ocurre cuando el agua avanza hacia el petróleo

Angulo de Contacto de Retroceso , Surge cuando el petróleo está en equilibrio con el agua sobre unasuperficie previamente cubierta con agua (el petróleo avanza hacia el agua)

El ángulo de contacto es uno de los métodos más antiguos y aún más ampliamente usados para determinar lamojabilidad.

% Histéresis, fenómeno que ocurre cuando la tensión interfacial y la mojabilidad son diferentes o cuando lainterfase líquido−líquido no acuoso está avanzando o retrocediendo sobre una superficie sólida. La presióncapilar está sujeta a histéresis ya que el ángulo de contacto � es una función de la dirección deldesplazamiento; � puede tener diferentes valores si el equilibrio es alcanzado por avanzar o retroceder sobrela superficie (cambio de dirección).

% Presión de capilaridad, cuando dos líquidos inmiscibles están en contacto, se forma entre ellas superficieque tiende a curvarse. Midiendo la presión del poro en cada fase cerca de la superficie de contacto se observaque las presiones no son iguales, esa diferencia es la presión capilar. Si Pw es la presión del fluido acuoso y Pnw es la presión del fluido no acuoso, P c= Pw − P nw es la presión capilar, que es directamente proporcionala la tensión interfase e inversa al radio de curvatura. Esto significa que es función de las propiedades de losdos líquidos inmiscibles y que depende del porcentaje de cada uno halla en un poro. Desarrollar estomatemáticamente es muy complicado.

Fenómeno de introducción de un capilar en una interfase agua−petróleo, donde se genera eldenominado ascenso capilar

La fuerza que origina el ascenso capilar esta expresada por:

Fuerza = � wo "cos�wo "�"r

� wo = Tensión interfacial

�wo = Ángulo de contacto de la interfase líquida con la superficie del sólido

r = radio del capilar.

Existe una dependencia de los efectos capilares con el diámetro del tubo, con la tensión interfacial y el ángulode contacto (mojabilidad del sistema) y la diferencia de densidad entre fluidos. A uno y otro lado de lainterfase curva existe una marcada diferencia de presión (tanto mayor, cuanto mayor es el ascenso capilar). Aesta diferencia de presión se la identifica como presión capilar del sistema y su forma genérica es la siguiente:Pcap = Pnm − Pm , donde Pcap es Presión Capilar, Pnm es Presión de la fase no−mojantey Pm es Presión dela fase mojante. El fluido con la mayor tendencia a mojar la roca reservorio será aquel que tenga la presiónmás baja.

En el caso de la figura, la curva de trazo grueso y color rojo muestra el cambio de la saturación de aguacon la altura, correspondiente a un sistema poral heterogéneo, pero uniforme.

− FWL o nivel de agua libre ,es el nivel en el que se presentaría la interfase agua petróleo en ausencia demedio poroso.

− WOC, es el contacto agua−petróleo , es el nivel más bajo en que se puede detectar petróleo. La diferenciaentre el WOC y el FWL corresponde al ascenso capilar generado por los poros de mayor "diámetro" de la redde poros que constituye el subsuelo .

− Swirr o saturación de agua irreductible, es la mínima saturación de agua obtenida por desplazameintocapilar. En los capilares cilíndricos la Swirr es nula (no hay fases residuales), pero en los medios porososnaturales toma valores, en general superiores al 10 ó 15 % del volumen de poros, siendo frecuentes Swirrsuperiores al 25%. Por último, la zona de transición capilar, que es aquella que incluye todos los niveles enque la Sw (saturación del agua) varía entre el 100 % del volumen total de poros y la Swirr.

% Permeabilidad relativa, durante el flujo simultáneo de dos líquidos inmiscibles, parte del espacio libre delporo se verá completado con agua y la otra parte con el fluido contaminante, de forma que ambos competiránpor el espacio libre, de ahí surge el concepto de permeabilidad relativa, que es el radio ocupado por un fluidorespecto al que ocuparía de tener todo el espacio del poro para ese fluido. Las permeabilidades relativas delsistema de tres fases compuesto por aire−agua−hidrocarburo, son bastantes complicadas de obtener, seestiman por un método derivado de de dos fases de Stone(1973).Primero se obtiene la del , krw en función dede su radio de saturación, Sw ; después la del aire, kra también como función de su radio de saturación Sa yfinalmente se obtiene la de la fase líquida no acuosa, knw, como función de las dos anteriores.

% Ley de Darcy para el flujo bifásico, Qw= −(krwki�w/ �w)A(dhw/dl), donde:

Qnw es el caudal de flujo de agua◊ krw , es la permeabilidad relativa del agua en presencia de un fluido no acuoso◊ ki, es a permeabilidad intrínseca de la roca◊ �w , es la densidad del agua◊ �w, es la viscosidad dinámica del agua◊ A, es la sección por la que circula el flujo◊

Para el fluido no acuoso se usa una expresión similar: Qnw −(krnki�nw/ �nw)A(dhnw/dl).

% Potencial de fluido, es la cantidad de trabajo necesario para mover una masa unitaria de fluido desde unaposición de referencia y en unas condiciones determinadas hasta otra posición y condiciones.

% Saturación, se denomina así a la fracción del espacio poroso ocupado por el fluido. Por definición, la sumade la saturación es 100%; So + Sg + Sw = 100%

So = saturación de petróleo,en %.

Sg = saturación de gas libre,en %

Sw = saturación de agua,en %

La saturación de petróleo incluye todo el gas disuelto en el petróleo, mientras que la saturación de gas consistesolo de gas libre. El agua dentro de los poros es a veces llamada "intersticial".

% Imbición, es el proceso de expulsión de un fluido contenido en un medio poroso mediante el contactoexterior con otro líquido de mayor tensión superficial; el líquido que moja se extiende, ocupando primero losporos más pequeños y echa al fluido inicialmente contenido por fuerzas capilares. Esto resulta de vitalimportancia para conseguir obtener el petróleo desde medios con poros muy finos, en los que la presióncapilar suele ser muy elevada.

Movimiento de LNAPLs♦

Cuando ocurre un derrame sobre la superficie terrestre de LNAPLs, éstos migran verticalmente por la zona nosaturada del suelo bajo la influencia de la gravedad y las fuerzas de capilaridad, tal y como lo haría el agua. Amenos que la zona no saturada sea extremadamente seca, estará mojada de agua y los hidrocarburos pocodensos constituirán la fase no mojable. Dentro de esta zona no saturada, en la parte superior ,el agua seencuentra en poros en saturación irreductible, y es denominada agua pendular y en la parte justo debajo yhasta la zona saturada, al agua que allí se encuentra se la denomina funicular.

Por esta zona no saturada viajarán los LNAPLs , pero si la cantidad de estos contaminantes es excesiva , podráalcanzar la parte superior de la zona capilar (es decir, su movimiento por el subsuelo vendrá , en gran partedeterminado por la cantidad que haya o que vaya aparerciendo paulatinamente)hasta el punto de que una vezalcanzada esta zona, pueden desplazar al agua capilar y empezar a acumularse. Así dará lugar a una superficieoleosa, con algunos de los LNAPLs con presión de poro positiva. Ocasionalmente, la zona capilar puededesaparecer completamente, y la superficie oleosa iría a posarse directamente sobre la superficie del agua,incluso podría hacerla bajar por su peso. En su viaje descendente desde el vertido, los LNAPLs pueden dejarresiduos en la zona no saturada, e incluso alguna de sus fracciones puede disolverse al entrar en contacto conla masa de agua, empezando así a agravar el proceso de contaminación.

El flujo de LNAPLs es complejo una vez se encuentra sobre la masa de agua del acuífero, debido avariaciones en el nivel de la misma por cambios estacionales. En las siguientes figuras se explica de modográfico que es lo que ocurre cuando los niveles freáticos varían y sobre ellos hay una mancha de hidrocarburosde baja densidad.

En el primer esquema se muestra una mancha de hidrocarburo de baja densidad sobre la zona capilar, y lacómo estaría distribuido el hidrocarburo residual a partir se su descenso vertical.

Lo que acontecería si el nivel freático descendiese viene determinado en el segundo esquema, en él se puedever como la zona de suelo manchada por el hidrocarburo residual retenido en los poros ha aumentadoconsiderablemente debido al movimiento descendente del contaminante, provocado por la bajada del nivel deagua.

En el tercer esquema se expone lo que ocurriría en el caso de que el nivel freático volviese a ascender.

Fase inicial

Fase de descenso del nivel freático

Restitución del nivel piezométrico

Volatilización de LNAPLs♦

Es el mecanismo por el que el fluido pasa de la fase líquida a la fase gaseosa. No es uno de los principalesprocesos que tienen lugar en el subsuelo, pero en el caso que nos ocupa de contaminantes derivados delpetróleo, sí que es significativo. Los factores fundamentales que afectan a este proceso son:

El área de contacto entre los productos libres y la zona insaturada.• La presión de vapor del contaminante vertido.(Los que tienen una superior a 14 mm Hg a 20 ºC sonbastante volátiles).

La tasa de difusión a la que está sometida ese contaminante en el subsuelo.• Las propiedades difusivas del suelo para las fases de vapor de los contaminantes.•

Para de terminar la volatilidad de un compuesto se parte de la Ley de Henry, que establece una relación entrela presión de vapor de un compuesto sobre su solución acuosa y la concentración en solución. La constante deproporcionalidad entre ambas es también conocida como la constante de la ley de Henry, la cual puede sermanifestada en unidades de atmósferas/(moles/metros cúbicos de agua) o en un coeficiente de partición aguaaire. Esta es la tasa de la solubilidad acuosa de una sustancia, expresada en miligramos /litro , a unatemperatura dada a la concentración saturada de vapor de la fase pura de la sustancia, también expresada enmiligramos /litro. Los compuestos que tienen una partición agua−aire baja como los alcanos, tienden a su fasevapor , mientras que las que la tienen alta como los bencenos, tienden a la fase acuosa.

Hidrocarburos tales como gasolina se componen de una mezcla de más de 200 compuestos orgánicosdiferentes, por lo que la volatilización que pueda sufrir no será de todos sus componentes por igual.

Compuesto Peso molecular Coeficiente de partición agua−aire

Benceno 78 5.88

Tolueno 92 3.85

Xileno 106 4.68

Etilbenceno 106 3.8

Ciclohexano 84 0.15

Hexano 86 0.015

Octano 114 0.0079

Los cuatro primeros compuestos son de tipo aromático, más pesados y más tóxicos, y al tener su coeficientevalores altos, tenderán a quedarse en el subsuelo en fase líquida y serán los que con mayor facilidad percolenhasta el acuífero. En cambio, los otros tres, alcanos , tienen un coeficiente de partición bajo, por lo que serámás pronbable que se volatilicen antes de llegar a contaminar al acuífero.

Movimiento de DNAPLs♦

Los líquidos no acuosos densos incluyen entre sus compuestos álguno que tienen átomos de cloro, bromo oflúor. En su estado puro estos compuestos tienen diferente movilidad en la tierra y en el agua. Suconductividad hidráulica es función de la permeabilidad intrínseca de la formación donde se encuentra elvertido y de las propiedades del mismo:

−K= ki �g/� , donde

K,es la conductividad hidráulica

ki , es la permeabilidad intrínseca

�, es la densidad del fluido

g, es la constante de la gravedad

�, es la viscosidad de fluido

La relativa movilidad de una fase líquida no acuosa en agua será igual a la relación entre �/� de dicha fasecon la proporción �/� para el agua.

Lo que suele ocurrir con este tipo de contaminantes es que son más densos y menos viscosos que el agua y portanto tienen una movilidad relativa bastante alta.

Densidades de DNALPs

Compuestos halogenados con un carbono Densidad (gr/cm3)

Diclorometano 1.33

Triclorometano 1.48

Tetraclorometano 1.59

Dibromoclorometano 2.45

Compuestos halogenados con dos carbonos

1,1−Dicloroetano 1.18

1,2−Dicloroetano 1.23

1,2−Dicloroetileno 1.22

1,2−Dicloroetileno 1.26

1,1,1−Tricloroetano 1.34

1,1,2−Tricloroetano 1.43

Tricloroetileno 1.46

1,1,2,2−Tetracloroetano 1.60

Tetracloroetileno 1.62

1,2−Dibromoetano 2.17

Compuestos halogenados con tres carbonos

1,2−Dibromo−3−cloropropano 2.05

1,2−Dicloropropano 1.16

Compuestos halogenados aromáticos

1,2−Diclorobenceno 1.30

1,4−Diclorobenceno 1.25

Bifenilos policlorados

Aroclor 1016 1.33

Aroclor 1221 1.15

Aroclor 1242 1.39

Aroclor 1248 1.41

Aroclor 1254 1.51

Compuestos no halogenados

Disulfida carbonada 1.26

Cuando el vertido sobre la superficie del terreno, o la descarga desde el subsuelo supera el valor de saturaciónresidual, los DNALPs se mueven verticalmente en la zona no saturada bajo la influencia de la fuerza de lagravedad.La migración se produce a través de los poros más grandes, los cuales inicialmente tenían aguamojando los minerales del suelo y aire. Los DNALPs desplazan al aire, por lo que dichos poros se quedanrellenados por agua y estos hidrocarburos. En esta zona la permeabilidad para los DNALPs es mayor que parael agua, por lo que va desplazándola y ocupando su lugar. Así que en la zona capilar va empujando al aguahacia abajo, ocupando los poros de la misma.

Al llegar a la zona saturada del acuífero estos hidrocarburos irán penetrando en la misma también gracias alempuje de la fuerza de la gravedad desplazando al agua cuando alcanzanel llamado peso crítico, a partir delcual irá formando unas especies de digitalizaciones verticales hacia la base del acuífero. Este peso críticopuede ser determinado por la fórmula de Hobson:

h0= (2�cos�(1/rt−1/rp)/g(�w−�o))

Donde:

� es la tensión interfacial entre dos líquidos• � es el ángulo mojable• rt es el radio del estrechamiento que llega al poro• rp es el radio del poro• g es la aceleración de la gravedad• �w es la densidad del agua• �o es la densidad de DNAPL•

Una vez que los hidrocarburos han alcanzado la capa del suelo del acuífero , pueden empezar a moverselateralmente, incluso en ausencia de un gradiente hidráulico, aunque lo que sí se requerirá será, segúnVillaume un gradiente de presión lateral, dado por:

gradP= 2�/Lo(1/rt−1/rp)

Donde Lo es la longitud de la fase continua de DNAPLen la dirección del flujo y el resto viene determinadoen la ecuación anterior.

El movimiento de estos hidrocarburos puede ser modelizado de diferentes formas, dependerá de variosfactores, entre los que están el acervo de teorías de los distintos autores que hay al respecto; caracterizadastodas ellas por la complejidad de las ecuaciones que las identifican.

PROCEDIMIENTOS DE DESCONTAMINACIÓN DE ACUÍFEROS

CONTENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN:

Barreras físicas• Barreras Hidráulicas•

EXTRACCIÓN:

Bombeo y tratamiento• Extracción por alto vacío• Extracción suelo−vapor• Extracción mediante skimmer• Extracción avanzada•

TRATAMIENTOS IN SITU:

Tratamientos químicos• Biotratamiento:•

Bioestimulación

Bioventing

Fundamentos de la biorremediación

Diseño de un proceso de biotratamiento

Fases de un sistema de biorremediación.

Atenuación natural•

Generalmente, entre que ocurre la contaminación de un acuífero hasta que es detectada en los pozos, hapasado tanto tiempo, que lo más probable es que el acuífero haya sido afectado en la mayor parte de suextensión. A veces incluso empieza a detectarse la contaminación cuando la fuente ya ha desaparecido. En elcaso de que la señal de alerta aparezca en el momento de producirse la contaminación y de que ésta se estédando desde la superficie del terreno, una de las posibles actuaciones a seguir para evitar males mayores seríaextraer el terreno afectado, es decir movilizar las tierras afectadas para llevarlas a un lugar donde puedan sertratadas, evitando así la penetración del contaminante al subsuelo (aunque, normalmente, la recuperación delhidrocarburo no es rentable económicamente). Esta acción es especialmente recomendable en casos devertidos de hidrocarburos pesados ya que su extensión es lenta no se eliminan del terreno ya que se eliminancuando su dilución en el medio alcanza el calor de saturación irreductible y constituyen un foco que puedepermanecer muchos años. Pero no siempre esto es lo más indicado, en algunos casos las labores de lucha

contra la contaminación serán de contención de la misma para evitar peores agravios y en otros lostratamientos in situ con la ayuda de microorganismos ayudarán a un resturación del medio natural másefectiva.

Cuando la fuente de contaminación es permanente (escombreras, gasolineras,), las acciones indicadas noserían sólo correctoras, si no que habrían de ser además preventivas (ya que la contaminación se va a seguirproduciendo), y serían tales como impermeabilizaciones, desvíos de aguas de lluvia, drenajes,.. En este trabajosólo vamos a tratar sobre medidas correctivas puesto que las medidas preventivas no quedarían englobadasdentro de lo que es la calidad de aguas.

CONTENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN.

Este procedimiento no permite recuperar la calidad del suelo o aguas ya contaminadas, se aplica allí donde seha producido un derrame o vertido para evitar que el fluido contaminante se extienda. Es decir, lo que sepretende con esta técnica es inmovilizarlo, y esto se puede conseguir aislándolo mediante:

−Barreras físicas

Las barreras se disponen en la parte con de menor gradiente de la zona contaminada, ya que el fluido circuladesde donde el gradiente de concentración es mayor a donde es menor; aunque en algunos casos también secolocan en la parte de más gradiente también.

En principio se usaban en materiales poco consolidados, como arenas, pero actualmente también se utilizan enmateriales más duros con técnicas especiales.

Por norma general , la profundidad de las barreras está en torno de los cincuenta metros, siendo su extensiónen la horizontal de muy variado tamaño, dependiendo de la superficie a proteger.

A la hora de escoger el tipo de barrera a utilizar habrá que tener en cuenta algunas consideracionesimportantes, la primera sería que se ha de asentar sobre un estrato impermeable (o muy poco permeable) y queella misma también ha de serlo y la segunda es que hay que vigilar que el material con el que esté construidano reaccione ni se degrade con el contaminante.

Existen, fundamentalmente, tres tipos de barreras:

Muros de arcilla (slurry wallas), se abren zanjas en el suelo que se rellenan con arcillas o mezcla de suelo conarcillas. Es el método más usado ya que también es el más barato.

Cortinas cementadas (grout courtains), se inyecta en el suelo una especie de cementos especiales que cuajandando una estructura de gran dureza. Son más caros y se utilizan cuando es necesario proteger un ecosistemacercano.

Sheet piling, son láminas de acero que se introducen en el subsuelo. Son completamente impermeables yapenas reaccionan con el medio, pero su transporte y colocación es dificultosa, además de ser muy caras.

−Barreras hidráulicas

El principio que rige estas barreras es el mismo que en el caso de las barreras físicas, solo que en esta ocasiónen vez de en material sólido, éstas se basan en fluidos.

Los sistemas de drenaje son el operativo más sencillo de barrera hidráulica se construyen instalando unatubería agujereada colocada horizontalmente en zanjas, situadas de tal forma que permitan recolectar la mayor

parte de agua contaminada.

Sistemas de pozos, son más complicados que los drenes pero también más versátiles. Crean conos dedepresión que, al tener un menor gradiente, hacen que el fluido contaminante se dirija hacia ellos y no semovilice hacia otras zonas. Tienen varios inconvenientes, como el qué hacer con el agua bombeada o el deestar limitado por el coste del bombeo. Pero sus ventajas, entre la que está que con este sistema se puedetrabajar a profundidades superiores a los cincuenta metros y que es muy duradero, hacen que los pozos sean elmétodo de barrera más usado.

− Extracciones

Otra de las técnicas frecuentemente usadas para evitar que la contaminación alcance el acuífero es laexcavación y retirada del suelo contaminado. Es una práctica frecuente y exitosa, pero tiene bastantes y seriasdesventajas, la primera es que sólo se puede efectuar para pequeñas cantidades de tierras; la segunda, que esatierra va a necesitar un tratamiento caro, y la tercera y más peligrosa, es que se exponen a los trabajadores aaltas dosis del contaminante durante las tareas de extracción del suelo. Así que se usará para remediar fuentessuperficiales puntuales de alta carga recontaminación.

−Bombeo y tratamiento.

El agua contaminada se saca por bombeo desde el subsuelo, una vez fuera se trata con procesos como carbónactivo, o air−stripping y se vuelve a introducir dentro del acuífero cerca del lugar de extracción, por bombas ypor tuberías. De esta forma se favorece el empuje de agua sucia hacia la bomba de extracción. A este métodotambién se le conoce como lavado del suelo in situ. Esta metodología es muy útil para captar y mermar lapluma contaminante. La aplicación de técnicas de bombeo para la contención de la contaminación está enfunción de distintos factores:

− Naturaleza y propiedades de los contaminantes

− Características del medio

− Esquema de funcionamiento hidráulico del sistema

− Compatibilidad con las actuaciones previstas para una posterior descontaminación

Los aspectos a tener en cuenta en la aplicación de las técnicas de bombeo son:

A continuación viene expuesto un esquema de contención por intercepción del penacho contaminadogradiente abajo. Los tratamientos previos a la reinyección pueden ser de diversos tipos ,aquí se harepresentado una biodegradación, pero podría tratarse de una remediación química, y montarse en el mismoescenario donde se ha producido la contaminación.

−Sistema de Extracción mediante Alto Vacío

Un sistema de Alto Vacío está preparado para aplicar un vacío entre 0 y −1 bares, obteniendo un caudal muyvariable en función de la capacidad de la bomba. Este sistema puede actuar sobre distintos puntos deextracción simultáneamente, cuyo número dependerá igualmente de la capacidad de la bomba, mediante launión a una cabeza de pozo hermética (en la imagen) de la que sale la varilla de succión o Slurper.Suplementariamente, este sistema permite la extracción solamente del aire incluido en los poros de la zona nosaturada y fuerza una ventilación efectiva de la misma, incitando la entrada de aire del exterior y ayudando lavolatilización y degradación de los hidrocarburos existentes (Bio−Slurping). Dado que el sistema de AltoVacío es capaz de bombear agua y producto en fase libre a la vez, existe el riesgo de movilizar el producto deunas zonas a otras si éste es excesivamente fluido.

Extracción suelo−vapor.•

El principio de extracción suelo−vapor es muy similar al de bombeo y tratamiento , pero en esta ocasión lascondiciones requeridas son que, primero el suelo debe contener una porción gaseosa por la que el airecontaminad puede viajar (esto lo limita a la zona no saturada) y segundo, el contaminante debe poder sertransferido desde otras fases (sólido, líquido) a la fase gaseosa (está limitado para contaminantes volátiles).Como el aire es mucho menos viscoso que el agua se requiere mucha menos energía para bombearlo fuera delsubsuelo. Esta técnica es relativamente barata, pero tiene ciertas limitaciones, que hacen que no sea siempreefectiva. Estas limitaciones también lo son del sistema de bombeo y tratamiento y serían las enunciadas acontinuación: 1. presencia de zonas de poca permeabilidad

2. lenta velocidad de deserción del contaminante

3. existencia de líquidos inmiscibles

Esquema del sistema de extracción suelo−vapor

Una tecnología emparentada con esta es la de air−sparging, la cual consiste en inyectar aire limpio a la zonasaturada del acuífero. Este aire volatiliza contaminantes con una alta presión de vapor y los empuja hacia lasuperficie en burbujas de aire, eventualmente pasan por la zona insaturada donde son susceptibles de sercapturados por un sistema suelo−vapor.

Sistema de Extracción mediante Skimmers•

Un Skimmer es un procedimiento de recogida de líquidos flotantes en agua, que presenta una boya graduadasegún la densidad de estos líquidos. Estos aparatos se sitúan en la interfase agua−hidrocarburo y permiten laentrada selectiva de producto a través de una membrana hidrófoba−oleofílica que existe en su interior,permitiendo sólo el paso de sustancias orgánicas.

Existen dos tipos:

− De separación selectiva, para hidrocarburos ligeros y de baja viscosidad, que funcionan con espesores dehidrocarburo muy finos .Requieren un mantenimiento periódico debido a posibles crecimientos demicroorganismos indeseados

− De gravedad específica, utilizados cuando hay gran cantidad de producto contaminante o está o es muyviscoso. Para trabajar exige grosores mínimos de unos 3 cm de hidrocarburo.

−Extracción evolucionada

En ocasiones la extracción de los contaminantes del medio se ve desfavorecida debido a factores como la bajasolubilidad del hidrocarburo, el alto grado de porción y la presencia de fases de líquidos inmiscibles, lo quelimitan que el contaminante pueda ser lavado y movilizado en una columna de agua. Una de las posiblessoluciones a este problema es la adición al subsuelo de reactantes químicos como agentes tensioactivos quefavorecen la emulsión de los hidrocarburos en partículas de 5 a 10 nm de diámetro , tamaño que permite suarrastre para su remoción del medio. A la hora de escoger los agentes químicos que actuarán sobre lacontaminación hay que tener en cuenta, el tipo de hidrocarburo que hay en el medio, la cantidad en la que seencuentra y la extensión por la que se reparte, así como su reactividad con el mismo.

TRATAMIENTOS IN SITU

Este tipo de procedimiento generalmente es el más adecuado para la recuperación de suelos y acuíferos, yaque no es necesaria la preparación y excavación del material;es más barato y disminuye el riesgo decontaminación de otros medios y de los trabajadores, que ya no se ven tan expuestos al contaminante.

Los tratamientos in situ tienen también ciertas limitaciones, relacionadas con las condiciones que nosencontramos en el subsuelo, escaso oxígeno (algunas reacciones de descomposición requieren oxígenomolecular) y reducida cantidad de nitrógeno (es el nutriente limitante para las bacterias en los acuíferos).

Dentro de estos procesos se distinguen los químicos y los biológicos.

−Tratamientos químicos in situ

El fundamento de los mismos es la degradación del hidrocarburo provocando reacciones deoxidación−reducción, hidrólisis,., en la zona no saturada. Aunque este método no estan frecuente como elbiológico, cada vez despierta más interés. Se inyecta un reactante en un lugar de bajo gradiente (hacia don dese dirige la contaminación) y éste reaccionará con el contaminante. Está especialmente indicado parahidrocarburos halogenados, tales como el tricloroetano. Para este tipo de producto, se abre una zanja en lazona de bajo gradiente y se rellena de materiales permeables capaces de transformar los contaminantes a supaso en productos no tóxicos. Por ejemplo, excavaciones rellenas con limaduras de acero, éstas reaccionancon el tricloroetano y permiten que el agua siga circulando a través.

Tratamientos biológicos in situ•

Más conocida como biorremediación, está desarrollada para descontaminar y/o reducir el contenido dehidrocarburos con heterogéneos niveles de toxicidad existentes en el subsuelo tras efectuarse un vertido depetróleo. Las metodología biológicas que se utilizan son bastante numerosas, pero todas están basadas en lacapacidad de los microorganismo de biotransformar compuestos orgánicos complejos , hacia productos menostóxicos o de más fácil degradación. Otra ventaja, apaerte de las mencionadas al principio del epígrafe, es quela biorremediación es una técnica menos agresiva con el suelo a tratar, ya que no produce efectos secundarios.

Existen algunas bacterias que tienen la capacidad de usar a los hidrocarburos contaminantes como fuente decarbono y energía, y que una vez usados son desechados en forma de dióxido de carbono , agua y,dependiendo del producto de origen, otras sustancias menos dañinas que las de partida . Algunas de estasbacterias son: Pseudomonas, Arthrobacter, Actinomyces, Arerobacter, Flaviobacterium, y Corynebacterium.

% Dentro de la tecnología de biorremediación aparece la llamada bioaumentación, que es la adición demicroorganismos con la facultad de degradar los hidrocarburos , al medio contaminado. Las bacteriasintroducidas pueden ser autóctonas o éxogenas, o de ambos tipos simultáneamente. Esta tecnología se empleacuando la población bacteriana del suelo no tiene individuos suficientes o capacitados para degradar loscontaminantes. Para acompañar a esta técnica está la bioestimulación, que es la adición al sistema de:

Nutrientes, los hidrocarburos son ricos en carbono, pero apenas hay partículas de elementos de nitrógeno yfósforo entre los productos contaminantes. La relación C:N:P requerida para el buen metabolismo de lasbacterias es aproximadamente de 100:10:1, por ello se hace necesaria su inyección en el medio, ya que sonnecesarios para que los microorganismos sinteticen materia orgánica y puedan reproducirse.

Oxígeno, es el más limitante de los factores ya que en los poros de la zona no saturada podemos encontrarlopero en cantidades por debajo a las requeridas para la degradación aerobia

Aceptores alternativos de electrones, ayudan a la degradación anaerobia ya que la aerobia es muy difícilestablecerla a determinados niveles, consiste en la adición al subsuelo de iones de hierro, sulfatos y nitratos.Esta es una nueva región de investigación y los resultados aún no son muy conocidos, pero las expectativaspuestas son bastante esperanzadoras.

Agentes tensioactivos, como ocurría en los tratamientos por extracción, para emulsificar los hidrocarburos, asíaumentamos la superficie para que los ataquen los microorganismos.

% Otra de las prácticas de biorremediación es el Bioventing o inyección de aire consistente en una aireaciónforzada del suelo. Se hace a través de pozos de inyección. De esta forma, se ayuda a la degradación de loshidrocarburos por volatilización y por biodegradación (se facilita la estimulación del metabolismo).Loselementos trascendentales a considerar en el empleo de esta técnica son:

Las moléculas más pequeñas, es decir aquellas con cadenas de hasta 20 carbonos se degradarán con mayorfacilidad sobre todo si son compuestos con una presión de vapor mayor de 10 mm de Hg a 20ºC, ya que sonsusceptibles de volatilizarse más rápidamente.

Los suelos tienen que disponer bajos contenidos en arcilla y ser lo más homogéneos posible, con un valor depermeabilidad al aire adecuado.

Los aportes de oxígeno deben ser suficientes para que se produzca la degradación aerobia.

No debe existir de producto libre en flotación sobre el nivel freático.

Convienen unas condiciones óptimas, que son aquellas de pH (6 y 8), de humedad (12−30% en peso),potencial redox mayor de −50 mV,y temperatura entre 0 y 40 .

Los tiempos de actuación son cortos, del orden de meses, lo que hace que el coste sea medio−alto.

Esquema de la disposición en el espacio de los agregados constituyentes de un suelo. Los microorganismosforman biopelículas en los poros del suelo y ese es su mecanismo de trabajo, actuando en equipo, no de formaindividual.

% Fundamentos de la biorremediación

La biorremediación tiene como fundamento bioquímico las reacciones de oxidación−reducción cuyo finúltimo es la obtención de energía. Estas transformaciones se van a producir a lo largo de la cadenarespiratoria, o transportadora de electrones de las células. La cadena la inicia un sustrato orgánico externo(compuestos hidrocarbonados) que ejerce como dador de electrones, de modo que la actividad metabólica dela célula acaba degradando y consumiendo dicha sustancia.

Los aceptores de electrones más corrientemente consumidos por los microorganismos son el oxígeno, losnitratos, el hierro (III), los sulfatos y el dióxido de carbono. Si el oxígeno es el aceptor de electrones usado, larespiración microbiana es aerobia, y los procesos de biodegradación serán de tipo aerobio; no obstante, siutiliza los sulfatos o el dióxido de carbono, la respiración se produce en condiciones reductoras o anaerobias,y los procesos de biodegradación serán de tipo anaerobio.

Degradación aerobia: Sustrato + O2 ! biomasa + CO2 + H2O

Degradación anaerobia: Sustrato + (NO3−, Fe3+, Mn4+, SO −24, CO2) ! Biomasa + CO2 +(N2, Mn2+, S2+,Fe2+, CH4)

La concentración, composición y la tasa de transformación de sustrato de los microorganismos está afectadapor varios agentes, como son:

Necesidad de nutrientes: El metabolismo microbiano está encauzado a la reproducción y éstos demandan quelos nutrientes se hallen disponibles para su asimilación y sintetización.

pH del suelo: es muy significativo en la actividad microbiana. El desarrollo de la mayor parte de losmicroorganismos es máximo en el intervalo de pH ubicado entre 6 y 8. También hay que tener en cuenta queel pH afecta directamente a la solubilidad del fósforo y a la movilización de metales pesados en el suelo, porlo que habrá que tenerlo en cuenta a la hora de diseñar un proceso de biorremediación en una zonadeterminada (a veces habrá que añadir sales o ácidos al suelo para alcanzar un pHóptimo para el trabajo de lasbacterias).

Temperatura: generalmente las cepas bacterianas que realizan la descomposición de hidrocarburos, sedesarrollan en condiciones mesófilas , entre 15 y 45 ºC , disminuyendo

la biodegradación a causa de la desnaturalización de las enzimas a temperaturas superiores a

40 ºC e inhibiéndose a inferiores a 0 ºC.

Humedad: los microorganismos requieren unas condiciones mínimas de humedad para

su crecimiento, pero en el caso de acuíferos , lo que habrá de ser tenido en cuenta es que un exceso de agua enel medio puede inhibir el metabolismo bacteriano al reducir la concentración de oxígeno en el suelo.

Estructura química del hidrocarburo: la inherente biodegradabilidad de un hidrocarburo depende, en granmedida, de su estructura molecular y de otros parámetros ya vistos en uno de los capítulos anteriores.

Como últimas anotaciones a la biorremediación, apuntar brevemente que existen otras nuevas técnicasincluidas como son:

La fitorremediación, que es una de las tecnologías más innovadoras del mundo, en la que las plantas verdesabsorben los contaminantes y los degradan. Esta puede ser enfocada, tanto para compuestos orgánicos, comoinorgánicos.

La fitovolatilización, la planta absorbe el contaminante, lo transporta por su estructura, y por medio de sushojas lo volatiliza.

La rizorremediación, la raíz de la planta excreta enzimas, polisacáridos y demás nutrientes que aprovecha labacteria que degrada los hidrocarburos.

Estas nuevas metodologías son útiles principalmente para la limpieza de suelos, no para acuíferos, aunque hayque valorar que actúan como filtros impidiendo que la contaminación atraviese el subsuelo y alcance a lasaguas subterráneas.

− Diseño de un proceso de biotratamiento

No existe una única metodología a seguir tras un proceso de contaminación para limpiar un acuífero. Ésta va adepender de muchos factores: edáficos, climáticos, biológicos, económicos, .. y por supuesto delconocimiento, experiencia y preparación del equipo encargado de la realización de las labores decontaminación. Pero a grandes rasgos, sí que se pueden esbozar unas directrices a por las que se guíe el diseñode un sistema de descontaminación:

Determinar el tipo de hidrocarburos que han causado la contaminación.

Especificar cómo es la columna geológica que hay por encima del acuífero y los espesores de cada capa (sepuede hacer analizando los cortes litológicos de los pozos cercanos) , establecer el potencial de permeabilidadde las unidades geológicas y otros parámetros relacionados con el movimiento de los contaminantes.

Establecer la profundidad del nivel estático freático (la cercanía a la superficie del acuífero ocasiona que elhidrocarburo se esparza con mayor rapidez)

Realizar análisis fisicoquímicos: determinar la materia orgánica, los aniones y cationes disueltos, el pH delmedio, la demanda de oxígeno (tanto del agua subterránea como del suelo). Dependiendo de ello,se dará latransformación de los hidrocarburos.

Efectuar pruebas de bombeo en pozos y de filtración a través de la zona no saturada.

Construcción de uno o más pozos para extracción y monitoreo de los hidrocarburos.

Practicar la limpieza del acuífero.

−Fases de un sistema de biorremediación

− Investigación y caracterización de la contaminación y del emplazamiento.

Lo primero es la realización de un estudio completo del medio (en el que como mínimo, se incluya lacaracterización del emplazamiento, la volumetría del suelo a tratar, las condiciones geológicas ehidrogeológicas, las características del suelo y sus propiedades: pH, granulometría, humedad, porosidad, etc);y también del contaminante( tipo y concentración del mismo, su biodisponibilidad , su toxicidad, etc.)

− Análisis y elección de las medidas biocorrectivas

Antes de proceder a las medidas correctivas habrá que:

− Identificar y cuantificar los contaminantes definiendo sus propiedades físico−químicas

más importantes y su concentración en el acuífero.

− Conocer los factores que influyen en la transformación biológica de los contaminantes, tanto ambientalescomo microbiológicos.

Una vez estudiados estos factores se escogerá el modelo de biorremediación que mejores resultadosprevisibles tenga en nuestro medio.

− Establecimiento de las etapas de trabajo.

Para que las labores de limpieza del acuífero sean más eficaces y eficientes, se recomienda que estén divididasen diferentes fases o etapas.

− Evaluación del sistema

Hay que elaborar una evaluación de la viabilidad de la técnica, de los objetivos de limpieza exigidos y de loscostes económicos del tratamiento; y una evaluación del diseño en la que se estudiarán los factores queafectan la eficacia de la técnica y las posibles mejoras aplicables.

− Control y seguimiento

Para garantizar la correcta ejecución y un progreso apropiado se debe llevar a cabo un plan de control yseguimiento del sistema. Para una correcta optimización se deberán controlar las condiciones de degradacióny biodegradación, registrando la variación de concentración de TPH, BTEX, COV's, CO2 , nutrientes,oxígeno disuelto,; y también los parámetros que afectan directamente en el ejercicio del sistema.

− Interpretación y valoración de resultados

En esta última etapa se hace balance de los objetivos alcanzados y los marcados inicialmente. Se deberánproponer y estudiar aquellas mejoras o modificaciones necesarias para la optimización del sistema.

− Atenuación natural

La atenuación natural, aunque no está considerada como un sistema de descontaminación propiamente dicha,está comprendida dentro de las técnicas de corrección in situ de muy bajo coste (la intervención antrópica esnula o prácticamente inexistente). Se fundamenta en los procesos fisico−quimicos de interaccióncontaminante−suelo y los de biodegradación que ocuren de forma natural en el medio.

Las transformaciones naturales de atenuación reducen la concentración de los contaminantes, entre ellas seencuentran la dilución, la dispersión , la volatilización, la adsorción, la biodegradación y aquellas reaccionesquímicas que se producen en el suelo o en el agua y que favorecen de un modo u otro la degradación de lacontaminación.

Entre los factores que influyentes en la eficacia y viabilidad de la atenuación natural sobresalen:

Debe existir protección de las áreas con riesgo durante el tiempo que tenga lugar la atenuación.

La presencia de unas condiciones geológicas y geoquímicas favorables.

Hay que reducir a mínimos la emisión de contaminantes a zonas del suelo y del subsuelo donde ya estédándose la atenuación.

Los tipos y número de poblaciones de microorganismos han de poder biodegradar los contaminantes.

Pueden aparecer en el medio de subproductos de carácter persistente o más tóxicos que los iniciales, durante ydespués de la atenuación natural.

No ha de haber productos en flotación sobre el nivel freático.

Para condiciones aerobias, la condición ambiental óptima de concentración de oxígeno disuelto en el aguadebe ser superior a 0,5 mg/l.

La concentración de los compuestos utilizados como aceptores de electrones en condiciones anaerobias debeser superior a 0,21 mg/l para nitratos, la de Fe(III) para que pueda ser reducido a Fe(II) debe ser superior a21,8 mg/l y la de sulfatos mayor de 0,21 mg/l.

El potencial redox debe estar situado entre un rango de −400 y 800 mV.

El coeficiente de retardo debe ser favorable para que se originen los fenómenos de sorción con suficienteeficacia.

Que se produzca dilución para que la concentración se vea reducida aguas abajo del foco contaminante.

La dispersión de los contaminantes aguas abajo del foco y en la dirección de flujo debe ser adecuada para queexista una mayor disponibilidad proporción entre los contaminantes y los aceptores de electrones.

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