DESCONTAMINACIÓN DE INSTALACIÓN PETROLERA Y EVALUACIÓN DE PARÁMETROS DE LA ECUACIÓN DE

OGATA-BANKS, COMPORTAMIENTO DE HTP y BTEX EN SUELOS CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS

Tesis conducente al Grado Académico de Magíster en Medio Ambiente Mención Ingeniería en Tratamiento de Residuos

Vicente Guzmán Bernal.

2014.

Resumen.Como parte de uno de los proyectos de descontaminación planteados por la Empresa de los Ferrocarriles del Estado, durante el periodo 2012-2013, se encontró la rehabilitación de estación petrolera Talca, instalación que presentó en los últimos años evidencia de derrames de petróleo sistemáticos en el suelo, ya sea por filtraciones internas o mal manejo en el sector de carga de combustibles de trenes.

Objetivos.• El objetivo general del proyecto fue lograr la rehabilitación integral

de la estación petrolera de Talca, administrada por la empresa Terrasur, filial de la Empresa de los Ferrocarriles del Estado EFE.

Como objetivos específicos se establece:

• Definir el grado de contaminación de los suelos ubicados en sector de instalaciones de petrolera Talca de Empresa de Ferrocarriles del Estado.

• Evaluación de parámetros de la ecuación de Ogata-Banks (simplificación de la ecuación general de transporte) y comportamiento de hidrocarburos y BTEX en suelos para establecer la concentración de los contaminantes en un tiempo y punto definidos.

Introducción.Para poder interpretar las leyes que rigen el movimiento de los contaminantes a través del suelo, en particular los hidrocarburos, se estudió la ecuación general de transporte de contaminantes y las variables que componen su conformación. Una de las simplificaciones de la ecuación general de transporte corresponde a la ecuación de Ogata-Banks (1961), considera solo las variables convectivas y dispersivas.

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0 221,

vtvtxerfc

CtxC

x

Los principales procesos que, genéricamente, intervienen en la migración de solutos en el suelo y las aguas subterráneas son los siguientes :

Convección/Advección: es el movimiento de los solutos debido exclusivamente a las pautas principales de flujo de las aguas subterráneas. Depende de las propiedades hidrodinámicas del acuífero pero no de las de los contaminantes. Suele representar el proceso más importante que gobierna la migración de los contaminantes en este medio.

Dispersión: refleja la mezcla de fluidos debida a las heterogeneidades del acuífero (variaciones de porosidad y densidad, presencia de vías preferentes en medios fracturados o karstificados, etc.). Depende de algunas propiedades hidrodinámicas del acuífero pero no de las de los contaminantes. Se traduce en la dispersión longitudinal, transversal y vertical de la pluma de contaminación.

Transporte de contaminantes.

Transporte de contaminantes.

Migración de contaminantes en el suelo y las aguas subterráneas.

Metodología.

La metodología que se aplicó para identificar y definir el grado de contaminación del suelo en sitio petrolera Talca de EFE, se basó en los métodos de evaluación de riesgos extraídos desde la USEPA y que han sido incorporados en diversos procedimientos e informes desarrollados por el MINSAL y MMA.

Investigación Preliminar.

Ubicación y Situación Legal del Sitio.

La estación petrolera sometida a proyecto de rehabilitación está inserta en la estación de ferrocarriles Talca de EFE (Empresa de los Ferrocarriles del Estado).

El sitio corresponde a un terreno de aproximadamente 870 metros de frente por 140 metros de ancho, con 12,2 Hectáreas de superficie, ubicado en la Avda. Once Oriente N° 1000, comuna de Talca.

Investigación Preliminar.

Ubicación y Situación Legal del Sitio.

Investigación Preliminar.

Emplazamiento Físico del Sitio.

Investigación Preliminar.

Emplazamiento Físico del Sitio.

Diseño del Modelo Conceptual.

FUENTE RUTAS RECEPTORES

Mecanismo de migración del contaminante

Vía de Exposición

Medio de exposición

Fuente de Contaminación

ESTACIÓN PETROLERA TALCA. EFE

Estación de Servicio

Infiltración Percolación

Volatilización Aire

Suelo

Agua Subterránea

Absorción por las plantas

Inhalación

Inhalación de volátiles

Ingesta de agua de pozo

Pers

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Desarrollo del Plan de Muestreo y ejecución de toma de muestras.

Se definió la toma de muestras en dos puntos, correspondientes a los sectores donde se presenta mayor evidencia de hidrocarburos.

En cada punto se tomó 3 muestras de suelo de 1 Kg cada una a distinta profundidad, muestra superficial, muestra a 50 centímetros y muestra a 1 metro de profundidad.

Las muestras fueron conservadas cumpliendo con las exigencias del laboratorio para el transporte, trazabilidad y cadena de custodia.

Se solicitó realizar análisis de TPH, Total Petroleum Hidrocarbons, mediante el método de Cromatografía gaseosa, CG-FID US EPA. SW-846, Adaptación Método 8015,3510 v2, 1997.

Desarrollo del Plan de Muestreo y ejecución de toma de muestras.

Se realizó la segunda operación de muestreo de suelo contaminado para realizar análisis de BTEX (Benceno, Tolueno, Etilbenceno, Xileno) para contar con datos adicionales asociados a los componentes orgánicos volátiles del combustible, análisis que se realizaron mediante el método de cromatografía gaseosa con detector de masa y sistema de purga y trampa USEPA. SW-846, Adaptación Método 8060B.

Desarrollo del Plan de Muestreo y ejecución de toma de muestras.

Desarrollo del Plan de Muestreo y ejecución de toma de muestras.

Resultados.

Resultados Investigación Confirmatoria. Análisis de TPH en suelos.

K

Valor intervención > 5000 mg/Kg Valor investigación >2525 mg/kg

Calicata N°1Concentración TPH

mg/Kg.

Profundidad. Calicata N°2.Concentración TPH

mg/Kg.

Profundidad.

32.719 Superficial 6.997 Superficial

3.850 0,5 m 11.267 0,5 m

12.452 1,0 m 6.874 0,8 m.

Resultados.

Valores de referencia Norma Holandesa. Análisis de TPH en suelos.

Valores de referencia. Significado. Rango concentración

mg/Kg.

Valor objetivo. (S).

Representa la concentración máxima en áreas sin contaminación o contaminación no significativa.

50

Valor Investigación (T).

Representa la concentración a partir de la cual un área debe ser monitoreada.

2525

Valor Intervención. (I).

Representa la concentración a partir de la cual el área contaminada necesita medidas de intervención, es decir, proyecto de remediación.

5000

Resultados Investigación Confirmatoria. Análisis de TPH en suelos.

Resultados.

Resultados Investigación Adicional. Análisis de BTEX en suelos.

Analito Unidades MuestraN°1.

50 cm

MuestraN°2.

70 cm

USEPA Region IXNivel de

intervenciónSuelo residencial

USEPA Region IXNivel de

intervenciónSuelo Industrial

Norma HolandesaNivel de

intervenciónSuelo residencial

Benceno mg/kg <0.2 <0.2 1.10 5.40 1.0

Etilbenceno mg/kg 0.4 0.5 5.40 27.0 50.0

m/p-xileno mg/kg 4.1 1.7 3.400 17.000 25.0

o-xileno mg/kg 2.8 0.2 3.800 19.000 25.0

Tolueno mg/kg <0.2 <0.2 5.000 45.000 130.0

Resultados BTEX en muestras de suelos vs normativa de referencia

Resultados.

Resultados Aplicación de la Ecuación de Ogata-Banks. Aplicación de la Ecuación de Ogata-Banks. Caso Contaminantes

Hidrocarburos Totales de Petróleo.

AñosConcentración HTP en

suelo mg/Kg (40 m)Concentración HTP en

suelo mg/Kg (20 m)

2 76,56 33232,5 387 78443 1079 13611

3,5 2573 191064 4219 23361

Resultados.

Resultados Aplicación de la Ecuación de Ogata-Banks. Aplicación de la Ecuación de Ogata-Banks. Caso Contaminantes Hidrocarburos Totales de

Petróleo.

Resultados.

Resultados Aplicación de la Ecuación de Ogata-Banks. Aplicación de la Ecuación de Ogata-Banks. Caso Contaminantes

BTEX.

AñosConcentración m/p xileno en suelo mg/Kg

Concentración o- xileno en suelo mg/Kg

Concentración etilbenceno en

suelo mg/Kg2 3,12 2,13 0,38

2,5 3,78 2,58 0,463 4,002 2,73 0,488

3,5 4,08 2,78 0,4974 4,09 2,8 0,499

Resultados.

Resultados Aplicación de la Ecuación de Ogata-Banks. Aplicación de la Ecuación de Ogata-Banks. Caso Contaminantes BTEX.

Resultados.

Resultados Aplicación de la Ecuación de Ogata-Banks. Aplicación de la Ecuación de Ogata-Banks. Caso Contaminantes

BTEX.

Resultados.

Resultados Aplicación de la Ecuación de Ogata-Banks. Aplicación de la Ecuación de Ogata-Banks. Caso Contaminantes BTEX.

• De acuerdo con los resultados obtenidos de concentración de Hidrocarburos Totales de Petróleo en suelo, el 83% de los análisis realizados presentó concentraciones superiores al valor de intervención definido en normativa de referencia internacional.

• En cuanto a los resultados obtenidos integrando parte de los datos en la ecuación de Ogata- Banks, se confirma el avance de contaminantes a través de la matriz suelo, donde el 71% de la concentración inicial se transporta hasta una profundidad de 20 metros en un periodo de 4 años.

• En conclusión, al contrastar los resultados encontrados con normativa de referencia internacional, el área contaminada requirió de medidas de intervención necesarias para la remediación de los suelos en el área afectada.

• En cuanto a los resultados obtenidos aplicando la ecuación de Ogata-Banks, se concluye que funciona bien como modelo de laboratorio pero no como una ecuación de campo, no obstante permite predecir como un contaminante determinado, avanza desde un punto definido en un tiempo dado en forma longitudinal en una dimensión.

Conclusiones.

Conclusiones.

Proyecto de Rehabilitación petrolera y retiro de suelos contaminados.

Los resultados obtenidos desde la etapa inicial de investigación confirmatoria, permitieron avanzar con el proyecto de rehabilitación de la estación petrolera que abastece al servicio bus carril Talca-Constitución, donde se estandarizó la instalación de acuerdo a los reglamentos establecidos por SEC y donde se logró el retiro de cerca de 9 toneladas de escombros y suelo impregnado con petróleo diésel, el cual fue gestionado vía SIDREP (Sistema de Declaración y Seguimiento de Residuos Peligrosos y destinado a instalación autorizada para eliminación de residuos peligrosos.