Taller 1 Reflexión Docente Colectivo Presencial_2024 _20 de marzo.pptx
Efectos de la contaminación con hidrocarburos en el suelo y subsuelo
1. Dra. Susana Saval Bohórquez
RIESGOS AL AMBIENTE Y A LA SALUD DERIVADOS
DE UNA CONTAMINACIÓN CON HIDROCARBUROS
Caso específico: Suelo y Subsuelo
2. Los problemas de contaminación con hidrocarburos pueden ser:
Intencionales, por falta de una cultura ambiental o una actitud negativa. En su
mayoría, corresponden a pasivos ambientales, se encuentran dentro de
instalaciones industriales en operación o abandonadas.
Accidentales, corresponden a un evento fortuito e inesperado, generalmente a
consecuencia de un error humano, éstos son identificados como
“emergencias ambientales”.
Según las estadísticas elaboradas por la Procuraduría Federal de Protección al
Ambiente (Profepa-SEMARNAT), la mayor parte de las emergencias ambientales
ocurren en la cobertura terrestre, por derrame o fuga, principalmente durante el
transporte por ducto o por carretera.
4. Características de los productos del petróleo que determinan
su destino en el ambiente:
Densidad (gravedad específica)
Determina su posición con respecto al agua; el petróleo y todos sus productos derivados
tienen una densidad menor a la del agua, por lo tanto forman una capa flotante.
Viscosidad
Determina su migración vertical en el subsuelo.
Productos de alta viscosidad: permanecen en la superficie del suelo
(crudo, desechos petroleros)
Productos de baja viscosidad: migran verticalmente hacia el agua subterránea
(gasolina, gasolvente, gasavión, turbosina, diesel, queroseno)
(BTEX: benceno, etilbenceno, tolueno, xilenos)
5. EJEMPLOS DE CONTAMINACIÓN DE SUELO SUPERFICIAL
POR DERRAME DE PRODUCTOS DE ALTA VISCOSIDAD
COMBUSTÓLEO
LASTRES
CRUDO
6. EJEMPLOS DE CONTAMINACIÓN DEL SUBSUELO
POR DERRAME DE PRODUCTOS DE BAJA VISCOSIDAD
MEZCLA
DIESEL
GASOLINA
8. Mecanismo de transporte (ruta de exposición): trayectoria que
sigue un contaminante desde la fuente de emisión hasta el
contacto con las poblaciones receptoras.
Vía de exposición: forma mediante la cual el contaminante
entra en contacto con el cuerpo, tejido o barreras de
interacción del organismo receptor:
ingestión, inhalación, contacto dérmico
CONCEPTOS CLAVE
9. MODELO CONCEPTUAL
INGESTIÓN DE
AGUA SUBTERRÁNEA
INHALACIÓN
PUNTO DE
EXPOSICIÓN
NIVEL FREÁTICO
INGESTIÓN DE
LECHE Y CARNE
INGESTIÓN DE
PRODUCTOS
DEL CAMPO
DIRECCIÓN DE FLUJO DEL AGUA SUBTERRÁNEA
MEDIO DE TRANSPORTE
(AGUA SUBTERRÁNEA)
MEDIO DE
EXPOSICIÓN
(SUELO) MECANISMO DE
LIBERACIÓN
(LIXIVIACIÓN)
MECANISMO DE
LIBERACIÓN
(DERRAME)
FUENTE DE
CONTAMINACIÓN
(ALMACENAMIENTO
DE DESECHOS)
MEDIO DE
TRANSPORTE
(AIRE)
MECANISMO DE LIBERACIÓN
(VOLATILIZACIÓN/SUSPENSIÓN DE
PARTÍCULAS)
10. Para evaluar el riesgo al ambiente y la salud que constituye
un sitio contaminado con productos del petróleo es necesario
identificar los contaminantes críticos contenidos en el
producto y conocer sus características fisicoquímicas
Vías de exposición: ingestión y contacto dérmico
Compuestos químicos con valores elevados de:
- Solubilidad
- Coeficiente de dispersión en agua
- Coeficiente de sorción (en suelo)
Vía de exposición: inhalación
Compuestos químicos con valores elevados de:
- Constante de la Ley de Henry
- Presión de vapor
- Coeficiente de dispersión en aire
11. SUELO
SUPERFICIAL
SUELO
SUBSUPERFICIAL
AGUA
SUBTERRÁNEA
MEDIO
AFECTADO
EROSIÓN
DEL SUELO
POR VIENTO
MECANISMOS DE TRANSPORTE
(RUTAS DE EXPOSICIÓN)
VOLATILIZACIÓN
LIXIVIACIÓN
INHALACIÓN
DE PARTÍCULAS
O DE VAPORES
EN EL AIRE
INGESTIÓN Y
CONTACTO
DÉRMICO CON
EL SUELO
INGESTIÓN
DE AGUA
SUBTERRÁNEA
POTABLE
VÍAS DE
EXPOSICIÓN
RECEPTORES
•RESIDENCIAL
•COMERCIAL
•INDUSTRIAL
•RECEPTOR
ECOLÓGICO
DISPERSIÓN
ATMOSFÉRICA
ADVECCIÓN
ORIGEN DE LA
CONTAMINACIÓN
ALMACENAMIENTO
DE QUÍMICOS
TOMAS
CLANDESTINAS
ACCIDENTES
CARRETEROS
ACUMULACIÓN
EN ESPACIOS
CERRADOS
DISPOSICIÓN
DE DESECHOS
CONTACTO
DÉRMICO E
INGESTIÓN
DE AGUAS
SUPERFICIALES
SEDIMENTOS
Y AGUAS
SUPERFICIALES
DESCARGA A
CUERPOS
SUPERFICIALES
•RESIDENCIAL
•COMERCIAL
•INDUSTRIAL
•TRABAJADOR
DE LA
CONSTRUCCIÓN
•RECEPTOR
ECOLÓGICO
•RESIDENCIAL
•COMERCIAL
•INDUSTRIAL
•RESIDENCIAL
•RECREACIONAL
•RECEPTOR
ECOLÓGICO
ESQUEMA GENERAL PARA LA IDENTIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS DE TRANSPORTE
TRANSPORTE
POR DUCTO
12. PARA DEFINIR LOS CONTAMINANTES CRÍTICOS SE REQUIERE
Contar con información actualizada sobre los efectos a la salud
humana de los contaminantes para distinguir entre:
* Toxicidad aguda (efectos no-cancerígenos)
y
* Toxicidad crónica (efectos cancerígenos)
(dosis mínimas de compuestos bioacumulables)
13. CRITERIOS USEPA* PARA LA CLASIFICACIÓN DE SUSTANCIAS QUÍMICAS
CON BASE EN EL RIESGO DE CÁNCER PARA CUALQUIER VÍA DE EXPOSICIÓN
A
Carcinógeno a humanos con suficiente evidencia de estudios epidemiológicos
Ejemplos: benceno, cloruro de vinilo
B1
Probable carcinógeno a humanos, con evidencia limitada de estudios epidemiológicos
Ejemplo: formaldehído
B2
Probable carcinógeno a humanos, con suficiente evidencia de estudios con animales, pero
inadecuada evidencia de estudios epidemiológicos
Ejemplos: benzo(a)pireno, dibenzo(a,h)antraceno, benzo(a)antraceno, benzo(b)fluoranteno,
benzo(k)fluoranteno, indeno(1,2,3-cd)pireno, hexaclorobenceno, 1,2-dicloroetano, cloroformo,
tetracloruro de carbono, tricloroeteno, tetracloroeteno, cloruro de metileno, lindano, aldrin
C
Posible carcinógeno a humanos con limitada evidencia de estudios con animales
Ejemplos: 1,1-dicloroetano; 1,4-dicloroetano; 1,3-dicloroetano;
1,1,2-tricloroetano; 1,1,2,2-tetracloroetano
D
No clasificable como carcinógeno a humanos por inadecuada evidencia en estudios con animales
Ejemplos: etilbenceno, tolueno y xilenos
E
Evidencia de no-carcinogenicidad en humanos y ninguna evidencia en animales de diferentes especies
Ejemplo: fenvalerato (pydrin)
•Agencia de Protección al Ambiente, Estados Unidos de Norteamérica
Nota: los ejemplos incluyen productos petroquímicos
14. 12
TARGET
ORGAN/TISSUE
INTAKE/UPTAKE
TRANSFORMATION
DRY DEPOSITION
EVAPORATION/
REENTRAINMENT
IN AIR
INHALATIONINGESTION DERMAL
WET DEPOSITION
EXCRETION
DISPERSION
BA
NON-CANCER
ENDPOINTS
CANCER
WIND DIRECTION
BIOACCUMULATION
IN FOOD
MODELO CONCEPTUAL
VÍAS DE
EXPOSICIÓN
DIRECCIÓN DEL VIENTO
DISPERSIÓN
TRANSFORMACIÓN
DEPOSITACIÓN EN SECO
DEPOSITACIÓN POR LLUVIA
CÁNCER
ORGANO/TEJIDO
OBJETIVO
EFECTOS
NO-CANCERÍGENOS
CONCENTRACIÓN
POR EVAPORACIÓN
BIOACUMULACIÓN
EN ALIMENTOS
EXCRECIÓN
INGESTA/CONSUMO
INGESTIÓN CONTACTO DÉRMICO INHALACIÓN
EN AIRE
- EFECTOS RESPIRATORIOS
- DEFECTOS DE NACIMIENTO
- EFECTOS REPRODUCTIVOS
- EFECTOS NEUROLÓGICOS
15. ÍNDICE DE RIESGO
DE CÁNCER
ÍNDICE DE
PELIGRO POR
TOXICIDAD
Esquema integral de una evaluación de riesgo a la salud
NIVELES
ESPECÍFICOS
BASADOS
EN RIESGO
4. CARACTERÍSTICAS DE
LOS CONTAMINANTES
CRÍTICOS
3. IDENTIFICACIÓN DE
LOS CONTAMINANTES
CRÍTICOS
1. IDENTIFICACIÓN
DE LOS MEDIOS
AFECTADOS
2. CUANTIFICACIÓN
DE LOS
CONTAMINANTES
6. IDENTIFICACIÓN DE
LOS MECANISMOS DE
TRANSPORTE
7. IDENTIFICACIÓN
DE LAS VÍAS DE
EXPOSICIÓN:
• Ingestión
• Inhalación
• Contacto dérmico 5. CARACTERÍSTICAS
DE LOS
RECEPTORES
RESULTADOS QUE SE ESPERAN
ACCIONES DE REMEDIACIÓN
QUE SE DEFINEN Y ACUERDAN
CON LA AUTORIDAD
CASO POR CASO
Estudio de
caracterización
Conocimiento del
sitio de estudio
Revisión y análisis
de la información
16. Características de los receptores
(Humanos)
Uso del suelo: industrial/comercial, residencial, agrícola, área natural protegida
- Peso corporal promedio
- Exposición: duración de las jornadas de trabajo
- Duración de la exposición para toxicidad crónica y toxicidad aguda
(años de trabajo en esa instalación)
- Área superficial de la piel que podría estar en contacto directo con el contaminante
- Factor de adherencia a la piel
- Ingestión diaria de agua y de suelo
- Contacto dérmico e ingestión de aguas superficiales
- Consumo de pescado
- Recursos naturales no biológicos (suelo de conservación y agua ambiental)
- Especies protegidas y/o en peligro de extinción
- Especies con valor y/o uso económico
17. Si las concentraciones de los contaminantes críticos son no-detectables
o no-carcinógenas, se presume entonces que no hay riesgo a la salud y se
considera sólo el riesgo al ambiente.
Criterios para calificar el riesgo al ambiente en instalaciones industriales
cuando la contaminación en suelo alcanza al agua subterránea
(presencia de producto libre):
• Exposición directa al producto contaminante
• Tipo de trabajadores en la instalación (oficina y campo)
• Usos del agua subterránea y superficial
• Migración horizontal y vertical del producto contaminante
• “Inmovilización” del producto contaminante
• Conexión con algún cuerpo de agua superficial y si fuera el caso,
existencia de fauna o flora que podría verse afectada
18. Marco regulatorio en México, que rige lo relacionado con la
evaluación de riesgo al ambiente y la salud de un
sitio contaminado:
- Ley General de Prevención y Gestión Integral de Residuos (LGPGIR)
- Reglamento de la LGPGIR (arts. 140, 141, 142)
___ ___ ___
En caso de hidrocarburos
- NOM-138-SEMARNAT/SS-2003
En caso de metales y metaloides aplica la
- NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2007
Material de apoyo: Guía técnica para elaboración de estudios de
riesgo ambiental de sitios con suelos contaminados
(SEMARNAT-DGGIMAR Dirección General de Gestión Integral de Materiales y Actividades Riesgosas )
19. Un caso de estudio:
Sitio contaminado con hidrocarburos y compuestos orgánicos clorados
(hidrocarburos clorados y plaguicidas)
ASTM-PS 104-98 Standard Provisional Guide for Risk-Based Corrective Action (RBCA)
RBCA Tool Kit for Chemical Releases, Groundwater Services
20. COMPUESTO CLASIFICACIÓN
USEPA
CONCENTRACIÓN
PROMEDIO mg/L
SOLUBILIDAD EN AGUA
mg/L
VOLATILIDAD
Cte. Ley Henry (adim)
Xilenos D 0.030 198 0.29
Etilbenceno D 0.016 515 0.26
Tolueno D 0.013 169 0.325
Benceno A 0.044 1750 0.229
Hexaclorobenceno B2 0.00095 0.006 0.0619
trans-1,2-dicloroeteno 6.2 600 0.219
cis-1,2-dicloroeteno D 1.2 800 1.32
1,2-dicloroetano B2 88.0 8690 0.0495
1,1-dicloroetano C 0.38 5500 0.635
1,4-diclorobenceno C 0.023 145 0.066
1,3-diclorobenceno C 0.018 123 0.134
1,2-diclorobenceno D 0.015 150 0.08
Cloroformo B2 0.56 9640 0.14
Clorobenceno D 0.13 472 0.153
Tetracloruro de carbono B2 0.13 762 1.24
Cloruro de vinilo A 5.0 254 3.55
Tricloroeteno B2 0.81 1,000 0.414
1,1,2-tricloroetano C 10.0 5,930 0.0305
1,1,1-tricloroetano D 0.09 1,260 0.709
Tetracloroeteno B2 1.1 200 0.759
1,1,2,2-tetracloroetano C 0.55 718 0.0825
Cloruro de metileno B2 0.072 13,000 0.0903
Acenafteno 0.0025 3.93 0.318
Naftaleno D 0.039 31 0.0199
Lindano B2 0.0001 6.8 0.000577
Aldrin B2 0.0001 0.0784 0.0206
SUSTANCIAS DETECTADAS EN AGUA SUBTERRÁNEA
22. Hidrocarburo
o
compuesto químico
V Í A D E E X P O S I C I Ó N
INHALACIÓN DE HIDROCARBUROS PROVENIENTES DE
SUELO Y SUBSUELO
INGESTIÓN Y CONTACTO
DÉRMICO CON SUELO
INGESTIÓN DE
AGUA SUBTERRÁNEA
TRABAJADORES
PERMANENETES
EN PLANTA
TRABAJADORES
OCASIONALES
EN PLANTA
TRABAJADORES
PERMANENETES
EN OFICINAS
TRABAJADOR
ES DE
INDUSTRIAS
ALEDAÑAS
TRABAJADORES
PERMANENETES
EN PLANTA
TRABAJADORES
OCASIONALES
EN PLANTA
TRABAJADORES
PERMANENETES
EN PLANTA
EN
INDUSTRIAS
ALEDAÑAS
EN LOS
ALREDEDORES
DE LA ZONA
INDUSTRIAL
Factores de riesgo por sustancia. Riesgo aceptable 1 E-6 (uno en 1,000,000 de individuos puede ser afectado por cáncer)
Xilenos*
Tolueno*
Etilbenceno*
Benceno 7.0 E-9 3.9 E-11 5.9 E-7 7.0 E-9 1.7 E-10 4.8 E-12 4.5 E-6 2.0 E-8 5.0 E-9
Hexaclorobenceno 2.5 E-9 1.2 E-12 1.6 E-7 2.5 E-9 1.3 E-12 7.2 E-14 5.3 E-6 2.4 E-8 5.9 E-9
1,2-trans dicloroeteno*
1,2-cis dicloroeteno*
1,2-dicloroetano 2.1 E-5 8.4 E-8 1.3 E-3 2.1 E-5 6.6 E-7 1.9 E-8 2.8 E-2 1.2 E-4 3.1 E-5
1,1-dicloroetano*
1,4-diclorobenceno 1.2 E-9 1.5 E-11 7.2 E-8 1.2 E-9 8.8 E-10 2.6 E-11 2.0 E-6 8.7 E-9 2.2 E-9
1,3-diclorobenceno*
1,2-diclorobenceno*
Cloroformo 2.1 E-7 1.4 E-9 1.6 E-5 2.1 E-7 3.0 E-9 8.8 E-11 1.2 E-5 5.3 E-8 1.3 E-8
Clorobenceno*
Tetracloruro de carbono 1.3 E-7 9.0 E-10 1.2 E-5 1.3 E-7 1.7 E-8 4.9 E-10 6.1 E-5 2.7 E-7 6.8 E-8
FACTORES DE RIESGO POR CÁNCER
Hoja 1 de 2
Nota: las sustancias marcadas con * son no-carcinógenas a humanos, por ello no fue posible calcular el riesgo de cáncer
23. Hidrocarburo
o
compuesto químico
V Í A D E E X P O S I C I Ó N
INHALACIÓN DE HIDROCARBUROS PROVENIENTES DE
SUELO Y SUBSUELO
INGESTIÓN Y CONTACTO
DÉRMICO CON SUELO
INGESTIÓN DE
AGUA SUBTERRÁNEA
TRABAJADORES
PERMANENETES
EN PLANTA
TRABAJADORES
OCASIONALES
EN PLANTA
TRABAJADORES
PERMANENETES
EN OFICINAS
EN
INDUSTRIAS
ALEDAÑAS
TRABAJADORES
PERMANENETES
EN PLANTA
TRABAJADORES
OCASIONALES
EN PLANTA
TRABAJADORES
PERMANENETES
EN PLANTA
EN
INDUSTRIAS
ALEDAÑAS
EN LOS
ALREDEDORES
DE LA ZONA
INDUSTRIAL
Factores de riesgo por sustancia. Riesgo aceptable 1 E-6 (uno en 1,000,000 de individuos puede ser afectado por cáncer)
Cloruro de vinilo 9.7 E-5 1.0 E-7 9.6 E-3 9.7 E-5 2.0 E-6 6.0 E-8 3.3 E-2 1.5 E-4 3.7 E-5
Tricloroeteno 1.1 E-7 8.8 E-11 5.6 E-6 1.1 E-7 4.8 E-9 1.4 E-10 3.1 E-5 1.4 E-7 3.5 E-8
1,1,2-tricloroetano 1.0 E-6 1.8 E-8 5.3 E-5 1.0 E-6 9.6 E-8 2.8 E-9 2.0 E-3 9.1 E-6 2.3 E-6
1,1,1-tricloroetano*
tetracoloeteno 2.4 E-8 1.7 E-10 2.2 E-6 2.4 E-8 1.7 E-8 4.9 E-10 1.9 E-4 8.6 E-7 2.2 E-7
1,1,2,2-tetracoloetano 3.1 E-7 2.5 E-8 2.3 E-5 3.1 E-7 1.1 E-7 3.2 E-9 3.8 E-4 1.7 E-6 4.2 E-7
Cloruro de metileno 6.6 E-10 1.6 E-10 6.3 E-5 6.6 E-10 2.6 E-9 7.6 E-11 1.9 E-6 8.3 E-9 2.1 E-9
Acenafteno*
Naftaleno*
Lindano 2.6 E-11 7.8 E-13 5.1 E-10 2.6 E-11 6.2 E-11 1.8 E-12 4.6 E-7 2.0 E-9 5.1 E-10
Aldrin 7.1 E-10 9.2 E-12 2.0 E-8 7.1 E-10 1.3 E-11 7.7 E-13 6.1 E-6 2.7 E-8 6.8 E-9
Factores de riesgo acumulado (por todos los compuestos juntos) Riesgo aceptable 1 E-5 (uno en 100,000 individuos puede ser afectado por cáncer)
Acumulado 1.2 E-4 2.3 E-7 1.1 E-2 1.2 E-4 3.0 E-6 8.6 E-8 6.4 E-2 2.8 E-4 7.1 E-5
FACTORES DE RIESGO POR CÁNCER
Hoja 2 de 2Nota: las sustancias marcadas con * son no-carcinógenas a humanos, por ello no fue posible calcular el riesgo de cáncer
24. RESUMEN DEL ESTUDIO DE EVALUACIÓN DE RIESGO A LA SALUD HUMANA
Vía de exposición /
Receptor / Escenario
Carcinogenicidad Toxicidad
Probabilidad Riesgo Índice Peligro
Valor aceptable 1 de 100,000 - 1 -
Inhalación de vapores provenientes de suelo y manto freático
Trabajadores permanentes
En planta 1 de 8,333 SÍ 0.35 NO
En oficinas 1 de 91 SÍ 23 SÍ
Trabajadores de la construcción
En planta 1 de 4,347,826 NO 0.042 NO
Zona industrial
Aledaña 1 de 8,333 SÍ 0.35 NO
Ingestión y contacto dérmico con el suelo
Trabajadores
Permanentes 1 de 333,333 NO 0.0016 NO
Ocasionales 1 de 11,627,906 NO 0.0012 NO
Ingestión de agua subterránea
En planta 1 de 16 SÍ 35 SÍ
En industrias
aledañas
1 de 3,571 SÍ 0.15 NO
Fuera de la zona
industrial
1 de 14,084 SÍ 0.039 NO
25. S U E L O AGUA SUBTERRÁNEA
SUSTANCIA
Niveles específicos
de remediación
con base en riesgo
mg/kg
Concentración en
suelo (mg/kg)
mayor al límite
aceptable basado
en riesgo ?
Niveles específicos
de remediación
con base en riesgo
mg/l
Concentración en
agua (mg/L) mayor
al límite aceptable
basado en riesgo ?
Xilenos 17,000 X 200* X
Tolueno 62.0 X 20 X
Etilbenceno 180.0 X 10 X
Benceno 0.032 X 0.0099 √
Hexaclorobenceno 0.021 X 0.00018 √
1,2-Transdicloroeteno 3.8 X 2.0 √
1,2-Cisdicloroeteno 7.4 X 1.0 √
1,2-Dicloroetano 0.0097 √ 0.0031 √
1,1-Dicloroetano 0.78 X 0.56 X
1,4-Diclorobenceno 12.0 X 0.12 X
1,3-Diclorobenceno 25.0 X 3.1 X
1,2-Diclorobenceno 220.0 X 9.2 X
Cloroformo 0.019 X 350 √
* concentraciones por arriba de la saturación en suelo o de la solubilidad en agua
DETERMINACIÓN DE LOS NIVELES ESPECÍFICOS DE REMEDIACIÓN CON BASE EN EL RIESGO
CONTINÚA ……
26. S U E L O AGUA SUBTERRÁNEA
SUSTANCIA
Niveles específicos
de remediación
con base en riesgo
mg/kg
Concentración en
suelo (mg/kg)
mayor al límite
permisible basado
en riesgo ?
Niveles específicos
de remediación
con base en riesgo
mg/l
Concentración en
agua (mg/L) mayor
al límite permisible
basado en riesgo ?
Clorobenceno 8.0 X 2.0 X
Tetracloruro de carbono 0.029 X 0.0022 √
Cloruro de vinilo 0.00079 √ 0.00015 √
Tricloroeteno 0.17 X 0.026 √
1,1,2-Tricloroetano 0.02 X 0.050 √
1,1,1-Tricloroetano 29.0 X 2.0 X
Tetracloroeteno 0.045 X 0.0055 √
1,1,2,2-Tetracloroetano 0.0063 √ 0.014 √
Cloruro de metileno 0.036 X 0.038 √
Acenafteno 280* X 3.9* X
Naftaleno 37,000 X 31.0* X
Lindano 0.011 X 0.00022 X
Aldrin 0.00033 X 0.000017 √
* concentraciones por arriba de la saturación en suelo o de la solubilidad en agua
DETERMINACIÓN DE LOS NIVELES ESPECÍFICOS DE REMEDIACIÓN CON BASE EN EL RIESGO
27. Muchas gracias por su atención
Dra. Susana Saval
ssavalb@iingen.unam.mx
Tel. 56 23 36 78
Instituto de Ingeniería, UNAM
Edificio 5, Piso 2o, Cubículo 313
Cd. Universitaria,
México, D.F., 04510