Aguas Subterraneas De Maracaibo

UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE QUÍMICA

ADOS V R E S E R S O H C E R E D “DETERMINACIÓN DE LA PRESENCIA DE HIDROCARBUROS EN LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS DE LOS MUNICIPIOS MARACAIBO, MARA, LA CAÑADA DE URDANETA Y SAN FRANCISCO DEL ESTADO ZULIA MEDIANTE TÉCNICAS CROMATOGRÁFICAS”

Trabajo especial de Grado presentado para optar al Título de Ingeniero Químico

Salas Medina, Paul A. C.I. 16.730.458 Troconis Villalobos, Alejandro E. C.I. 17.634.250

Tutor Industrial: Lic. Danis Pirela

Tutor Académico: Ing. Lenín Herrera

Maracaibo, agosto de 2006

UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE QUÍMICA

ADOS V R E S E R S O H C E R E D “DETERMINACIÓN DE LA PRESENCIA DE HIDROCARBUROS EN LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS DE LOS MUNICIPIOS MARACAIBO, MARA, LA CAÑADA DE URDANETA Y SAN FRANCISCO DEL ESTADO ZULIA MEDIANTE TÉCNICAS CROMATOGRÁFICAS”

Trabajo especial de Grado presentado para optar al Título de Ingeniero Químico

Salas Medina, Paul A. C.I. 16.730.458

Troconis Villalobos, Alejandro E. C.I. 17.634.250

Maracaibo, agosto de 2006

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas

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AGRADECIMIENTO

En primer lugar a Dios. A mis Padres por ser pilar fundamental de nuestras vidas y servirnos de apoyo en todo momento. A mis hermanos por su apoyo y paciencia. A mis profesores y tutores por llevarnos de la mano por el camino de los conocimientos y la sabiduría. Al jurado por dedicar su

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

tiempo y aportar sus opiniones.

A mi compañero de tesis, Paul por ser pieza clave en el desarrollo de esta investigación, además de lograr una armoniosa relación tanto en la realización del proyecto como en mi vida personal. A Brenda por todo su apoyo durante este tiempo MUCHISIMAS GRACIAS!, Sam gracias por estar siempre allí cuando necesitaba compartir con alguien y por supuesto a Patry, Anahi, Andrés y todos los que de manera directa o indirecta formaron parte de esta etapa de mi vida. AL ICLAM, en especial a la licenciada Danis Pirela por su total colaboración y disponibilidad en todo momento. A Aurimar y Maria Mayela, sin su apoyo no hubiésemos podido culminar los análisis.

Alejandro Troconis

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas

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ADOS V R E S E R S O H C E R E D

A Dios, Mis Padres Hermanos y Amigos

Alejandro Troconis

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas

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AGRADECIMIENTO

Al ICLAM, por brindarme su colaboración para llevar a cabo el proyecto y por contribuir en mi desarrollo profesional. Al Ingeniero Lenin Herrera, por ayudarme en todo lo posible, ofreciéndome su apoyo en todo lo necesitado. Al apreciado jurado, por su

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

participación.

A la Licenciada Danis Pirela, por su atención y constante colaboración en el avance del proyecto. Así mismo, al Sr. Ender, por guiarnos paso a paso y dedicarse completamente a facilitarnos su ayuda. A Maria Mayela y Aurimar, por su ayuda indispensable en todo momento. A mi compañero de tesis Alejandro, por su constancia y optimismo para realizar todo el trabajo. A mis papás, a Francia, Andrés y Endrina por estar siempre conmigo. A todos mis amigos, que contribuyeron de una manera u otra en la culminación de este proyecto.

Paúl Salas

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas

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ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Ante todo a Dios. A mis padres. A mis hermanos. A todas las personas que me ayudaron a realizar el proyecto.

Paúl Salas

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas

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SALAS MEDINA, Paul A.; TROCONIS VILLALOBOS, Alejandro E.; “DETERMINACIÓN DE LA PRESENCIA DE HIDROCARBUROS EN AGUAS SUBTERRÁNEAS EN LOS MUNICIPIOS MARACAIBO, MARA, SAN FRANCISCO Y LA CAÑADA DE URDANETA DEL ESTADO ZULIA MEDIANTE TÉCNICAS CROMATOGRÁFICAS”. Trabajo Especial de Grado para optar al título de Ingeniero Químico en la Universidad Rafael Urdaneta.

RESUMEN Las aguas subterráneas sirven de uso a la sociedad para satisfacer sus necesidades. Estas aguas se infiltran a través de las capas permeables del suelo y se acumulan en una unidad rocosa llamada acuífero. Dichas aguas son propensas a ser contaminadas debido a la forma como llegan a los acuíferos y además a la actividad que se desarrolle alrededor de éstos influye en la adición de nuevos compuestos. La actividad petrolera es muy practicada en la región zuliana y diferentes causas como la construcción de pozos, derrames de petróleo e hidrocarburos, fugas en tanques de gasolinas, o derrames accidentales de gasolina, entre otros, son factores que afectan las aguas subterráneas. Por esta razón fue necesario determinar si existe presencia de hidrocarburos en los municipios del estado Zulia donde las aguas subterráneas son de gran uso por la población. Se realizaron 2 muestreos, el primero en abril del 2006 y el segundo en agosto del 2006 y los análisis se llevaron a cabo en el ICLAM. Las muestras de agua subterráneas indican que hay presencia de hidrocarburos totales entre valores de 1 y 10 mg/L, los cuales deben estar ausentes según lo indicado en el Decreto 883 sobre la calidad de las aguas para uso doméstico. Debido a estas altas concentraciones de hidrocarburos se procedió a vincularlas con las posibles fuentes contaminantes, y se determinó que posiblemente la presencia de estos pueda deberse a derrames de petróleo, por el alto contenido de hidrocarburos que aportan, así como aceites y lubricantes gastados, rupturas de tuberías y efluentes residuales provenientes de plantas. Estos hidrocarburos pasan a través de los estratos infiltrándose a los acuíferos. Por otro lado, se determinó que no hay presencia de los compuestos BTEX y Fenoles, los cuales son de gran riesgo para la salud, lo que nos indica que infiltración de gasolina no es la causa de la contaminación de las aguas. Es necesario realizar un constante estudio a estas aguas, por ser generalmente utilizadas para uso doméstico por la población. Además de crear leyes que protejan las áreas en donde se encuentran estas aguas.

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Palabras Claves: Contaminación.

Aguas

Subterráneas,

Acuíferos,

Hidrocarburos,

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas

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ÍNDICE Pág. INTRODUCCIÓN

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CAPÍTULO I: EL PROBLEMA

14

Planteamiento del problema

15

Formulación del problema

18

ADOS V R E S E R Justificación e importancia S O H C E R E D

18 19

Delimitación espacial

20

Delimitación temporal

22

Objetivos de la investigación

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

23

ANTECEDENTES

24

BASES TEÓRICAS

30

Aguas subterráneas

30

Origen

32

Importancia

34

Temperatura

41

Acuíferos

42

Acuíferos no confinados

44

Acuíferos confinados

44

Municipio Maracaibo

46

Clima

47

Relieve

47

Vegetación

47

Municipio Mara

48

Clima

48

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas

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Relieve

49

Vegetación

49

Municipio La Cañada de Urdaneta

50

Clima

50

Relieve

50

Vegetación

50

Municipio San Francisco

51

Clima

51

Relieve

52

ADOS V R E S E R S O H C E R E D Vegetación

52

Contaminantes del agua subterránea

53

Hidrocarburos

54

Toxicidad de los hidrocarburos

54

Efectos tóxicos de hidrocarburos en el hombre

55

Clasificación

56

Efectos tóxicos de hidrocarburos aromáticos

58

Fenoles

60

Benceno

61

Efectos tóxicos del benceno Tolueno Efectos tóxicos del tolueno Xileno Efectos tóxicos del xileno Etil-benceno Efectos tóxicos del etil-benceno

62 63 63 64 65 66 66

Parámetros físico-químicos

67

pH

67

Medida del pH

68

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas

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Conductividad Eléctrica Medida de la conductividad eléctrica

69 71

Sólidos totales disueltos

71

Pozos para aguas subterráneas

73

Técnicas cromatográficas

76

Cromatografía de Gases

77

Gas Portador

79

Sistema de inyección de muestra

ADOS V R E S E R S O H C E R E D Detectores

79

Columnas y sistemas de control de temperatura

80

Columnas y tipos de fases estacionarias

82

Aplicaciones

87

Coordenadas UTM norte y este

81

88

CONCEPTOS BÁSICOS

89

VARIABLES E INDICADORES

95

CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO

97

Tipo de investigación

98

Diseño de la investigación

98

Fases de la investigación

99

Técnica de recolección de datos

101

Metodología experimental

103

CAPÍTULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIÓN

107

CONCLUSIONES

136

RECOMENDACIONES

138

BIBLIOGRAFÍA

140

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas

________________________________________________________

INTRODUCCIÓN

El agua es un componente de nuestra naturaleza que ha estado presente en la Tierra desde hace más de 3.000 millones de años, ocupando tres cuartas partes de la superficie del planeta. El agua se encuentra desigualmente distribuida en el espacio y el ciclo

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que la produce es desigual en el tiempo. Por ello cada ves mas las regiones en las que se registra una presión creciente sobre los recursos hídricos al aumentar la población y con ello la contaminación del agua y la demanda de este recurso esencial para la vida. La importancia del agua para los seres vivos es central y multidimensional por ser un elemento indispensable para los ecosistemas y para la subsistencia de todo ser vivo. El agua es el líquido más abundante de la corteza y uno de los pocos líquidos naturales. No es de extrañar entonces que el agua sea una sustancia esencial en los seres vivos. El agua es el componente más abundante en los organismos, los seres vivos contienen por lo general un 70% de agua. El agua podría clasificarse según su ubicación en varios tipos, debido a que la composición de la misma varía dependiendo en donde se encuentre. Gran parte del agua de nuestro planeta, alrededor del 98%, corresponde a agua salada que se encuentra en mares y océanos, el agua dulce que poseemos en un 69% corresponde a agua atrapada en glaciares y nieves

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas

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eternas, un 30% está constituida por aguas subterráneas y una cantidad no superior al 0,7% se encuentra en forma de ríos y lagos. La mayor parte del agua subterránea extraída para uso doméstico, industrial y agrícola es agua meteórica, derivada directamente de la lluvia y de su infiltración como parte del ciclo hidrológico. El agua que cae sobre la superficie de la tierra tiene uno de tres destinos. Parte del agua en la

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atmósfera cae por la precipitación de lluvia y nieve y se incorpora a lagos, ríos, arroyos y océanos. La otra parte es absorbida por la vegetación, la cual transpira el agua hacia la atmósfera de nuevo. El agua que no se evapora directamente de los lagos y ríos, o es transpirada de las plantas, fluye a través de los subsuelos las cuales se consideran aguas subterráneas. Estas aguas se encuentran debajo del suelo entre grietas y espacios que hay en la tierra, incluyendo arena y piedras. Estas aguas subterráneas llegan a la superficie de forma natural por medio de manantiales, lagos y arroyos, o también se puede extraer a través de un pozo que se conecta al acuífero. No existe agua que sea completamente pura. Aún el agua en la naturaleza contiene impurezas. A medida que el agua fluye por diferentes rutas, se acumula en cuerpos de agua y se infiltra en las capas del suelo, va disolviendo los minerales o las sustancias que entran en contacto con ella. Algunas de estas sustancias no son dañinas a la salud, pero a ciertos niveles podrían afectar el sabor del agua y contaminarla.

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Capítulo I El Problema

CAPÍTULO I: EL PROBLEMA

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Las aguas subterráneas han sido de uso general para diversos fines, y va a seguir siendo utilizada por la sociedad, la cual requiere satisfacer diversas necesidades con ayuda de éstas. Tales aguas, presentan cada vez más dificultades en su aprovechamiento, debido a la cantidad de compuestos

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

que se disuelven en ellas. Por ello, es de gran importancia determinar aquellos

agentes

contaminantes

tales

como

metales

pesados

e

hidrocarburos, entre otros, los cuales puedan limitar el potencial uso de estas aguas. Toda el agua que se encuentra en forma natural por debajo de la superficie terrestre se llama agua subsuperficial, independientemente de que esté en la zona saturada o en la no saturada. El agua en la zona saturada, es decir, la que se encuentra debajo del nivel freático, se le llama agua subterránea. Estas aguas se infiltran a través de las capas permeables del suelo y se reúne al llegar a otra capa inferior impermeable. (Price, Michael. 2003)

Debido a una serie de causas concurrentes en las últimas décadas, han aparecido en las aguas un número de compuestos orgánicos que antes no existían y que, aun presentes en la mayor parte de los casos en pequeñas concentraciones, son capaces de incidir negativamente sobre la salud de los seres vivos que la utilicen para ingestión directa, en particular el ser humano.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

En

Venezuela,

cada

región

tiene

su

propia

climatología,

y

dependiendo de cómo estas condiciones favorezca la región, se practican distintas actividades, que de una forma van a cambiar la composición de las aguas subterráneas. Aunque en cada una de estas regiones, es incluso indispensable la utilización de estas aguas, el conocimiento sobre todos aquellos agentes que afecten la utilización de las mismas, es muy

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importante.

El Estado Zulia, cuenta con un clima semiárido tropical. En estos tipos de zona, la evaporación generalmente excede a la precipitación durante la mayor parte del año, la precipitación es normalmente torrencial durante lapsos cortos y el afloramiento de las unidades acuíferas funciona más bien como una zona de concentración más que de disolución. Dependiendo de la época del año, las lluvias son más abundantes en el Zulia surtiendo los acuíferos, pero en algunas épocas, donde hay escasez de lluvia, éstos acuíferos van disminuyendo su nivel de agua, ya que están sometidos a explotación de manera continua. En esta región se practica la actividad petrolera, y estas industrias se encuentran generalmente instaladas cerca de cuerpos de aguas (como ríos, lagos, pozos, entre otros), lo que puede causar problemas de contaminación si hay algún derrame, incorporando hidrocarburos a las aguas que van a dar a los acuíferos.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Así como también, la actividad agrícola es muy practicada en la región zuliana; pero debido al clima semiárido que lo caracteriza, esta actividad se ha visto limitada. Sin embargo, hay que considerar que las aguas subterráneas se han ido contaminando debido a esta actividad agrícola por la utilización de fertilizantes, y productos químicos como desinfectantes y pesticidas, muchos de los cuales son absorbidos en el material orgánico del

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suelo, mientras que otros se adhieren a los materiales arcillosos, y otros pueden penetrar y alcanzar los acuíferos subterráneos. Dependiendo de la composición, éstos pueden degradarse cuando son retenidos en el suelo o en los tejidos de las plantas y otra parte dependiendo de lo que tarden en degradarse, pasan las capas del suelo hasta llegar a las aguas subterráneas. Dentro del estado Zulia, existen municipios importantes, que cuentan con industrias, zonas urbanas y áreas de producción agrícola que utilizan estas aguas. Entre estos municipios se encuentran Maracaibo, Mara, San Francisco y La Cañada de Urdaneta conformados por un número de habitantes quienes hacen uso de éstas aguas, y por esto es necesario realizar estudios analíticos de las mismas para determinar los diferentes agentes contaminantes y compuestos que se encuentran en ella. Uno de los métodos utilizados para el análisis de hidrocarburos en el agua son las técnicas cromatográficas, éstas representan un conjunto de técnicas de análisis basadas en la separación de los componentes de una mezcla y su posterior detección en virtud de su alta sensibilidad.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Debido a lo planteado es necesario responder, mediante la utilización de técnicas cromatográficas la siguiente interrogante: ¿Qué cantidad de hidrocarburos se encuentran en las aguas subterráneas de los municipios Mara, Maracaibo, San Francisco y La Cañada de Urdaneta?

ADOS V R E S E R S O H C E R E D OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

Objetivo General Determinar la presencia de hidrocarburos en las aguas subterráneas de los municipios Maracaibo, Mara, La Cañada de Urdaneta y San Francisco del Estado Zulia mediante técnicas cromatográficas.

Objetivos Específicos •

Medir la concentración de hidrocarburos totales en las aguas subterráneas de los municipios Maracaibo, Mara, La Cañada de Urdaneta y San Francisco de estado Zulia.

•

Identificar los compuestos específicos Benceno, Tolueno, Xileno y EtilBenceno y Fenoles en las aguas subterráneas de los municipios Maracaibo, Mara, La Cañada de Urdaneta y San Francisco del Estado Zulia.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

•

Evaluar los parámetros físico-químicos de sitio presentes en los acuíferos de los municipios Maracaibo, Mara, La Cañada de Urdaneta y San Francisco del Estado Zulia.

•

Definir la ubicación espacial de las concentraciones de hidrocarburos para vincularlos con las posibles fuentes contaminantes en los municipios Maracaibo, Mara, La Cañada de Urdaneta y San Francisco

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del Estado Zulia.

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA El agua de cualquier fuente debe ser adecuada para propósitos establecidos. El agua para consumo debe estar libre de organismos patógenos; en otras palabras, deberá tener buena calidad biológica. También sus características físicas y químicas deben ser adecuadas. En términos químicos, no deberá contener material disuelto o en suspensión que pueda ser negativo para la salud o dar al agua un sabor desagradable. Desde el punto de vista físico, no deberá tener temperatura, color y transparencia objetables. Por estas razones es muy importante determinar la presencia de compuestos que alteren la composición de las aguas, como es el caso de los hidrocarburos tales como el benceno, tolueno, xileno, etil-benceno y fenoles y los parámetros físico-químicos fundamentales como el pH, conductividad eléctrica, sólidos totales disueltos. En los municipios Mara, Maracaibo, San

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Francisco y La Cañada de Urdaneta, el agua no sólo es destinada al consumo humano, sino también es una fuente indispensable en las industrias y actividades agrícolas desarrolladas en sus áreas de influencia. De allí la importancia de realizar estudios y evaluaciones en las cuales se pueda indagar la presencia y efectos de estos agentes. Cabe destacar que la investigación resulta ventajosa en el campo de

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los ingenieros químicos especializados en esta área, por demostrar la forma de detectar y analizar los modos de contaminación de las aguas, mediante técnicas que se han desarrollado para cuantificar la presencia de contaminantes y contribuir con el estudio e implementación de sistemas de tratamiento de aguas subterráneas, evitando así, consecuencias en el consumo de las mismas por los seres vivos y desarrollar estrategias para evitar la contaminación subsecuente.

DELIMITACIÓN ESPACIAL La investigación se llevará a cabo en los municipios Mara, Maracaibo, San Francisco y La Cañada de Urdaneta del Estado Zulia. Cada municipio tiene asignado un número de pozos determinados para realizar la recolección de muestras. A continuación se especifican las ubicaciones de cada uno de estos pozos.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Municipio Mara Limita al Norte, con el Municipio Páez, al Este con el Lago de Maracaibo y el Municipio Almirante Padilla, al Sur con los Municipios Jesús Enrique Lossada y Maracaibo y al Oeste con la República de Colombia. Los pozos asignados para el estudio en este municipio son: Planta “La Rosita”, ubicada en el sector Gonzalo Antonio; Centro “Vitícola del Zulia”, ubicado en

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el sector Las Parcelas; Seminario “Santo Tomás de Aquino”, ubicado en el Km. 28 vía el Moján; Granja “Lucano” ubicada en el sector Las Cruces; y el Frigorífico de aves “Vilva”, ubicado en el sector Las Cruces; Granja “La Guaricha” ubicada en el sector Las Cruces.

Municipio Maracaibo Limita al Norte con el Municipio Mara, al Este el Lago de Maracaibo, al Sur, Municipio San Francisco y en el Oeste con el Municipio Jesús Enrique Lossada. Los pozos asignados para el estudio en este municipio son: “Country Club”, ubicado en el sector La Rinconada; “Pescadería Mara”, ubicado en el sector 18 de octubre.

Municipio San Francisco Delimitado al Norte con el Municipio Maracaibo, al Este con el Lago de Maracaibo, al Sur con el Municipio La Cañada de Urdaneta y en el Oeste con el Municipio Jesús Enrique Lossada. Los pozos asignados para el estudio en

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

este municipio son: “San Antonio” Venta de Agua Potable, ubicado en el sector El Bajo (Km. 10); “El Taparo” S.A. Envasadora de Agua Potable, ubicado en el sector El Bajo; “Transporte Montiel” Venta de Agua Potable, ubicado en el sector El Bajo; “Salto Ángel” Venta de Agua Potable, ubicado en el sector El Paraíso.

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Municipio La Cañada de Urdaneta

Limita al Norte con los Municipios Jesús Enrique Lossada y San Francisco, al Este con el Lago de Maracaibo, al Sur el lago de Maracaibo y al Oeste con el Municipio Rosario de Perijá. Los pozos asignados para el estudio en este municipio son: “Semarca C.A.” y “Petrolago”, ubicados en el sector La Ensenada; “Hidrolago (Pozo # 1)”, ubicado en el sector El Carmelo.

DELIMITACIÓN TEMPORAL El estudio se realizó en un periodo de 6 meses consecutivos, a partir de Marzo del año 2006 hasta Agosto del mismo año, tiempo en el cual se desarrollaron cada uno de los objetivos planteados.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Capítulo II Marco Teórico

A

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

ANTECEDENTES

RIOS R., HAYDEE C, FINOL B., OMAIRA A., “ANÁLISIS QUÍMICO DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS DEL DISTRITO URDANETA, EDO. ZULIA”.

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Trabajo Especial de grado. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. Escuela de Química. Maracaibo, Enero 1977. En este trabajo se exponen los resultados obtenidos del estudio de las principales propiedades físicas y de la composición química de muestras de agua recolectadas en mayo de 1976 en diferentes pozos esparcidos en los Municipios Concepción, Chiquinquirá y Carmelo, pertenecientes al Distrito Urdaneta del Estado Zulia, el cual se realizó con el propósito de determinar su adaptabilidad para el uso doméstico, industrial y agropecuario, particularmente para el riego, que es el uso más frecuente al que están destinadas las aguas subterráneas de dicha zona, debido a los frecuentes períodos de sequía. La mayoría de los análisis fueron efectuados mediante los métodos recomendados por la Asociación Americana de Salud Pública (A.P.H.A., 1971). Las propiedades determinadas fueron: temperatura, caracteres organolépticos, conductividad eléctrica, pH, sólidos totales disueltos, turbidez, índice de Langelier, acidez total, alcalinidad total y fenolftaleina, cloro ácido sulfhídrico, dureza (cálcica, magnésica y total), nitrito, nitrato,

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

amoniaco, nitrógeno total, boro, bromuro, cloruro, fluoruro, ioduro, fosfato, sulfato, sulfuros totales, aluminio, arsénico, calcio, cromo, hierro ferroso, férrico y total, magnesio, manganeso, sodio y potasio, cobalto, plomo, níquel, cobre, silicio y vanadio. Con base en los resultados obtenidos en los análisis físico-químicos, realizados a las aguas de diferentes fuentes, pertenecientes al Distrito

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Urdaneta del estado Zulia, se pudo decir que cualitativamente estas entre sí, presentan una composición química bastante similar, mientras, que cuantitativamente se pudo observar una marcada diferencia de una fuente de otra, pertenecientes a la región estudiada. Refiriéndose a algunos de los análisis efectuados a dichas muestras, resulta de bastante interés la gran variabilidad que existe en el contenido de sólidos totales disueltos, lo cual determina una cierta diferencia en cuanto a la concentración de bicarbonatos, cloruros, sulfatos, calcio, magnesio, sodio y potasio. Se pudo observar además que la salinidad aumenta en las zonas cercanas a las riveras del Lago, esto al parecer, debido a posibles recargos de agua del lago”.

MORENO A., JOSE H., VAZQUEZ HENRY DE J. “ANALISIS FISICO QUIMICO DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS DEL DISTRITO MARA ESTADO ZULIA”.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Trabajo Especial de Grado. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. Escuela de Química. Maracaibo, Enero 1979. El trabajo presentado se basa principalmente en la realización de un estudio analítico suficientemente completo sobre las más importantes propiedades físicas, físico – químicas, así como también de la composición química de las muestras de aguas subterráneas del Distrito Mara, tomadas en el mes de

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Mayo de 1.977, con el objeto de indagar la calidad físico – química de esta agua y así conocer su posible adaptación para uso doméstico, industriales y en especial para uso agropecuario; motivo por el cual la mayoría de las muestras fueron recolectada en zonas netamente agrícolas y pecuarias del Distrito Mara. Las muestras fueron recolectadas en meses de verano, para así poder determinar las condiciones críticas extremas a que esas aguas pueden llegar en ésta época; se tomaron algunas muestras de aguas superficiales de los principales ríos, y además de las Represa de Tulé y del Socuy; las cuales sirven como referencia. En los ríos se pudo observar que en épocas de verano la intrusión salina se hace cada día más alarmante, y por tanto se recomienda un estudio para la determinación del grado de contaminación salina que afecta a los principales ríos de este Distrito, como es el río Limón, uno de los ríos más importantes del Estado Zulia.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

De acuerdo con los resultados obtenidos, se puede deducir que el contenido de sólidos totales está constituido fundamentalmente por los iones bicarbonato, cloruro, calcio, magnesio, sulfato y potasio. Se detectó que en zonas cercanas al Lago de Maracaibo, es decir, hacia la parte Nor – oriental del Distrito, las concentraciones de los sólidos totales determinan que esta agua no sean las más apropiadas para consumo humano y para fines

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agropecuarios, pero se cree tengan gran aplicación en industrias de diversos tipos. Se recomienda hacer énfasis en la búsqueda de nuevos acuíferos subterráneos, especialmente hacia la parte central y occidental del Distrito, en las cuales según el presente estudio se encuentran las mejores aguas.

ARTIGAS S., CARLA B., GONZÁLEZ V., ADRIANA J. “CARACTERIZACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS DE LOS MUNICIPIOS MARA, MARACAIBO, SAN FRANCISCO Y LA CAÑADA DE URDANETA DEL ESTADO ZULIA PARA DETECTAR LA PRESENCIA Y CONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS, HIDROCARBUROS Y FENOLES”. Trabajo Especial de Grado. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela de Química. Maracaibo, Mayo 2005. “El muestreo representa uno de los factores más importantes cuando se realizan estudios analíticos; ya que de el depende tener una muestra representativa y unos resultados adecuados. De acuerdo a la clasificación de las aguas según el Decreto 5.021 publicado en la Gaceta Oficial de la República de Venezuela

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

en 1998 en el Capítulo II Articulo 3 se demuestra que estamos en presencia de aguas del tipo 1A; aguas destinadas al uso doméstico y al uso industrial que requiera de agua potable siempre que ésta forme parte de un producto destinado al consumo humano o que entre en contacto con el. Para estas especificaciones existen límites permisibles, los cuales fueron el patrón de comparación en el estudio realizado.

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Un gran porcentaje de las muestras de agua analizadas se encuentran dentro de los valores permisibles en cuanto a parámetros físico-químicos se refiere. Los valores de hidrocarburos se exceden en varias muestras; valores que pueden estar afectados por diferentes causas que influyen directamente en el resultado de los análisis. En cuanto al contenido de plomo se hallaron en su mayoría dentro de los límites permisibles; a excepción de algunas muestras del Municipio Maracaibo como lo son Pescadería Mara y URBE. Las cuales presentan valores de 0.108 mg/L y 0.21 mg/L siendo el límite 0.01 mg/L Para Mn los resultados obtenidos demuestran en muchas muestras la ausencia del mismo, en otros casos se evidencia en concentraciones muy bajas. La muestra del Centro Vitícola del Zulia presentó una concentración de 1.254 mg/L; es un valor demasiado elevado para esta clasificación de agua. Se detectó presencia de Mercurio en bajas concentraciones en las muestras de la Pescadería Mara con un valor de 0.002 mg/L; y en la muestra de URBE 0.004 mg/L: Valores que están fuera del límite permisible. El hierro es el

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

elemento que más se evidenció en las muestras de agua analizadas; podemos decir que da un aspecto desagradable a la vista por su color amarillento, además de conferirle un sabor metálico. Sin embargo esta forma no es asimilada por el organismo por lo que no representa riesgo a la salud. En general, las aguas subterráneas estudiadas casi en su mayoría son adecuadas para el uso que le quiera dar la población de los municipios Mara,

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Maracaibo, San Francisco y La Cañada de Urdaneta del Estado Zulia; bien sea para el consumo humano; suministro de industrias las que en su mayoría son de alimentos y para riego”. Este antecedente, ofrece un aporte a nuestro Trabajo Especial de Grado, por presentar análisis de aguas subterráneas en los municipios planteados como objetivos. Observando los resultados obtenidos para el período de mayo de 2005, se pueden establecer comparaciones y lograrse un estudio de cómo se encuentran las concentraciones de diferentes compuestos, entre el período de desarrollo del antecedente, y del desarrollo de nuestro Trabajo.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

BASES TEÓRICAS

AGUAS SUBTERRÁNEAS Toda el agua que se encuentra en forma natural por debajo de la superficie terrestre se llama agua subsuperficial, independientemente de que esté en la zona saturada o en la no saturada. El agua en la zona saturada, es

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decir, la que se encuentra debajo del nivel freático, se le llama agua subterránea. (Price, Michael. AGUA SUBTERRÁNEA. Editorial Limusa. 2003). Las aguas subterráneas son aquellas que se infiltran a través de las capas permeables del suelo y se reúne al llegar a otra capa inferior impermeable. (Enciclopedia Hispánica Tomo 1. 1998). Las aguas subterráneas son aguas asentadas entre las aberturas interconectadas de las rocas saturadas debajo de la superficie terrestre. El ciclo del agua muestra que cuando la lluvia cae a la tierra, parte del agua fluye sobre la superficie terrestre a corrientes o lagos, parte del agua se evapora hacia la atmósfera, otra parte es tomada por las plantas, y otra parte se acumula en la tierra. Cuando el agua empieza a acumularse dentro de la tierra, esta entra a una zona que contiene tanto agua como aire, referidas a la zona insaturada o zona vadosa. La parte de arriba de esta zona, conocida como la zona de raíz, ayuda al crecimiento de las plantas y es entrecruzada por raíces vivientes, hoyos dejados por raíces decaídas, y madrigueras de animales y gusanos. Debajo se encuentra una zona intermedia, seguida por

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una franja capilar saturada, que resulta de la atracción entre el agua y las rocas. Como resultado de esta atracción, el agua se aferra como una película en la superficie de las partículas de rocas. Como se observa en la Figura #1, el agua se mueve a través de la zona

insaturada

a

la

zona

saturada,

donde

todas

las

aberturas

interconectadas entre las partículas de rocas están llenas de agua. Es en

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esta zona saturada que el término “agua subterráneas” es aplicado. Las aguas subterráneas se encuentran en los acuíferos.

(http://www.purdue.edu/dp/envirosoft/groundwater/src/geo2.htm)

Figura #1. Formación aguas Subterráneas

Fuente: (http://www.purdue.edu/dp/envirosoft/groundwater/src/geo2.htm)

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Origen La mayor parte del agua subterránea extraída para uso doméstico, industrial y agrícola es agua meteórica, derivada directamente de la lluvia y de su infiltración como parte del ciclo hidrológico. La palabra meteórico proviene de la misma raíz que “meteorología”, que implica una interacción reciente con la atmósfera. La química del agua subterránea de origen

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meteórico cambia durante su paso a través de las unidades geológicas; los cambios dependen de factores tales como los minerales con los cuales se pone en contacto, las condiciones de temperatura y presión, y el tiempo de reacción disponible entre el agua y los minerales. La modificación físicoquímica del agua subterránea de origen meteórico en su paso a través del suelo y subsuelo es secuencia de la evolución química del agua, la cual se presenta en muchos acuíferos. Alguna vez se consideró que las aguas salinas encontradas generalmente a grandes profundidades en rocas sedimentarias tenían su origen en el agua de mar atrapada en sedimentos marinos al tiempo de su depósito, y se les denominaba aguas innatas. En la actualidad, se acepta que las aguas meteóricas pueden finalmente volverse saladas. También se reconoce que la calidad de la mayor parte del agua marina original ha sido modificada y que el agua se ha movido del lugar original donde fue atrapada; esta evolución del agua marina es el segundo cambio de secuencia de la química del agua subterránea. Ahora existe un debate acerca de si el término

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“innata” deberá ser usado para referirse al agua de mar atrapada en los sedimentos originales, al agua marina que quizá haya emigrado, a cualquier agua subterránea, e incluso se discute si deberá usarse o no el término. La mayoría de los hidrogeólogos coincidirán en que el término innata implica que el agua ha sido removida de la circulación atmosférica por un tiempo considerable.

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Hay un tercer origen posible para el agua subterránea: el agua juvenil; recibe este nombre el agua cuyo origen se estima está relacionado con procesos ígneos dentro de la Tierra, los cuales pueden contribuir con constituyentes particulares a las aguas meteóricas. De acuerdo con la definición estricta, el agua juvenil nunca antes ha tomado parte en el ciclo hidrológico; una teoría señala que toda el agua de la Tierra fue alguna vez agua juvenil. Otras teorías consideran que el agua juvenil no puede diferenciarse del agua meteórica que ha penetrado hasta grandes profundidades y se ha relacionado con procesos ígneos; por lo tanto, es posible que mucha o toda el agua que se supone juvenil sea realmente de origen meteórico. También es posible que mucha del agua que se desprende durante eventos ígneos tenga su origen como agua oceánica o “innata” atrapada entre los intersticios del material geológico, y que se mueva debajo de la corteza terrestre al mismo tiempo que las placas tectónicas chocan y se desplazan una por debajo de la otra en las zonas de subducción. (Price, Michael. AGUA SUBTERRÁNEA. Editorial Limusa. 2003).

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Importancia Una de las razones es que en muchas áreas, el agua subterránea es la única vital líquida. Una segunda razón es que el agua subterránea representa una porción importante de los recursos potenciales de agua que existen en la tierra. Se estima que la cantidad de agua sobre la Tierra es un poco más de

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1400 millones de kilómetros cúbicos. De este volumen aproximadamente 1370 millones de Km3., es decir cerca del 95%, es agua de mar. Gran parte del resto, un 2% del total, se encuentra en forma sólida en los glaciares y casquetes polares. Virtualmente toda el agua restante (el agua que no es de mar y que no está congelada) es subterránea. El agua en ríos y lagos, en la atmósfera y en la zona no saturada, comprende en conjunto solo 1/50 de 1% del agua total susceptible como recurso para abastecimiento. Debido a ciertas razones, es posiblemente más difícil hacer una estimación exacta del volumen de agua subterránea de la Tierra que estimar cualquier otro componente relacionado con los recursos de agua del planeta. Las estimaciones acerca del volumen de agua subterránea varían de 7 millones de Km3. aproximadamente a unos 60 millones de Km3. No toda esta agua puede utilizarse: una parte está contenida en espacios porosos que son muy pequeños, o en rocas que se encuentran a grandes profundidades, lo que limita su uso como recurso. De manera similar, parte de esta agua existe en un suelo permanentemente congelado en altas latitudes o es salada. El

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agua subterránea no está distribuida de manera uniforme en los continentes. Donde ésta es accesible puede ser utilizada (y lo ha sido) literalmente para hacer florecer un desierto, para establecer la diferencia entre una tierra yerma y una pródiga. En

términos

simples

de

cantidad,

el

agua

subterránea

es

consecuentemente de gran importancia. Pero la cantidad no lo es todo, y

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desde el punto de vista del abastecimiento, el agua subterránea tiene otras ventajas sobre el agua superficial. Un depósito superficial generalmente debe ser embalsado en algún momento, en algún lugar, aun cuando su capacidad total no sea necesaria por varios años. El agua subterránea puede a menudo extraerse donde y cuando se necesita por medio de pozos que se perforan y construyen en los lugares deseados. Al contrario de los depósitos de agua superficial que ocupan áreas amplias, frecuentemente de gran valor para la agricultura, la presencia y utilización del agua subterránea no presenta conflictos por el uso del suelo bajo el cual se encuentra. Localizada en las profundidades debajo del suelo, no queda a la vista, está resguardada de los cambios de temperatura y protegida de la evaporación que en un verano caliente puede causar pérdidas sustanciales de agua en presas y lagos. Debido a la profundidad a la que se encuentra el agua subterránea, es menos vulnerable a la contaminación, que es un riesgo potencial del agua en la superficie.

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El

agua

subterránea

presenta

ventajas

como

abundancia,

disponibilidad en climas áridos, y relativamente a salvo de la contaminación; sin embargo, no se le da un uso exclusivo por poseer desventajas. Hay una grave desventaja: no está distribuida uniformemente en la corteza terrestre. Existen áreas grandes en el mundo en donde el agua subterránea no puede ser obtenida en cantidades suficientes para justificar el gasto de perforar y

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construir norias y pozos. Como las rocas están ampliamente distribuidas, sería razonable concluir que el agua subterránea está disponible en cualquier lugar. Parece razonable, pero es incorrecto. Tres aspectos importantes complican el problema. El primero es hasta qué punto las rocas son porosas. Si sólo contienen unos cuantos espacios pequeños, entonces la cantidad de agua contenida en un volumen dado de roca será muy escasa. Para poder hacer comparaciones cuantitativas entre diferentes tipos de roca, se define porosidad como la relación entre el volumen de espacios vacíos en la roca y el volumen total de la roca. La relación se expresa usualmente como un porcentaje y, por lo tanto, se hace referencia a rocas con 20 o 30% de porosidad, lo que significa que los espacios vacíos ocupan respectivamente 20 o 30% del volumen total de la roca. El segundo punto es la combinación del tamaño de los poros y el grado en que los poros están intercomunicados, porque esta combinación controlará la facilidad con que el agua fluirá a través de la roca. A esta

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propiedad se le llama permeabilidad. A los materiales que permiten pasar fácilmente el agua a través de ellos se les llama permeables; aquellos que permiten pasar el agua con dificultad o que no permiten el paso del agua se denominan impermeables. Una roca puede ser porosa pero relativamente impermeable, ya sea porque los poros no están comunicados o porque son tan pequeños que el agua apenas puede pasar a través de ellos con

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dificultad. Por el contrario, una roca que no tiene espacios, excepto una o dos aberturas, tendrá una porosidad baja y almacenará agua en cantidades muy limitadas, pero como el agua puede pasar fácilmente por las fracturas, su permeabilidad será alta. A las capa de roca (o material no consolidado) lo suficientemente porosas para almacenar agua, y con la permeabilidad necesaria para permitir que el agua fluya a través de ellas en cantidades económicas y de calidad deseable, se les denomina acuíferos. A grandes profundidades (aproximadamente 10 Km. por debajo de la superficie terrestre) se cree que las rocas están tan comprimidas y alteradas como resultado de su profundo entierro que se han cerrado los espacios y, para propósitos prácticos, se considera que todas las rocas son impermeables. Si se conociera la porosidad de los diversos tipos de formaciones rocosas que conforman la corteza terrestre, y la profundidad hasta la que son porosas, se podría hacer una estimación con cierta exactitud del volumen de agua subterránea en el planeta. Como no conocemos los valores de estos

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parámetros, los cálculos son muy imprecisos. Básicamente, lo que se hace es multiplicar el área total de los continentes (149 millones de Km2) por la profundidad a la que se espera que existan rocas porosas. Esto da como resultado el volumen de roca que es factible que contenga agua. Luego se multiplica este volumen por el valor promedio de la porosidad (expresado como fracción), lo cual da el valor de agua almacenada. Este valor se puede

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depurar excluyendo áreas como la Antártica, donde las rocas están cubiertas por un gran espesor de hielo, y otras áreas donde es posible que el agua subterránea esté congelada y, en consecuencia, no disponible.

Es posible que en algunas áreas existan materiales de baja permeabilidad (como arcillas y lutitas) cerca de la superficie del suelo, o que el suelo mismo esté compuesto por estos materiales. Ninguno de ellos es totalmente impermeable, pero si se encuentran en la superficie restringirán la cantidad de lluvia que puede humedecer el suelo. De manera similar, si una de estas capas relativamente impermeables está presente por debajo de un acuífero, restringirá el movimiento de agua por debajo del acuífero. Si parte del acuífero está cubierto por una de estas capas, el movimiento del agua en el acuífero se restringe tanto que el agua subterránea en el acuífero queda confinada bajo presión.

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Figura #2. Tipos de Capas.

ADOS V R E S E R S O H C E R E DFuente: (Price, Michael. AGUA SUBTERRÁNEA. Editorial Limusa. 2003). En la figura #2, el agua de lluvia entra al acuífero X y Y; como resultado de esta entrada de agua, el espacio de almacenamiento del acuífero se llena y produce el nivel freático. El nivel freático está arriba de la posición X, puesto que este punto es el único donde el agua puede fluir del acuífero. Hacia la derecha de Z, el agua subterránea está confinada entre capas impermeables. Las capas de baja permeabilidad se denominan capas confinantes o estrato confinante; al acuífero se le llama acuífero confinado. Sin embargo, es importante señalar que el agua subterránea entre X y Z se encuentra en un acuífero libre. A la derecha de Z, donde el acuífero es confinado, no existe nivel freático ni zona no saturada; todo el espesor del material permeable se encuentra saturado. Si se construye un pozo o noria en la capa confinante superior, no se encontrará agua subterránea (excepto

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cantidades pequeñas provenientes del material “impermeable”). Si el pozo es lo suficientemente profundo para llegar al acuífero (como en B y D), el agua subirá en el pozo porque el acuífero está bajo presión. El nivel al que llegará el agua en el pozo define una superficie imaginaria cuya altura arriba del acuífero depende de la presión en éste; a esta superficie se le llama superficie piezométrica. En algunas ocasiones la superficie piezométrica

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puede ascender por arriba del nivel del suelo, en cuyo caso el pozo rebosará. El tercer elemento que determina la cantidad de agua subterránea disponible en los materiales geológicos de un sitio es el factor de reposición: el grado en que el agua extraída del acuífero es renovada. La reposición puede provenir de arriba, de la lluvia que humedece el suelo, o bien de los lados o de debajo de acuífero adyacentes que transmiten el agua de otros lugares. El funcionamiento del agua subterránea se torna un reto fundamental. El factor de reposición también del suelo y la vegetación que los cubren, así como del clima de la región. Es una parte del balance de agua de un área: el equilibrio entre el agua que entra en el área y el agua que es usada o aquélla que sale del área. Conocer con exactitud el balance de agua en una región es tan vital como conocer la porosidad y permeabilidad de las unidades geológicas involucradas. Esto se debe a que el agua subterránea no se encuentra aislada de otras aguas, sino que es parte de la totalidad del agua del planeta. Por lo tanto, existe un intercambio más o menos continuo entre toda el agua del planeta. Por lo tanto, existe un

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intercambio más o menos continuo entre toda el agua del sistema denominado ciclo del agua. (Price, Michael. AGUA SUBTERRÁNEA. Editorial Limusa. 2003).

Temperatura Uno de los aspectos físicos más importantes de la calidad del agua

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subterránea es su temperatura. El agua subterránea en los primeros metros de profundidad de la superficie terrestre experimenta fluctuaciones de temperatura; en las regiones templadas, la fluctuación disminuye con la profundidad y se manifiestan cambios insignificantes a los 10 m. A esa profundidad la temperatura es aproximadamente igual a la temperatura promedio anual del aire y es marcadamente constante. A mayores profundidades la temperatura permanece constante con el tiempo,

pero

se

incrementa

con

la

profundidad.

Esto

es

debido

principalmente al calor que es generado por el decaimiento de elementos radiactivos (la tierra actúa como un reactor nuclear natural). La cantidad de calor generada, y consecuentemente el aumento de la temperatura con la profundidad, varía de lugar a lugar. En general, el calor que se produce es menor en áreas geológicamente antiguas y estables, y es mayor en áreas tectónicas y actividad volcánica reciente. (Price, Michael. AGUA SUBTERRÁNEA. Editorial Limusa. 2003).

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ACUÍFEROS Acuífero es el término dado a una unidad de roca que producirá agua en cantidades usables a pozos y manantiales. Un acuífero puede ser visualizado como una esponja gigante subterránea que retiene agua y el cual, bajo ciertas condiciones, permitirá al agua moverse a través de él. Como se observa en la figura #3, el acuífero podría contener zonas tanto

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saturadas como insaturadas, o solo saturada. Las rocas que componen los acuíferos pueden consistir tanto en depósitos no consolidados o rocas consolidadas. La mayoría de las rocas consolidas consisten en rocas o partículas de minerales de diferentes tamaños y formas que han sido soldadas por el calor y presión o reacción química en una masa rocosa. Los acuíferos de éste tipo están comúnmente compuestos por una o más de las siguientes rocas: piedra arenisca, piedra caliza, granito o lava. El agua fluye entre las rocas a través de fracturas, poros, y otras aberturas en las rocas. La mayoría de los materiales no consolidados consisten en materiales derivados de la desintegración de rocas consolidadas. Los depósitos no consolidados incluyen, en diferentes tipos de depósitos no consolidados, algunos o todos de los siguientes materiales en varias combinaciones: material del suelo, grava, arena, légamo, arcilla y fragmentos de caparazón de organismos marinos. Dunas de arena y pilas de grava son ejemplos de materiales no consolidados. El agua fluye a través de estos materiales por aberturas naturales entre las partículas. Las propiedades físicas de las materiales de

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los acuíferos y de los mismos acuíferos (por ejemplo, grosor, profundidad) son importantes en la determinación de cuán rápido las aguas subterráneas se moverán y qué rutas tomarán cuando se mueven a través de un acuífero. Este conocimiento ayuda a decidir cuál es la mejor manera de obtener agua del subsuelo para beber, irrigación, y otros usos. Estas mismas propiedades son importantes en la determinación de

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cómo los contaminantes de la superficie fluyen al acuífero y en determinar la limpieza

apropiada

si

el

acuífero

llega

a

estar

contaminado.

(http://www.purdue.edu/dp/envirosoft/groundwater/src/geo3.htm)

Figura #3. Partes de un Acuífero

Fuente: (http://www.purdue.edu/dp/envirosoft/groundwater/src/geo3.htm)

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Los acuíferos se clasifican generalmente en:

Acuíferos No Confinados En acuíferos no confinados, el agua subterránea solo llena parcialmente el acuífero y la superficie del agua subterránea está libre de subir y bajar. El agua subterránea se encuentra a presión atmosférica. La

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altura de la mesa de agua será la misma del nivel de agua en un acuífero no confinado bien construido. La mesa de agua imita de manera sutil, la topografía de la superficie terrestre, resultando una mesa de agua con colinas, valles o áreas planas. Es importante notar que los acuíferos no confinados, especialmente aquellos cercanos a la superficie, pueden ser vulnerables a la contaminación causada por las actividades realizadas en la superficie terrestre.

Acuíferos Confinados Los acuíferos confinados también son conocidos como acuíferos artesianos. Un acuífero confinado está aprisionado entre lechos confinados (capas de material impermeable como arcilla la cual impide el movimiento del agua hacia adentro y hacia afuera del acuífero). Debido a los lechos confinados, el agua subterránea en estos acuíferos está sometida a una alta presión. Debido a la alta presión, el nivel de agua en un pozo incrementará a

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un nivel más alto que el nivel del agua en el tope del acuífero. El nivel de agua en el pozo se conoce como presión de superficie. Aún en un acuífero confinado, el agua intenta conseguir su propio nivel. Los estratos geológicos no son perfectamente horizontales. En algún punto la unidad litológica que comprime el acuífero confinado está expuesta a la superficie. Esta es la zona de recarga del acuífero, y podrían estar muy

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alejadas de donde se espera construir un pozo. El acuífero “confinado” es en realidad no confinado en la zona de recarga. Para que haya una presión, el nivel de agua en la zona de recarga debe tener una mayor elevación que la base de la unidad de confinamiento. Cuando un pozo es perforado a través de una unidad de confinamiento, usualmente lejos de la zona de recarga, el agua en este pozo subirá hasta el nivel de agua de la zona de recarga. En algunos casos esto puede darse sobre la superficie terrestre, en el que el pozo recibe el nombre de pozo artesiano fluidizado. Es importante observar que los lechos de confinamiento no solo sirven para obstaculizar el movimiento del agua hacia adentro y hacia afuera del acuífero, también sirven como una barrera al flujo de contaminantes de cubrir los acuíferos no confinados. Por esta misma razón, en algunos casos, los contaminantes que llegan al acuífero confinado a través de un pozo mal construido o a través de un escape natural, pueden resultar extremadamente difíciles y costosos de remover.

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Mientras que los acuíferos pueden pensarse simplemente como confinados o no confinados para propósitos de educación, naturalmente, la mayoría de las aguas subterráneas del mundo ocurren en sistemas hidrogeológicos complejos que pueden impactar radicalmente el movimiento del agua subterranea. Estos sistemas pueden contener demasiados acuíferos confinados y no confinados, parcialmente permeables o lechos de

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confinamiento lateralmente incompletas, intersecciones de lagos y corrientes, intrusiones de rocas como bóvedas graníticas, fallas, etc. Entendiendo estas complejidades, es crítico diseñar fuentes adecuadas de agua potable y seleccionar los procesos apropiados para una depuración de las aguas y eliminación de la contaminación. (http://www.purdue.edu/dp/envirosoft/groundwater/src/confined2.htm#unconfined)

MUNICIPIO MARACAIBO El Municipio Maracaibo ocupa un cuadrilátero territorial costanero, ubicado en la parte occidental del estrecho del Lago de Maracaibo, con una superficie de 393 Km², lo que representa el 0,78% del territorio del estado Zulia. Tiene Como capital la ciudad de Maracaibo y centro político administrativo de la región zuliana. Políticamente se encuentra dividido en 18 parroquias.

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Clima Es semiárido; su temperatura se mantiene continuamente alta, con un promedio de 32° C. La precipitación media anual es de 500-900 mm. La distribución de la misma es irregular y torrencial, lo que acarrea consecuencias de erosión laminar y formación de cárcavas. La evaporación excede a las lluvias, definiendo anualmente un periodo seco de cinco meses

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y dos periodos lluviosos: mayo y octubre.

Relieve Es llano y plano, debido en gran parte de su formación geológica de origen aluvial, situado en la planicie de Maracaibo con pequeñas alturas que alcanzan los 50 metros aproximadamente (Sector de El Milagro, San José de los Altos), a la vez que pertenece en gran parte a la depresión del Lago de Maracaibo. (http://maracaibo.mypage.org/)

Vegetación Presenta una formación vegetal correspondiente al bosque muy seco tropical, encontrándose muy poca representación del bosque primario o natural, ya que ha sido eliminado para dar paso a las extensiones urbanas.

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MUNICIPIO MARA Está ubicado en el noroccidente del estado Zulia, en la Región Guajira. Se haya entre los paralelos 11° 06' (latitud norte) y 10°46' (latitud norte); los meridianos 71°39' (longitud oeste) y 72°41' (longitud oeste). Limita al Norte con el Municipio Páez, al Este con el Municipio Almirante Padilla y la Bahía El Tablazo; al Sur con los Municipios Maracaibo y Jesús Enrique Losada y al

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Oeste con República de Colombia. El Municipio tiene una extensión de 3.312 kilómetros cuadrados, lo que representa el 6,58 % de la extensión total del Zulia. Posee 158.560 habitantes, 80,36% urbana y 19,64% rural.

Clima Presenta dos condiciones climáticas. La primera presenta un clima tropical semiárido que ocurre en las márgenes del Lago de Maracaibo hasta la Isoyetade 900 mm. La otra es un clima subhúmedo que se extiende desde este límite hasta el piedemonte de la Cordillera de Perijá las precipitaciones se incrementan de Norte a Sur y de Este a Oeste, variando en ambos sentidos, desde 500 a 1500 mm anuales. La temperatura se mantiene alta durante casi todo al año con un promedio de 27,8ºC, disminuyendo con la altitud. La evaporación alcanza valores mayores de 2.500 mm anuales; en la zona del piedemonte hasta valores de 1.800 – 2000 mm anual.

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Relieve El Municipio se encuentra estructurado sobre cuatro sectores topográficos que lo definen. El primer sector comprende un conjunto montañoso de la cordillera de Perijá, representado por un paisaje de colinas. El segundo sector abarca las áreas del piedemonte adyacente a las montañas escarpadas de la cordillera de Perijá representado por un paisaje

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de colinas y lomas. Un tercer sector es un relieve plano con algunas lomas aisladas. El cuarto sector topográfico lo forma la planicie aluvial del río Limón, donde el relieve es predominantemente plano con muy bajos desniveles entre la planicie y el nivel de base del río, encontrándose zonas depresionales de bloques donde se acumulan las aguas.

Vegetación Bosque muy seco tropical en la parte oriental del municipio colindante con el municipio Páez. Bosque seco tropical en la parte occidental, donde se concentra la mayor parte de la población debido a las características de producción de esta zona. Bosque húmedo tropical y Bosque muy húmedo tropical en la Sierra de Perijá. Bosque de galería en la vega de los ríos. Las principales especies que se encuentran en el municipio son: guácimo, cedro, apamate, jabillo, jobo, cardones, etc. (http://www.geocities.com/info_mara/datos.html)

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MUNICIPIO LA CAÑADA DE URDANETA El municipio se encuentra situado en el margen noroccidental del Lago de Maracaibo; posee una superficie de 2040 Km2; una población de aproximadamente 61525 habitantes; una densidad, una densidad de 30 hab./Km2. La superficie del municipio equivale a 4,05% del total del Estado. (http://www.gobernaciondelzulia.gov.ve/detalle.asp?sec=120101&id=521&plantilla=8)

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Clima

Es cálido, con una temperatura anual promedio que varía entre 28ºC y 29. Las precipitaciones se incrementan de norte a sur y de este a oeste variando desde 500 hasta 1200 mm. La evaporación es mayor a la precipitación en la zona.

Relieve Es predominantemente plano formado por la deposición en la Depresión del Lago, en lo que se denomina Planicie de Maracaibo.

Vegetación La vegetación natural del municipio se encuentra asociada a las zonas de pastoreo establecidas siendo un reflejo de las condiciones físicas y climáticas; así encontramos dos formaciones vegetales: bosque muy seco tropical que se extiende desde las orillas del lago de Maracaibo hasta la

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Isoyeta (900 mm) y bosque seco tropical que abarca el resto del área del Municipio. La productividad del municipio se da por medio del incremento de los sistemas de riego y otras prácticas. Por otra parte, existen cultivos anuales de subsistencias, tierra para pastizales establecidos con riego y sin riego, tierras arbustivas y arbóreas, tierras boscosas y tierras pantanosas con vegetación herbácea.

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(FUENMAYOR W., Atlas Estado Zulia. Síntesis Socio Histórico y Cultural. Año 2000)

MUNICIPIO SAN FRANCISCO Está ubicado en el margen noroeste del estrecho del Lago de Maracaibo, con forma rectangular que se extiende desde las márgenes del Lago. Ocupa una superficie de 164 km.2 , lo que representa el 0,33% de la superficie del estado Zulia. Su capital es el centro poblado de San Francisco (ubicado en la Parroquia San Francisco. Limita al norte con el Municipio Maracaibo, al Este con el Lago de Maracaibo, al Sur con el Municipio La Cañada de Urdaneta y al Oeste con el Municipio Jesús Enrique Lossada. Esta es la zona más explotada de la región principalmente para la actividad de ganadería lechera y cultivos de plátano.

Clima Presenta un clima semiárido, con temperatura promedio anual de 27,8ºC. La precipitación media anual es de 700 mm aproximadamente. La

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misma es irregular, incrementándose norte-sur. La evapotranspiración es mayor que la precipitación, definiendo al clima seco estacionario de 5 meses y dos periodos lluviosos en mayo y octubre.

Relieve Va de plano a ondulado, y podría ser considerado como llanura, pues

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su altura puede ubicarse entre los 0 y los 300 mts., la formación que tuvo su origen por la acción de movimientos diastróficos o por el proceso de sedimentación de materiales como: arena, arcilla, granito, arenisca y cáliz. Sin embargo encontramos márgenes cenagosos en la costa del Lago; el material generador de los suelos es de origen aluvial, transportado y depositado por el escurrimiento superficial. Hacia el centro del Municipio encontramos el área de influencia del río Onia y el Chama presentando las mejores condiciones de suelo en todo el Municipio. Al este el área de influencia del Río Escalante, conformada por una planicie de desborde y una planicie deltaica, hacia el sur encontramos el piedemonte de la cordillera andina.

Vegetación Zona de Vida: Por tener menos precipitaciones en el área costera que en el área de selva, presenta zonas de vida de bosques seco tropical. Hacia el piedemonte encontramos el bosque húmedo tropical a causa del descenso

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de temperatura. La vegetación natural ha sido intervenida dando paso a una vegetación herbácea y con árboles de poco tamaño, ya que el suelo, aún cuando es fértil carece de irrigación. (FUENMAYOR W., Atlas Estado Zulia. Síntesis Socio Histórico y Cultural. Año 2000).

CONTAMINANTES DEL AGUA SUBTERRÁNEA

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El agua subterránea se contamina, aunque casi nadie se proponga a producir dicha contaminación; esta normalmente se produce por accidentes, ignorancia, o por resultado de otras actividades. Las circunstancias que ocasionan la contaminación permiten realizar una clasificación de la contaminación del agua subterránea, misma que puede ser potencialmente útil para decidir quien pagará la limpieza del acuífero. El problema de esta aproximación es que la mayor parte de la contaminación tiene un origen de tipo imprevisto. La contaminación del agua subterránea puede clasificarse con base en otros principios; por ejemplo, puede clasificarse de acuerdo con el tipo de contaminante involucrado: microbiano, químico o radiactivo. Si es de tipo químico, puede ser orgánico o inorgánico. Otra base para la clasificación consiste en determinar los mecanismos relacionados con la incorporación del contaminante del subsuelo. En primera instancia, es necesario distinguir entre contaminación derivada de fuentes puntuales plenamente identificadas

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(contaminación puntual) y la derivada de fuentes diseminadas, que se denomina contaminación difusa. (Price, Michael. AGUA SUBTERRÁNEA. Editorial Limusa. 2003).

HIDROCARBUROS Son los compuestos orgánicos más simples formados únicamente por

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carbono e hidrógeno y pueden ser considerados como las sustancias principales de las que se derivan todos los demás compuestos orgánicos. En los compuestos cíclicos, los átomos de carbono forman uno o más anillos cerrados.

Los

dos

grupos

principales

se

subdividen

según

su

comportamiento químico en saturados e insaturados. (http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml)

Toxicidad de los Hidrocarburos Los efectos tóxicos de los hidrocarburos sobre los organismos vivos dependen de la concentración y el tiempo de exposición. Los componentes del petróleo de efectos más nocivos son los hidrocarburos aromáticos ya que algunos de ellos actúan como tóxicos agudos y otros, como el 3,4benzopireno, tienen actividad carcinogénica. Los compuestos más tóxicos son los hidrocarburos aromáticos policíclicos. Estos son un grupo de compuestos orgánicos que exhiben fuertes

propiedades

tóxicas,

carcinogénicas

54

y

mutagénicas..

Los

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

hidrocarburos Antraceno,

aromáticos

policíclicos

Acenaphteno,

más

Acenaphtyleno,

comunes

son:

Fluoreno,

Naftaleno, Fenantreno,

Fluoranteno, Pyreno, Cryseno entre otros. Se encuentran en altas concentraciones en muchos sitios industriales particularmente aquellos asociados con la producción de petróleo, gas e industrias de preservación de maderas.

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Efectos Tóxicos de Hidrocarburos en el Hombre

La toxicidad de los hidrocarburos para los seres humanos es inversamente proporcional a la viscosidad. La inhalación de productos de alta viscosidad como grasas y aceites (150-250 centipoises), no presenta riesgo, no obstante, los productos de menos de 30 centipoises de viscosidad afectan al pulmón, causando neumonitis. La ingestión de productos de destilación del petróleo en cantidades de 1ml/kg de peso corporal ocasiona vómito, irritación de las membranas mucosas, depresión del sistema nervioso central, cianosis, taquicardia, albuminuria, hematuria, daños hepáticos y arritmias cardíacas. La ingestión de 10 ml/kg de peso corporal produce la muerte. (http://www.iclam.gov.ve/art1.htm)

En la tabla 1, puede observarse el efecto tóxico causado por cada tipo de compuesto hidrocarbonado.

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Tabla #1. Toxicidad de Hidrocarburos

TIPO DE COMPUESTO

TOXICIDAD Narcóticos, Irritantes Cutáneos y Respiratorios, Tóxicos del Sistema

Hidrocarburos Aromáticos Nervioso Periférico, Moderados Tóxicos Hepáticos

DOS ANervioso V R E S E R S O H C E R E Sistema Periférico D

Narcóticos, Irritantes, Tóxicos del

Hidrocarburos Alifáticos

Necrosis Hepática, Tóxicos Renales y Hepáticos, Depresores del Sistema

Hidrocarburos Halogenados

Nervioso Central Hepatotóxicos, Narcóticos, Irritantes, Alcoholes Alteraciones Visuales Narcóticos Ligeros, Alteración Cetonas Sistema Nervioso Periférico (http://www.mtas.es/insht/monitor/Inicio/MT/iii/mtiii30.pdf)

CLASIFICACIÓN Los hidrocarburos se clasifican en dos grupos principales, de cadenas abiertas y cíclicas, según la estructura de los enlaces entre los átomos de carbono

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• Hidrocarburos Alifáticos o de cadena abierta. En los compuestos de cadena abierta que contienen más de un átomo de carbono, los átomos de carbono están unidos entre sí formando una cadena lineal que puede tener una o más ramificaciones, estos a su vez se dividen en: •

Hidrocarburos saturados: (alcanos o parafinas) Los alcanos son hidrocarburos, es decir que tienen sólo átomos de carbono e

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hidrógeno. La fórmula general es CnH2n+2. También reciben el

nombre de Hidrocarburos saturados. Los alcanos son moléculas orgánicas formadas únicamente por átomos de carbono e hidrógeno, sin funcionalización alguna, es decir, sin la presencia de grupos funcionales como el carbonilo, carboxilo, amida, etc. Esto hace que su reactividad sea muy reducida en comparación con otros compuestos orgánicos

•

Hidrocarburos insaturados, que tienen uno o más enlaces dobles (alquenos u olefinas) o triples (alquinos o acetilénicos) entre sus átomos de carbono. Los alquenos son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja polaridad y a su incapacidad para formar enlaces con el hidrógeno.

(http://www.telecable.es/personales/albatros1/quimica/alquenos/alquenos.htm)

•

Hidrocarburos Aromáticos, o de cadena cerrada; son aquellos hidrocarburos que poseen las propiedades especiales asociadas con el

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núcleo o anillo del benceno, en el cual hay seis grupos de carbonohidrógeno unidos a cada uno de los vértices de un hexágono. Los enlaces que unen estos seis grupos al anillo presentan características intermedias, respecto a su comportamiento, entre los enlaces simples y los dobles. Cada una de las estructuras anulares puede constituir la base de series homólogas de hidrocarburos, en las que una sucesión de

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

grupos alquilo, saturados o no saturados, sustituye a uno o más átomos de

hidrógeno

de

los

grupos

de

carbono-hidrógeno.

(http://www.mtas.es/insht/EncOIT/pdf/tomo4/104_07.pdf)

Efectos Tóxicos de Hidrocarburos Aromáticos La absorción de los hidrocarburos aromáticos tiene lugar por inhalación, ingestión y, en cantidades pequeñas, por vía cutánea. En general, los derivados monoalquilados del benceno son más tóxicos que los dialquilados, y los derivados de cadena ramificada son más tóxicos que los de cadena simple.

Los

hidrocarburos

aromáticos

se

metabolizan

mediante

la

biooxidación del anillo. Si existen cadenas laterales, preferiblemente de grupos metilo, éstas se oxidan y el anillo permanece sin modificar. En gran parte se convierten en compuestos hidrosolubles y posteriormente se conjugan con glicina, ácido glucurónico o ácido sulfúrico y se eliminan en la orina.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Los hidrocarburos aromáticos pueden causar efectos agudos y crónicos en el sistema nervioso central. La intoxicación aguda por estos compuestos produce cefalea, náuseas, mareo, desorientación, confusión e inquietud. La exposición aguda a dosis altas puede incluso provocar pérdida de consciencia y depresión respiratoria. Uno de los efectos agudos más conocidos es la irritación respiratoria (tos

y

OS de garganta). También seRV hanAD observado E S E R S O H C E R E D dolor

síntomas

cardiovasculares, como palpitaciones y mareos. Los síntomas neurológicos de la exposición crónica pueden ser: cambios de conducta, depresión, alteraciones del estado de ánimo y cambios de la personalidad y de la función intelectual. Otros efectos crónicos son sequedad, irritación y agrietamiento de la piel y dermatitis. La exposición, sobre todo a los compuestos clorados de este grupo, puede causar hepatotoxicidad. El benceno es un carcinógeno humano demostrado que favorece el desarrollo de todo tipo de leucemias y, en particular, de la leucemia no linfocítica aguda. Los hidrocarburos aromáticos, en conjunto, entrañan un riesgo considerable de ignición. La National Fire Prevention Association (NFPA) de Estados Unidos ha clasificado a la mayoría de los compuestos de este grupo con un código de inflamabilidad de 3 (donde 4 representa un riesgo grave). Con estas sustancias deben adoptarse las medidas necesarias para evitar la acumulación de vapores en los lugares de trabajo y para atacar rápidamente

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

las fugas y los derrames. En presencia de vapores se deben evitar las fuentes de calor extremo. (http://www.mtas.es/insht/EncOIT/pdf/tomo4/104_07.pdf)

FENOLES Los fenoles son compuestos en los que un grupo -OH se une un hidrocarburo aromático. Se nombran como los alcoholes, con la terminación

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

- ol añadida al nombre del hidrocarburo. Aunque también se puede utilizar el

prefijo

hidroxi

acompañado

del

nombre

del

hidrocarburo.

(http://www.ugr.es/~quiored/formula/fenol.htm)

Los fenoles están presentes en las aguas naturales, como resultado de la contaminación ambiental y de procesos naturales de descomposición de la materia orgánica. Las concentraciones naturales de compuestos fenólicos son usualmente inferiores a 1 µg/l y los compuestos más frecuentemente identificados son fenol, cresol y los ácidos siríngico, vainíllico y phidroxibenzoico. En aguas contaminadas es posible detectar otros tipos, como los clorofenoles, fenilfenol y alquilfenol. Los grupos funcionales fenólicos son importantes en las sustancias húmicas acuáticas. Estos tipos

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

de fenoles combinados le confieren sabor y olor al agua, aunque su ingestión no resulta peligrosa. Los fenoles son cocarcinógenos, al aumentar la carcinogénesis cuando se administran simultáneamente con un carcinógeno. Según el Decreto 883 publicado en la Gaceta Oficial, se estableció un nivel permisible de 0.002 mg/L para este compuesto. (http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/Fenoles.htm)

ADOS V R E S E R S O H C E R E D disolventes orgánicos. Es cáustico y muy venenoso. Causa la muerte por Los fenoles son muy solubles en agua y en la mayoría de los

ingestión de tan sólo 1 g y puede causar envenenamiento por absorción por la piel. Si se vierte como residuo industrial al ambiente y, en especial, al agua, resulta muy tóxico. Es mortal para la fauna acuática a la concentración de 1 ppm. En presencia de cloro (empleado para el tratamiento del agua potable) puede transformarse en clorofenol, de sabor muy desagradable. (http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l14/fenol0.html)

BENCENO El benceno es un hidrocarburo poliinsaturado de fórmula C6H6, con forma de anillo (se le llama anillo bencénico). El benceno es un líquido incoloro de aroma dulce. Se evapora al aire rápidamente y es poco soluble en agua. Es sumamente inflamable y se forma tanto de procesos naturales como de actividades humanas.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Algunas industrias usan benceno para manufacturar otros productos químicos usados en la fabricación de plásticos, resinas, nylon y fibras

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

sintéticas. También se usa benceno para hacer ciertos tipos de gomas, lubricantes, tinturas, detergentes, medicamentos y pesticidas. El benceno es también un constituyente natural del petróleo crudo, gasolina y humo de cigarrillo. (http://es.wikipedia.org/wiki/Benceno)

Efectos Tóxicos del Benceno La absorción del benceno tiene lugar principalmente por vía respiratoria y digestiva. Esta sustancia no penetra fácilmente por vía cutánea, a menos que la exposición sea excepcionalmente alta. Una pequeña cantidad del benceno se exhala sin cambios. El benceno se distribuye ampliamente por todo el organismo y se metaboliza principalmente en fenol, que se excreta en la orina tras su conjugación. Una vez que cesa la exposición, los niveles en los tejidos corporales disminuyen rápidamente. (http://www.mtas.es/insht/EncOIT/pdf/tomo4/104_07.pdf).

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TOLUENO El Tolueno (C6H5 - CH3) esta formado por un anillo bencénico con un grupo metil es un hidrocarburo derivado del petróleo, incoloro, con un olor característico e inflamable con una densidad relativa de 0,86, Tiene un punto de fusión de -93 ºC un punto de ebullición de 110,6° C. También se conoce como toluol o metilbenceno Se utiliza como disolvente y en la elaboración de

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compuestos sintéticos, como el trinitrotolueno La inhalación prolongada de vapor de tolueno resulta peligrosa. El tolueno se usa en la fabricación de pinturas, diluyentes de pinturas, barniz para las uñas, lacas, adhesivos y gomas,

y

en

ciertos

procesos

de

imprenta

y

curtido

de

cuero.

(http://es.wikipedia.org/wiki/Tolueno)

Efectos Tóxicos del Tolueno La forma más común de ingreso al organismo es por vía respiratoria y de allí su paso inmediato a la sangre. Generalmente se da por inhalación ocasionando efectos sobre el sistema nervioso central, puede generar en un aumento de la sintomatología desde estado de embriaguez, congestión facial

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y vómitos, confusión, depresión del sensorio hasta llegar al coma o a la muerte por fallo respiratorio o cardiaco. Sistema Nervioso Central: En exposiciones durante tiempos prolongados (mayores a 8 hrs. día) por encima de los limites de exposición aceptados, el operario puede referir astenia, debilidad, confusión, pérdida de memoria y de apetito. De persistir la misma, las lesiones pueden ser irreversibles,

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ocasionando problemas de dicción, audición o visión, pérdida del control muscular y deterioro de la habilidad mental.

A nivel digestivo: pueden producir nauseas, pérdida del apetito, intolerancia digestiva con vómitos, aliento con olor especial. A nivel renal: puede alterar el funcionamiento de los riñones, pero generalmente al suspender la exposición retoman su actividad normal. A nivel de la piel: por su efecto desengrasante, puede ocasionar dermatitis. (http://www.estrucplan.com.ar/Producciones/entrega.asp?IdEntrega=36)

XILENO También llamado dimetilbenceno. Es un hidrocarburo aromático. El producto comercial es una mezcla de isómeros. Se utiliza ampliamente como disolvente. Al igual que el benceno, es un agente narcótico. Se produce por destilación fraccionada de los concentrados aromáticos obtenidos de las naftas de reformación catalítica. Se utiliza como materia

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prima para la producción de anhídrido ftálico. En síntesis orgánica. Como intermedio en colorantes. Es un líquido claro, incoloro, de olor agradable.

(http://es.wikipedia.org/wiki/Xileno)

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Efectos Tóxicos del Xileno Los científicos han descubierto que las tres formas de xileno y las mezclas de xilenos afectan la salud de manera similar. No se han descrito efectos nocivos causados por los niveles de xileno que ocurren normalmente en el ambiente. La exposición breve a niveles altos de xileno puede producir irritación de la piel, los ojos, la nariz y la garganta; dificultad para respirar; alteración de la función pulmonar; retardo de la reacción a estímulos visuales; alteraciones de la memoria; malestar estomacal; y posiblemente alteraciones del hígado y los riñones. Tanto las exposiciones breves como prolongadas a altas concentraciones de xileno pueden producir numerosos efectos sobre el sistema nervioso, como por ejemplo dolor de cabeza, falta de coordinación muscular, mareo, confusión y pérdida del sentido del equilibrio. (http://www.atsdr.cdc.gov/es/phs/es_phs71.html)

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ETIL-BENCENO El etilbenceno es un líquido inflamable, incoloro, de olor similar a la gasolina. Se le encuentra en productos naturales tal como carbón y petróleo, como también en productos de manufactura como tinturas, insecticidas y pinturas. El uso principal del etilbenceno es para fabricar otro producto químico,

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como el estireno. Otros usos incluyen como solvente, en combustibles, y en la manufactura de otros productos químicos.

Efectos Tóxicos del Etil-Benceno Hay poca información acerca de los efectos del etilbenceno sobre la salud de seres humanos. En gente expuesta a altos niveles de etilbenceno en el aire, la información disponible describe mareo, irritación a la garganta y los ojos, opresión en el pecho, y una sensación de ardor en los ojos. No hay ningún estudio que haya demostrado que exposición al etilbenceno produzca cáncer en seres humanos. La EPA ha determinado que el etilbenceno no se puede clasificar en relación a carcinogenicidad en seres humanos. (http://www.atsdr.cdc.gov/es/toxfaqs/es_tfacts110.pdf)

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PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS pH En 1909 el químico danés Sørensen definió el potencial hidrógeno (pH) como el logaritmo negativo de la actividad de los iones hidrógeno. Esto es:

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Desde entonces, el término pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad de su uso, evitando así el manejo de cifras largas y complejas. En disoluciones diluidas en lugar de utilizar la actividad del ión hidrógeno, se le puede aproximar utilizando la concentración molar del ión hidrógeno. El pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo las disoluciones con pH menores a 7 ácidas, y las tiene pH mayores a 7, básicos. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (siendo el disolvente agua). Se considera que p es un operador logarítmico sobre la concentración de una solución: p = -log(...) También se define el pOH, que mide la concentración de iones OH-. Puesto que el agua está disociada en una pequeña extensión en iones OH- y H+, tenemos que: Kw = [H+][OH-]=10-14 en donde [H+] es la concentración de iones de hidrógeno, [OH-] la de iones hidróxido, y Kw es una constante conocida como producto iónico del agua.

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Por lo tanto, log Kw = log [H+] + log [OH-] -14 = log [H+] + log [OH-] pOH = -log [OH-] = 14 + log [H+] Por lo que se puede relacionar directamente el valor del pH con el del pOH. En disoluciones no acuosas, o fuera de condiciones normales de

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presión y temperatura, un pH de 7 puede no ser el neutro. El pH al cual la disolución es neutra estará relacionado con la constante de disociación del disolvente en el que se trabaje.

Medida del pH El valor del pH se puede medir de forma precisa mediante un pHmetro, un instrumento que mide la diferencia de potencial entre dos electrodos: un electrodo de referencia (generalmente de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es sensible al ión hidrógeno. También se puede medir de forma aproximada el pH de una disolución empleando indicadores, ácidos o bases débiles que presentan diferente color según el pH. Generalmente se emplea papel indicador, que se trata de papel impregnado de una mezcla de indicadores. (http://es.wikipedia.org/wiki/PH)

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CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA La conductividad eléctrica se define como la capacidad que tienen las sales inorgánicas en solución (electrolitos) para conducir la corriente eléctrica. El agua pura, prácticamente no conduce la corriente, sin embargo el agua con sales disueltas conduce la corriente eléctrica. Los iones cargados

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positiva y negativamente son los que conducen la corriente, y la cantidad conducida dependerá del número de iones presentes y de su movilidad. En la mayoría de las soluciones acuosas, entre mayor sea la cantidad de sales disueltas, mayor será la conductividad, este efecto continúa hasta que la solución está tan llena de iones que se restringe la libertad de movimiento y la conductividad puede disminuir en lugar de aumentas, dándose

casos

de

dos

diferentes

concentraciones

con

la

misma

conductividad. En la tabla 2, se muestran valores de conductividad medidas en microsiemens por centímetro (unidad típica de conductividad eléctrica del agua) de algunas muestras típicas a 25ºC: Algunas sustancias se ionizan en forma más completa que otras y por lo mismo conducen mejor la corriente. Cada ácido, base o sal tienen su curva característica de concentración contra conductividad.

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Tabla #2. Conductividades Típicas de muestras

Temperatura de la muestra 25 ° C

Conductividad, µS/cm

Agua ultrapura 0.05 Tabla #2. Conductividades Típicas de muestras Temperatura de la muestra 25 ° C

Conductividad, µS/cm

Agua de alimentación a calderas

1a5

Agua potable

50 a 100

Agua de mar DOS A53,000 V R E S E R S O H C E R E D 5 % NaOH

223,000

50 % NaOH

150,000

10 % HCl

700,000

32 % de HCl

700,000

31 % HNO3

865,000

Son buenos conductores: los ácidos, bases y sales inorgánicas como HCl, NaOH, NaCl, Na2CO3, etc. Son malos conductores: Las moléculas de sustancias orgánicas que por la naturaleza de sus enlaces son no iónicas: como la sacarosa, el benceno, los hidrocarburos, los carbohidratos, etc., estas sustancias, no se ionizan en el agua y por lo tanto no conducen la corriente eléctrica.

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Un aumento en la temperatura, disminuye la viscosidad del agua y permite que los iones se muevan más rápidamente, conduciendo más electricidad. Este efecto de la temperatura es diferente para cada ion, pero típicamente para soluciones acuosas diluidas, la conductividad varía de 1 a 4 % por cada ° C. Conociendo estos factores, la medición de la conductividad nos permite tener una idea muy aproximada de la cantidad de sales

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disueltas.

(http://members.tripod.com/Arturobola/conducti.htm).

Medida de la Conductividad Eléctrica •

Conductímetro manual o automático que se base en un puente de

Wheastone para medir la conductividad o la conductancia de la muestra. Deberá tener corrección automática o manual para la temperatura Ya que las lecturas se refieren a 25 ° C. La lectura puede ser analógica o digital. •

Celdas del tipo de inmersión de constante de celda de acuerdo con el

circuito del aparato. Es necesario leer el instructivo de operación del equipo.

SÓLIDOS TOTALES DISUELTOS Es una medida de la concentración total de sales inorgánicas en el agua e indica salinidad La suma de todos los minerales disueltos en una muestra de agua se refiere normalmente como total de sólidos disueltos

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(T.S.D.). Cuando más alto es el valor de T.S.D. más es la conductividad eléctrica del agua considerada. Aprovechando esta característica, una medida de la conductividad eléctrica (C.E La suma de todos los minerales disueltos en una muestra de agua se refiere normalmente como total de sólidos disueltos (T.S.D.). Cuando más alto es el valor de T.S.D. más es la conductividad

eléctrica

del

agua

considerada.

Aprovechando

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

esta

característica, una medida de la conductividad eléctrica (C.E.), en Microsiemens/cm

(µS/cm)

a

25ºC,

es

usada

frecuentemente

para

proporcionar una estimación rápida y económica del total de sólidos (T.S.D. ppm) disueltos en agua. La C.E. de muestras de agua puede ser determinada rápida y fácilmente en laboratorio o a campo. Debido a que la C.E. es dependiente de la temperatura, todas las lecturas la C.E. deben ser estandarizadas a 25ºC..), en Microsiemens/cm (µS/cm) a 25ºC, es usada frecuentemente para proporcionar una estimación rápida y económica del total de sólidos (T.S.D. ppm) disueltos en agua. La C.E. de muestras de agua puede ser determinada rápida y fácilmente en laboratorio o a campo. Debido a que la C.E. es dependiente de la temperatura, todas las lecturas la C.E. deben ser estandarizadas a 25ºC. (http://www.unap.cl/agrodes/docencia/asignaturas/ml/fertirriego/materia/modificacion/ modifica3.htm)

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POZOS PARA AGUAS SUBTERRÁNEAS La perforación de pozos en rocas consolidadas es relativamente simple, puesto que sus paredes no se colapsan al ser horadadas, y el “diseño” del pozo es bastante sencillo. En depósitos no consolidados, los sedimentos como arenas o gravas (que a menudo forman buenos acuíferos) presentan un problema similar al que cualquier persona ha experimentado al

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

tratar de cavar un agujero en la arena de una playa: en particular cuando está saturada con agua, se colapsa dentro del agujero. En el pozo, arriba del nivel estático este problema puede ser solucionado. Las paredes de las norias pueden ser cubiertas con ladrillo y cemento, con anillos de concreto preforjado, o directamente con concreto. En los pozos usualmente se controla la entrada de material fino por medio de tubería, llamada ademe o tubería de ademe, cuyo diámetro es un poco más pequeño que el diámetro con el que el pozo fue perforado. En los primeros metros de profundidad del pozo, el espacio entre el exterior del ademe y la pared del agujero usualmente se llena con una lechada de cemento, llamado sello de cemento. Esta acción se realiza para dar soporte al material perforado, pero fundamentalmente para evitar la entrada de basura o agua superficial contaminada al pozo como consecuencia de lluvias fuertes o inundaciones; los pozos en roca consolidada tienen una protección sanitaria de varios metros por debajo de la superficie del terreno. La colocación de un recubrimiento sin perforaciones por debajo del nivel estático permitiría

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contener el material de la unidad acuífera; sin embargo, también producirá un efecto no deseado: evitaría la entrada de agua. La técnica que se utiliza en pozos modernos consiste en insertar una tubería con perforaciones en una forma tal que permita al agua subterránea fluir del acuífero hacia el pozo y al mismo tiempo evite que las partículas de la unidad acuífera, como granos de arena, entren al pozo.

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El tipo de tubería que se elija dependerá del tipo de acuífero. Si el acuífero es consolidado y con fracturas, se requerirá soporte para prevenir que bloques de roca caigan al pozo; por lo tanto, un ademe con perforaciones

(ranuras)

de

cualquier

tamaño

puede

ser

adecuado.

Comparativamente, un material acuífero de arena no consolidada necesitará de un ademe especial llamado tubería ranurada. La tubería ranurada tiene hendiduras finas y cuyo tamaño deberá ser apropiado para cubrir las necesidades de acuerdo con las condiciones particulares del material acuífero. Debe hacerse pasar las muestras colectadas del material acuífero a través de una serie de cribas para determinar el tamaño de las partículas de arena (grava y limo); el ademe rasurado se escogerá de modo que las ranuras sean lo más anchas posible (que permitan el paso de agua a través de la tubería ranurada con un mínimo de pérdidas de carga), y lo suficientemente pequeñas para detener el paso de las partículas del material acuífero al pozo. Algunas de las partículas más finas entrarán al pozo cuando

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

éste se limpie, al bombear por primera vez (un procesos llamado desarrollo); sin embargo, posteriormente el pozo deberá producir agua libre de arena. En ocasiones sucede que el material acuífero está compuesto de partículas tan finas que para evitar su invasión al pozo se necesitaría tubería ranurada con aberturas tan finas que sería poco práctica. En tales casos se usa una ranura fina y un recubrimiento de arena o grava, llamado filtro de

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grava, que se coloca en el espacio anular, entre la pared del agujero y la tubería ranurada. El filtro de grava permite que en su parte contigua a la pared del agujero se detengan las partículas finas del acuífero; el tamaño de la ranura de elige de tal manera que evite el paso del mismo filtro de grava a través de las ranuras. En la figura 4, se muestra un diseño teórico para un pozo que produce agua de tres unidades acuíferas, uno de arena fina que requiere filtro de grava, otro de arena gruesa y uno de arenisca que no necesita ademe. El desarrollo del pozo provoca la remoción de partículas finas localizadas entre la arena gruesa, lo que hace que los granos gruesos de esa unidad acuífera sean más efectivos en su propiedad de permitir el paso del agua; en algunas ocasiones a esto se le llama filtro natural de grava, y se localiza inmediatamente enfrente de la tubería ranurada.

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Figura #4. Partes de un Pozo

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Fuente: (Price, Michael. AGUA SUBTERRÁNEA. Editorial Limusa. 2003)

TÉCNICAS CROMATOGRÁFICAS El

término

cromatografía

se

refiere

de

forma

general

a

procedimientos de separación de componentes de una muestra por distribución entre dos fases, una estacionaria y otra móvil. La primera separación de estas características la realizó el científico ruso Tswett, que consiguió separar los componentes coloreados de las hojas, utilizando un extracto de ellas que hizo pasar a través de una columna de carbonato cálcico. Debido a esta primera utilización, denominó a la técnica cromatografía, combinación de los vocablos griegos color y escritura. La

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cromatografía es el método analítico más utilizado en la separación, identificación y determinación cuantitativa de los componentes de mezclas complejas. Las técnicas cromatográficas son muy variadas, pero en todas ellas hay una fase móvil que consiste en un fluido (gas, líquido o fluido supercrítico) que arrastra a la muestra a través de una fase estacionaria que se trata de un sólido o un líquido fijado en un sólido.

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Los componentes de la mezcla interaccionan de distinta forma con la fase estacionaria y con la fase móvil. De este modo, los componentes atraviesan la fase estacionaria a distintas velocidades y se van separando. Después de haber pasado los componentes por la fase estacionaria y haberse separado pasan por un detector que genera una señal que puede depender de la concentración y del tipo de compuesto.

CROMATOGRAFÍA DE GASES La cromatografía de gases es una técnica cromatográfica en la que la muestra se volatiliza y se inyecta en la cabeza de una columna cromatográfica. La elución se produce por el flujo de una fase móvil de gas inerte. A diferencia de los otros tipos de cromatografía, la fase móvil no interacciona con las moléculas del analito; su única función es la de transportar el analito a través de la columna. Existen dos tipos de cromatografía de gases (GC): la cromatografía gas-sólido (GSC) y la cromatografía gas-líquido (GLC), siendo esta última la que se utiliza más

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ampliamente, y que se puede llamar simplemente cromatografía de gases (GC). En la GSC la fase estacionaria es sólida y la retención de los analitos en ella se produce mediante el proceso de adsorción. Precisamente este proceso de adsorción, que no es lineal, es el que ha provocado que este tipo de cromatografía tenga aplicación limitada, ya que la retención del analito

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sobre la superficie es semipermanente y se obtienen picos de elución con colas. Su única aplicación es la separación de especies gaseosas de bajo peso molecular. La GLC utiliza como fase estacionaria moléculas de líquido inmovilizadas sobre la superficie de un sólido inerte. La GC se lleva a cabo en un cromatógrafo de gases. Como se observa en la figura 6, éste consta de diversos componentes como el gas portador, el sistema de inyección de muestra, la columna (generalmente dentro de un horno), y el detector. Figura 5. Cromatógrafo de gases

Fuente: (http://es.wikipedia.org/wiki/Cromatograf%C3%ADa_de_gases) 78

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Gas portador El gas portador debe ser un gas inerte, para prevenir su reacción con el analito o la columna. Generalmente se emplean gases como el helio, argón, nitrógeno, hidrógeno o dióxido de carbono, y la elección de este gas en ocasiones depende del tipo de detector empleado. El almacenaje del gas puede ser empleando un generador, especialmente en el caso del nitrógeno

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

y del hidrógeno. Luego tenemos un sistema de manómetros y reguladores de flujo para garantizar un flujo estable y un sistema de deshidratación del gas, como puede ser un tamiz molecular. Generalmente la regulación de la presión se hace a dos niveles: un primer manómetro se sitúa a la salida de la bala o generador del gas y el otro a la entrada del cromatógrafo, donde se regula el flujo. Las presiones de entrada varían entre 10 y 25 psi, lo que da lugar a caudales de 25 a 150 mL/min en columnas de relleno y de 1 a 25 mL/min en columnas capilares. Para comprobar el caudal se puede utilizar un rotámetro o un simple medidor de burbujas de jabón, el cual da una medida muy exacta del caudal volumétrico que entra a la columna.

Sistema de inyección de muestra La inyección de muestra es un apartado crítico, ya que se debe inyectar una cantidad adecuada, y debe introducirse de tal forma (como un "tapón de vapor") que sea rápida para evitar el ensanchamiento de las

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bandas de salida; este efecto se da con cantidades elevadas de analito. El método más utilizado emplea una microjeringa (de capacidades de varios microlitros) para introducir el analito en una cámara de vaporización instantánea. Esta cámara está a 50 ºC por encima del punto de ebullición del componente menos volátil, y está sellada por una junta de goma de silicona o septum.

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Si es necesaria una reproducibilidad del tamaño de muestra inyectado se puede usar una válvula de seis vías o válvula de inyección, donde la cantidad a inyectar es constante y determinada por el tamaño del bucle de dicha válvula. Si la columna empleada es ordinaria, el volumen a inyectar será de unos 20 µL, y en el caso de las columnas capilares dicha cantidad es menor, de 10-3 µL. Para obtener estas cantidades, se utiliza un divisor de flujo a la entrada de la columna que desecha parte del analito introducido. En caso de muestras sólidas, simplemente se introducen en forma de disolución, ya que en la cámara de vaporización instantánea el disolvente se pierde en la corriente de purga y no interfiere en la elución.

Columnas y sistemas de control de temperatura En GC se emplean dos tipos de columnas: las empaquetadas o de relleno y las tubulares abiertas o capilares. Estas últimas son más comunes en la actualidad (2005) debido a su mayor rapidez y eficiencia. La longitud de estas columnas es variable, de 2 a 50 metros, y están construidas en acero

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

inoxidable, vidrio, sílice fundida o teflón. Debido a su longitud y a la necesidad de ser introducidas en un horno, las columnas suelen enrollarse en una forma helicolidal con diámetros de 10 a 30 cm, dependiendo del tamaño del horno. La temperatura es una variable importante, ya que de ella va a depender el grado de separación de los diferentes analitos. Para ello, debe

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

ajustarse con una precisión de décimas de grado. Dicha temperatura depende del punto de ebullición del analito o analitos, y por lo general se ajusta a un valor igual o ligeramente superior a él. Para estos valores, el tiempo de elución va a oscilar entre 2 y 30-40 minutos. Si tenemos varios componentes con diferentes puntos de ebullición, se ajusta la llamada rampa de temperatura con lo cual ésta va aumentando ya sea de forma continua o por etapas. En muchas ocasiones, el ajustar correctamente la rampa puede significar separar bien o no los diferentes analitos. Es recomendable utilizar temperaturas bajas para la elución, pero conforme la temperatura es mayor la elución es más rápida, pero corriendo el riesgo de descomponer el analito.

Detectores El detector es la parte del cromatógrafo que se encarga de determinar cuándo ha salido el analito por el final de la columna. Las características de un detector ideal son:

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

•

Sensibilidad: Es necesario que pueda determinar con precisión cuándo sale analito y cuando sale sólo el gas portador. Tienen sensibilidades entre 10-8 y 10-15 g/s de analito.

•

Respuesta lineal al analito con un rango de varios órdenes de magnitud.

•

Tiempo de respuesta corto, independiente del caudal de salida.

•

Intervalo de temperatura de trabajo amplio, por ejemplo desde

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

temperatura ambiente hasta unos 350-400ºC, temperaturas típicas trabajo. •

No debe destruir la muestra.

•

Estabilidad y reproducibilidad, es decir, a cantidades iguales de analito debe dar salidas de señal iguales.

•

Alta fiabilidad y manejo sencillo, o a prueba de operadores inexpertos.

•

Respuesta semejante para todos los analitos, o

•

Respuesta selectiva y altamente predecible para un reducido número de analitos.

Columnas y tipos de fases estacionarias •

Columnas de relleno

Las columnas de relleno consisten en unos tubos de vidrio, metal (inerte a ser posible como el acero inoxidable, cobre o aluminio) o teflón, de longitud

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

de 2 a 3 metros y un diámetro interno de unos pocos milímetros, típicamente de 2 a 4. El interior se rellena con un material sólido, finamente dividido para tener una máxima superficie de interacción y recubierto con una capa de espesores entre 50 nm y 1 µm. Para que puedan introducirse en el horno, se enrollan convenientemente. El material de relleno ideal consiste en pequeñas partículas, esféricas y

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

uniformes, con una buena resistencia mecánica, para tener una máxima superficie donde interaccionar la fase estacionaria y el analito. La superficie específica mínima ha de ser de 1 m²/g. Como todos los componentes de columnas para GC, debe ser inerte a altas temperaturas (~400ºC) y humectarse uniformemente con la fase líquida estacionaria durante el proceso de fabricación. El material preferido actualmente (2005) es la tierra de diatomeas natural, debido a su tamaño de poro natural. Estas especies, ya extinguidas, utilizaban un sistema de difusión molecular para tomar nutrientes del medio y expulsar sus residuos. Por tanto, debido a que el sistema de adsorción superficial del analito y la fase estacionaria es parecido, son materiales especialmente útiles. El tamaño es crítico a la hora de darse el proceso de interacción del analito, y a menores tamaños la eficacia de la columna es mejor. Pero existe el problema de la presión necesaria para hacer circular un caudal estable de gas portador por la columna, ya que dicha presión es inversamente

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

proporcional al cuadrado del diámetro de dichas partículas. Así, el tamaño mínimo para usar presiones máximas de 50 psi es de 250 a 149 µm.

•

Columnas capilares Las columnas capilares son de dos tipos básicos: las de pared

recubierta (WCOT) y las de soporte recubierto (SCOT). Las WCOT son

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

simplemente tubos capilares donde la pared interna se ha recubierto con una finísima capa de fase estacionaria. Las columnas SCOT tienen en su parte interna una fina capa de material adsorbente como el empleado en las columnas de relleno (tierra de diatomeas) donde se ha adherido la fase estacionaria. Las ventajas de las SCOT frente a las WCOT es la mayor capacidad de carga de esta última, ya que en su fabricación se emplean mayores cantidades de fase estacionaria, al ser la superficie de intercambio mayor. Por orden de eficacia, en primer lugar están las WCOT, luego las SCOT y por último las columnas de relleno. Las columnas WCOT se fabrican a partir de sílice fundida, conocidas como columnas tubulares abiertas de sílice fundida o FSOT. Estas columnas se fabrican a partir de sílice especialmente pura, sin apenas contenido de óxidos metálicos. Debido a la fragilidad inherente a este material, en el mismo proceso de obtención del tubo se recubre con una capa de poliimida, de esta forma la columna puede enrollarse con un diámetro de unos pocos

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

centímetros. Estas columnas, con propiedades como baja reactividad, resistencia física y flexibilidad, han sustituido a las WCOT clásicas. Las columnas FSOT tienen diámetros internos variables, entre 250 y 320 µm (para columnas normales) y 150-200 µm para columnas de alta resolución. Estas últimas requieren menor cantidad de analito y un detector más sensible, al eluir menor cantidad de gas. Existen asimismo columnas

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

macrocapilares con diámetros de hasta 530 µm, que admiten cantidades de analito comparables a las de relleno pero con mejores prestaciones. En estas columnas existe un problema debido a la adsorción del analito sobre la superficie de la sílice fundida, adsorción debida a la presencia de grupos silanol (Si-OH), los cuales interaccionan fuertemente con moléculas polares orgánicas. Este inconveniente se suele solventar inactivando la superficie por sililación con dimetilclorosilano (DMCS). La adsorción debida a los óxidos metálicos se ve paliada en gran parte por la elevada pureza de la sílice empleada.

•

La fase estacionaria

Las propiedades necesarias para una fase estacionaria líquida inmovilizada son: 1. Características de reparto (factor de capacidad κ' y factor de selectividad α) adecuados al analito.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

2. Baja volatilidad, el punto de ebullición de la fase estacionaria debe ser al menos 100ºC mayor que la máxima temperatura alcanzada en el horno. 3. Baja reactividad. 4. Estabilidad térmica, para evitar su descomposición durante la elución.

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Existen como mucho una docena de disolventes con estas características. Para elegir uno, debe tenerse en cuenta la polaridad del analito, ya que a mayor polaridad del analito, mayor polaridad deberá tener la fase estacionaria. Algunas fases estacionarias utilizadas actualmente (2005) son: •

Polidimetilsiloxano, fase no polar de uso general para hidrocarburos, aromáticos, polinucleares, drogas, esteroides y PCBs.

•

Poli(fenilmetidifenil)siloxano (10% fenilo), para ésteres metílicos de ácidos grasos, alcaloides, drogas y compuestos halogenados.

•

Poli(fenilmetil)siloxano (50% fenilo), para drogas, esteroides, pesticidas y glicoles.

•

Poli(trifluoropropildimetil)siloxano,

para

aromáticos

clorados,

nitroaromáticos, bencenos alquilsustituidos. •

Polietilenglicol, para compuestos como glicoles, alcoholes, éteres, aceites esenciales.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

•

Poli(dicianoalildimetil)siloxano, para ácidos grasos poliinsaturados, ácidos libres y alcoholes.

Generalmente, en columnas comerciales, la fase estacionaria se presenta enlazada y entrecruzada para impedir su pérdida durante las operaciones de elución o lavado. De esta forma se obtiene una monocapa

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

adherida químicamente a la superficie de la columna. La reacción implicada suele ser la adición de un peróxido al líquido a fijar, iniciándose una reacción por radicales libres que tiene como resultado la formación de un enlace carbono-carbono que además incrementa su estabilidad térmica. Otra forma es la irradiación con rayos gamma.

Aplicaciones La GC tiene dos importantes campos de aplicación. Por una parte su capacidad para resolver (separar) mezclas orgánicas complejas, compuestos organometálicos y sistemas bioquímicos. Su otra aplicación es como método para determinar cuantitativa y cualitativamente los componentes de la muestra. Para el análisis cualitativo se suele emplear el tiempo de retención, que es único para cada compuesto dadas unas determinadas condiciones (mismo gas portador, gradiente de temperatura y flujo), o el volumen de retención. En aplicaciones cuantitativas, integrando las áreas de cada

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

compuesto o midiendo su altura, con los calibrados adecuados, se obtiene la concentración o cantidad presente de cada analito. (http://es.wikipedia.org/wiki/Cromatograf%C3%ADa_de_gases).

COORDENADAS UTM NORTE Y ESTE El sistema de coordenadas utilizado en la proyección UTM, recibe el

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

nombre de coordenadas UTM, y siempre vienen expresadas en metros. La proyección UTM consta de un conjunto de coordenadas planas, que cubren la superficie de la tierra comprendida entre los 80º de latitud sur y los 84º de latitud norte. Esta superficie se divide en 60 porciones denominadas husos, van numerados del 1 al 60. A la hora de tratar con coordenadas UTM se debe tener en cuenta el huso en el que se encuentre la zona del mapa. El huso es el área situada entre dos meridianos de la Tierra, comprenden 6º de longitud. Las coordenadas UTM tienen un sistema de referencia completamente distinto en cada huso con lo que se consigue disminuir las distorsiones producidas por este tipo de representación. (http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/casado/GEORED/Topo-1/coordenadas_utm.htm)

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

CONCEPTOS BÁSICOS

Acuífero: Es una formación geológica que contiene material saturado y suficientemente permeable para proveer de cantidades significativas de agua a pozos y manantiales. Estos se clasifican en confinados o no confinados.

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

(Price, Michael. AGUA SUBTERRÁNEA. Editorial Limusa. 2003).

Acuífero Confinado: Un acuífero la cual su superficie, y quizás su más bajo, límite es definido por una capa de material natural impermeable que no permite transmitir el agua fácilmente. (http://www.purdue.edu/dp/envirosoft/groundwater/src/terms.htm)

Acuífero no Confinado: Un acuífero donde la tabla de agua esta a temperatura o cerca de la presión atmosférica; el acuífero puede estar o no saturado en el tope del acuífero. (http://www.purdue.edu/dp/envirosoft/groundwater/src/terms.htm)

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Agua Subterránea: Agua que se encuentra en la zona de saturación en un acuífero o suelo. (http://www.purdue.edu/dp/envirosoft/groundwater/src/terms.htm)

Benceno:

ADOS V R E S E R S O H C E R E D(se le llama anillo bencénico). de anillo

El benceno es un hidrocarburo poliinsaturado de fórmula C6H6, con forma

(http://es.wikipedia.org/wiki/Benceno)

Conductividad Eléctrica: La conductividad térmica se define como la capacidad que tienen las sales inorgánicas en solución (electrolitos) para conducir la corriente eléctrica. (http://members.tripod.com/Arturobola/conducti.htm).

Cromatografía de Gases: La cromatografía de gases es una técnica cromatográfica en la que la muestra se volatiliza y se inyecta en la cabeza de una columna cromatográfica. La elución se produce por el flujo de una fase móvil de gas inerte. A diferencia de los otros tipos de cromatografía, la fase móvil no

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

interacciona con las moléculas del analito; su única función es la de transportar el analito a través de la columna. (http://es.wikipedia.org/wiki/Cromatograf%C3%ADa_de_gases).

Etil-Benceno: Etil-benceno es un compuesto aromático que posee un grupo etil

ADOS V R E S E R S O H C E R E D (http://es.wikipedia.org/wiki/Etil-Benceno) unido al anillo bencénico.

Fenoles: Los fenoles son compuestos en los que un grupo -OH se une un hidrocarburo aromático. (http://www.ugr.es/~quiored/formula/fenol.htm)

Hidrocarburos: Son los compuestos orgánicos más simples formados únicamente por carbono e hidrógeno y pueden ser considerados Como las sustancias principales de las que se derivan todos los demás compuestos orgánicos. (http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml)

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Hidrocarburos Aromáticos Son compuestos de cadena cerrada. Son aquellos hidrocarburos que poseen las propiedades especiales asociadas con el núcleo o anillo del benceno, en el cual hay seis grupos de carbono-hidrógeno unidos a cada uno de los vértices de un hexágono. (http://www.mtas.es/insht/EncOIT/pdf/tomo4/104_07.pdf)

pH:

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Es el potencial hidrógeno. El pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo las disoluciones con pH menores a 7 ácidas, y las tiene pH mayores a 7. (http://es.wikipedia.org/wiki/PH)

Rocas Consolidadas: Un término general para las rocas sólidas que se encuentran debajo de suelos u otros materiales superficiales; compuestas por minerales y/o partículas de rocas de diferentes tamaños y formas que han sido unidas y selladas en una masa por el calor y la presión o por reacción química. Estas rocas deben contener poros interconectados o fracturas para servir como un acuífero. (http://www.purdue.edu/dp/envirosoft/groundwater/src/consolidated.htm)

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Rocas No Consolidadas: Material derivado de la desintegración y erosión de rocas consolidadas y la superficie de la tierra, también como sedimentos depositados por procesos costeros y glaciales. Materiales no consolidados incluyen, arcilla, légamo, arena y grava. (http://www.purdue.edu/dp/envirosoft/groundwater/src/unconsol.htm)

ADOS V R E S E R S O H C E R E D Técnicas Cromatográficas: El

término

cromatografía

se

refiere

de

forma

general

a

procedimientos de separación de componentes de una muestra por distribución

entre

dos

fases,

una

estacionaria

y

otra

móvil.

(http://es.wikipedia.org/wiki/Cromatograf%C3%ADa_de_gases).

Tolueno: El tolueno es un compuesto aromático el cual consta de un metil unido al anillo bencénico. (http://es.wikipedia.org/wiki/Tolueno)

Xileno: El xileno es un hidrocarburo aromático el cual tiene 2 grupos metil unidos al anillo bencénico. (http://es.wikipedia.org/wiki/Xileno)

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Zona Insaturada: Es la zona subsuperficial en el cual la materia geológica contiene agua y aire en poros. El tope de la zona insaturada se encuentra típicamente en la superficie

de

la

tierra,

también

conocido

como

la

zona

vadosa.

(http://www.purdue.edu/dp/envirosoft/groundwater/src/unsaturated.htm)

ADOS V R E S E R S O H C E R E D Es la zona subsuperficial en la cual todos los poros en el acuífero están

Zona Saturada:

llenos de agua. (http://www.purdue.edu/dp/envirosoft/groundwater/src/saturated.htm)

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

VARIABLES E INDICADORES

OBJETIVO GENERAL: Determinar la presencia de hidrocarburos en las aguas subterráneas de los municipios

OS D A V R E S E R S O H C E DER

Maracaibo, Mara, La Cañada de Urdaneta y San Francisco del Estado Zulia mediante técnicas cromatográficas.

OBJETIVOS ESPECIFICOS 1.

2.

Medir la concentración de hidrocarburos totales en las aguas subterráneas de los municipios Maracaibo, Mara, Urdaneta y San Francisco de estado Zulia

Identificar los compuestos específicos Benceno, Tolueno, Xileno, etilbenceno y fenoles en las aguas subterráneas de los municipios Maracaibo, Mara, Urdaneta y San Francisco del Estado Zulia

VARIABLES

DEFINICIÓN DE VARIABLES

INDICADORES

TÉCNICA DE RECOLECCION DE DATOS

Concentración de hidrocarburos totales en aguas subterráneas

Son compuestos orgánicos formados por carbono e hidrógeno que poseen un determinado grado de toxicidad

Hidrocarburos Totales

Análisis Documental Observación Directa

Compuestos específicos Benceno, Tolueno, Xileno, Etil-benceno y Fenoles

El benceno es un hidrocarburo aromático en forma de anillo. El tolueno es un compuesto aromático que consta de un metil unido al anillo benceno. El xileno es un hidrocarburo aromático que posee 2 grupos metil unidos al anillo bencénico. Etil-benceno es un compuesto aromático con un grupo etil unido al anillo bencénico. Los fenoles son compuestos en los que un grupo alcohol se une a un hidrocarburo aromático

Benceno, Tolueno, Xileno, Etil-Benceno, Fenoles

Análisis Documental Observación Directa

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FASE

Fase 1 Fase 2 Fase 3

Fase 1 Fase 2 Fase 4 Fase 5

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

3. Evaluar los parámetros fisicoquímicos de sitio presentes en los acuíferos de los municipios Maracaibo, Mara, Urdaneta y San Francisco 4. Definir la ubicación espacial de las concentraciones de hidrocarburos para vincularlos con las posibles fuentes contaminantes

Parámetros físico-químicos de sitio presentes en los acuíferos

Es el conjunto de valores estándar que resultan de los estudios de agua realizados en el lugar de recolección de muestra, donde se determinan características presentes del agua subterránea

PH, Temperatura, Conductividad Eléctrica, y Sólidos Totales Suspendidos

Observación Directa

OS D A V R E S E R S O H C E DER

Ubicación Espacial de las concentraciones de hidrocarburos para ubicarlos con las posibles fuentes contaminantes

Es un sistema de coordenadas expresadas en UTM que definen la posición de puntos en la superficie de la tierra

Coordenadas UTM Norte y Este (Datum La Canoa)

Análisis Documental Observación Directa

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

96

Fase 1 Fase 2

Fase 1 Fase 2

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Capítulo III Marco Metodológico

97

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO

TIPO DE INVESTIGACIÓN

El tipo de investigación se refiere al grado de profundidad con que se aborda a un objeto o fenómeno. A continuación se indicara si se trata de una

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

investigación exploratoria, descriptiva o explicativa (Arias, 1999, Pag.47). El trabajo de investigación propuesto es de tipo descriptiva. Según Arias

(1999,

Pag.48),

la

investigación

descriptiva

“consiste

en

la

caracterización de un hecho, fenómeno o grupo, con el fin de establecer su estructura o comportamiento. [...] miden de forma independiente las variables, y aun cuando no se formulen hipótesis, las primeras aparecerán enunciadas en los objetivos de la investigación”. Para alcanzar los objetivos de la investigación se realizó la manipulación de las variables necesarias para determinar la presencia de hidrocarburos en las aguas subterráneas de los Municipios Maracaibo, Mara, La Cañada de Urdaneta y San Francisco del Estado Zulia.

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

El diseño de investigación es la estrategia que adopta el investigador para responder al problema planteado (Arias, 1999, pag.49).Los diseños de

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

campo son los que se refieren a los métodos a emplear cuando los datos de interés se recogen en forma directa de la realidad, mediante el trabajo concreto del investigador y sus equipos; estos datos, obtenidos directamente de la experiencia empírica, son llamados primarios, denominación que alude al hecho de que es dato de primera mano, originales, producto de la investigación en curso sin intermediarios de ninguna naturaleza (Sabino,

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

1979, Pag.89).

Esta investigación es de campo debido a que para determinar la presencia y concentración de hidrocarburos, fue necesario tomar muestras de agua directas de pozos subterráneos; y luego éstos fueron procesados y analizados con equipos instrumentales. La información obtenida fue entonces utilizada para cumplir con los objetivos específicos planteados.

FASES DE LA INVESTIGACIÓN

Fase 1. Revisión Bibliográfica Fue necesaria la investigación de procedimientos y métodos estandarizados, sobre la extracción de hidrocarburos en muestras de aguas, para facilitar el desarrollo y obtención de los resultados. Así mismo se realizó una revisión sobre parámetros físico-químicos de sitio que caracterizan las aguas; se llevó a cabo un estudio de la técnica de cromatografía de gases,

99

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

mediante la cual se realizaron los análisis requeridos para el desarrollo del proyecto.

Fase 2. Toma de Muestras. Evaluación de Parámetros Físico-Químicos de sitio. Ubicación espacial de concentraciones de hidrocarburos. Las muestras fueron recolectadas en recipientes previamente

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

curados con el agua misma del pozo. Inmediatamente se introdujo el electrodo del YSI Multiparámetros, observándose cada uno de los parámetros físico-químicos de sitio. Finalmente utilizando un GPS se procedió a determinar las coordenadas UTM Norte y Este (Datum La Canoa), para establecer la vinculación con las posibles fuentes contaminantes.

Fase 3. Extracción y Análisis de Hidrocarburos Totales Según la metodología estandarizada (5520-B,F), se requirió la extracción de los compuestos hidrocarbonados antes de ser introducidos al cromatógrafo, para tener valores aceptables de concentración. Esto se llevó a cabo para facilitar la detección de los mismos en el quipo de cromatografía, ya que poseen un nivel de detección bajo y la lectura de concentraciones resulta engorrosa. El análisis fue realizado por el cromatógrafo directamente, generando los resultados en reportes.

100

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Fase 4: Extracción y Análisis de Hidrocarburos Aromáticos (BTEX) Se consideró necesaria la previa extracción de compuestos aromáticos, mediante la técnica estandarizada de purga y trampa, por ser altamente volátiles pasando con facilidad a la fase gaseosa, lo que evitaría la detección de concentraciones de BTEX en el sistema de cromatografía. Al igual que en la fase 3, una vez concluida la extracción de compuestos, se

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

utilizó el cromatógrafo para detectar las concentraciones extraídas, y se reportaron los resultados obtenidos.

Fase 5: Análisis de Fenoles Las muestras preservadas para el análisis de fenoles, fueron destiladas y luego analizadas con un espectrofotómetro, que mostró los valores de absorbancia necesarios para construir la curva de calibración. Trazada la curva, se lograron observar las concentraciones de fenoles en cada muestra.

TÉCNICA DE RECOLECCIÓN DE DATOS

Una vez obtenidos los indicadores de los elementos teóricos y definido el diseño de la investigación, es necesario definir las técnicas de recolección de datos para construir los instrumentos que nos permitan

101

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

obtenerlos de la realidad. Según Arias (1999), estas técnicas son las distintas formas o maneras de obtener la información. De acuerdo a Riquez Fuenmayor y Pereira (1999, pag 56), dentro de estas técnicas, se encuentra la Observación Directa; en la cual el investigador

puede

observar

y

recoger

datos

mediante

su

propia

observación, apoyado en sus sentidos (conocimiento empírico). Siendo ésta

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

la técnica más apropiada en la determinación de hidrocarburos en las aguas subterráneas de los municipios Maracaibo, Mara, San Francisco y La Cañada de Urdaneta del estado Zulia; por permitir la obtención de resultados en forma de análisis experimental. Previo a estos análisis, se realizó una revisión

bibliográfica,

basada

en

estudios

anteriores

sobre

aguas

subterráneas, y en los principios de los instrumentos utilizados para conocer el manejo y formas de obtención de resultados de los mismos.

102

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

Determinación de Fenoles Espectrofotómetro para ser usado a 500 nm equipado con celdas Materiales y Equipos

de 5 cm de trayecto óptico. pHmetro. Erlenmeyers de 250 mL. Cilindro graduado de 100 mL. Pipetas. Agua destilada hervida y

OS de bromatoADSolución V Solución S madre de S fenol (1000 mg/L). R E E R O H C E R E D bromuro (BrO Br ). Solución de tiosulfato de sodio (Na S O ) enfriada.

—

3

-

2

2

3

0.025 N. Solución de biyodato de potasio (KH(IO3)2) 0.025 N. Reactivos

Solución indicadora de almidón. Solución de ácido sulfúrico (H2SO4) 6 N. Solución intermedia de fenol (10.0 mg/L). Solución de hidróxido de amonio (NH4OH) 0.5 N. Solución buffer de fosfato. Solución 4-amino antipirina. Solución ferrocianuro de potasio (K3Fe(CN)6). Agitar vigorosamente la muestra. Medir 100 mL de muestra. Transferir al tubo de destilación (destilador automático). Recoger 200 mL del destilado en un erlenmeyer de 250 mL. Analizar el

Procedimiento 5530 – D Standard Methods

destilado colorimétricamente. Medir 100 mL del destilado y colocar en un beaker de 250 mL. Adicionar 2.5 mL de NH4OH 0.5 N al destilado contenido en el beaker. Ajustar inmediatamente el pH de esta solución a 7.9 ± 0.1 con la solución buffer de fosfato. Adicionar 1.0 mL de la solución 4-aminoantipirina. Mezclar la solución. Adicionar 1.0 mL de K3Fe(CN)6. Mezclar nuevamente la solución. Realizar las lecturas de absorbancia a cada una de las soluciones blanco y muestras después de 15 min, a 500 nm.

Manual de Instrucciones de Trabajo del Laboratorio Ambiental, Análisis de Muestras de Agua, Tomo I. ICLAM, 2003.

103

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Extracción y Análisis de Hidrocarburos Balones de destilación de 125 mL. Cilindros graduados de 50 mL y 1 L. Desecador. Embudo de separación de 2 L. Embudo de Materiales y Equipos

vidrio de 25 cm de diámetro. Espátulas. Microjeringa. Papel de filtro Whatman Nro. 1, 150 mm de diámetro. Rotavapor. Viales. Cromatógrafo de gases.

Reactivos

Diclorometano (solvente). Sílica gel (100-200 mesh). Sulfato de Sodio (NaSO4) anhidro. Medir el volumen disponible de muestra con un cilindro graduado

S ADdeOseparación V R E S E R S O H C volumen de muestra medido al embudo de 2 L. E R E D de 1000 mL. Anotar el volumen exacto de muestra. Transferir el

Verificar que la llave de salida se encuentre cerrada. Lavar cuidadosamente la botella que contenía la muestra y el cilindro donde se midió el volumen, con 30 mL de solvente de extracción (Diclorometano) y transferir el líquido de lavado al embudo de separación que contiene la muestra. Agitar vigorosamente la muestra contenida en el embudo por 2 min, liberando presión al abrir la válvula de salida (invirtiendo el balón tapado). Dejar que se separen las capas dentro del embudo de separación. Dejar

Procedimiento

separar la capa orgánica y la capa acuosa en el embudo. Drenar

5520 – B, F

el solvente a través del embudo, al cual previamente se ha

Standard Methods

colocado un disco de papel de filtro Whatman nº 1 y aproximadamente 10 g de sulfato de sodio (Na2SO4) anhidro, en un balón de destilación de 125 mL. Repetir el procedimiento 3 veces. Combinar las capas orgánicas en el mismo balón de destilación de 125 mL. Lavar el papel de filtro y el Na2SO4 con 10 ó 20 mL de solvente de extracción. Agregar aproximadamente 3 g de sílica gel. Agitar durante 5 min sobre una plancha con agitación magnética. Filtrar sobre un disco de papel de filtro Whatman Nro 1 hasta un balón de destilación de 125 mL. Evaporar el solvente en un rotavapor a una temperatura de 60ºC hasta sequedad. Enfriar en un desecador 30 min. Agregar 2 ml del solvente. Colocar la muestra en viales y correrla en el cromatógrafo de gases.

104

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Evaluación de Parámetros Físico-Químicos de Sitio Equipo

YSI Multiparámetro. Curar el recipiente de recolección de la muestra con el agua misma del pozo. Llenar el recipiente y colocar inmediatamente el

Procedimiento

electrodo del YSI multiparámetro dentro del envase (verificar que el electrodo quede completamente sumergido en el agua). Tomar

ADOS V R Totales Disueltos. E S E R S O H C E R E D Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

nota de Temperatura, pH, Conductividad Eléctrica, y Sólidos

Ubicación Espacial de concentraciones de Hidrocarburos Equipo

GPS (Sistema de Posicionamiento Mundial) Garmin Etrex Configurar el equipo con Datum “La Canoa”, y colocar sobre el

Procedimiento

pozo durante 5 minutos aproximadamente mientras establece contacto satelital, hasta obtener valores fijos de coordenadas norte y este. Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

105

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Extracción y Análisis de BTEX Equipo de Purga: cilindro de vidrio de 25 ml de capacidad. Tapón de vidrio microporoso. Materiales y Equipos

Equipo de Trampa: Tubo muestreador

relleno de una mezcla de lechos adsorbentes (Tenax TA, Carboxen 1000 y Carbosieve SIII), Cromatógrafo de gas modelo Hewlett Packard 5890 III Plus con detector de ionización a la llama (FID) y un inyector automático modelo GC/SFC 7673. Agua destilada y desionizada. Nitrógeno seco y de alta pureza.

Un gas inerte (helio oS nitrógeno) es A burbujeado a través de 25 ml DOS V R E E R S O H C E R E D de muestra de agua a temperatura ambiente (25ºC) durante 5

Reactivos

minutos,

siendo

los

compuestos

volátiles

eficientemente

Procedimiento

transferidos de la fase acuosa a la fase gaseosa. El vapor es

5035

desplazado a través de una columna donde los compuestos

Standard Methods

volátiles son adsorbidos. Al completar la purga, la columna es calentada. Se pasa flujo de gas inerte a través de la misma, para desorber térmicamente (a 200ºC) los componentes hacia la columna del cromatógrafo de gases.

Fuente: Scientific Journal from the Experimental Faculty of Sciences, at La Universidad del Zulia. Volume 12 nº 3, July-September 2004.

106

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Capítulo IV Análisis e Interpretación de Resultados

107

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

CAPÍTULO IV: ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

Objetivo #1. Medir la concentración de Hidrocarburos Totales Los efectos tóxicos de los hidrocarburos sobre los seres vivos, dependen de la concentración de los mismos en las aguas. Las aguas subterráneas, en la mayoría de los casos, son utilizadas como agua potable,

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

debido a que su apariencia, no muestra indicios de estar contaminadas. En consecuencia, estas aguas son consumidas sin realizarles ningún tipo de tratamiento químico previo a su uso para que estén óptimas para el consumo. De igual forma, se cree que las aguas, por no estar expuestas a la superficie, no hay manera de que se contamine. Los hidrocarburos son compuestos que al ser ingeridos pueden ser muy peligrosos por ocasionar Anemia; alto riesgo de cáncer. Trastornos hepáticos, Trastornos renales, Lesiones del sistema nervioso, entre otras muchas enfermedades. Es necesario realizar una completa evaluación de las aguas subterráneas por ser generalmente utilizadas para consumo humano. La Gaceta Oficial en el decreto 883 para el uso de aguas, establece que los hidrocarburos deben estar ausentes en las aguas de uso doméstico, debido a los efectos que produce en el organismo. Para determinar la presencia de hidrocarburos en las aguas de los Municipios Mara, Maracaibo, la Cañada y San Francisco, se realizaron 2 muestreos, uno en Abril y otro en Agosto. En los resultados de los muestreos se observo lo siguiente:

108

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Municipio Mara Tabla #3. Concentración de Hidrocarburos Totales en Mara Municipio Mara Hidrocarburos Totales (mg/L) Nombre del Pozo

Muestreo # 1

Muestreo # 2

Pollos Vilva

5.1

2.8

Centro Vitícola del Zulia

3.8

2.5

ADOS V R E S E R S O H C E R E D Granja “Lucano” 3.8 1.5 Seminario Sto Tomás

3.4

-

Planta “La Rosita”

3.5

2.2

Granja “La Guaricha”

3.2

1.9

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

Hay una concentración para las muestras #1 de entre 3.2 y 5.2 mg/l de hidrocarburos totales en las aguas, mientras que en el segundo muestreo, se observó una concentración entre 1.5 y 2.8 mg /L.

Municipio Maracaibo

Tabla #4. Concentración de Hidrocarburos Totales en Maracaibo Municipio Maracaibo Hidrocarburos Totales (mg/L) Nombre del Pozo

Muestreo # 1

Muestreo # 2

Pescadería Mara

8.5

5.9

Country Club

3.1

2.3

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

109

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Existe una concentración para las muestras #1 de entre 3.1 para el Country Club y 8.5 mg/l para la Pescadería Mara de hidrocarburos totales en las aguas. En el segundo muestreo, se observaron valores entre 2.3 y 5.9 mg /L respectivamente.

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Municipio san Francisco

Tabla #5. Concentración de Hidrocarburos Totales en San Francisco Municipio San Francisco Hidrocarburos Totales (mg/L) Nombre del Pozo

Muestreo # 1

Muestreo # 2

Transporte Montiel

8.4

1.9

Envasadora “San Antonio”

8.3

1.8

Envasadora “Salto Ángel”

5.7

-

Envasadora “El Taparo”

11.4

-

En el primer muestreo se observaron altas concentraciones de hidrocarburos en las aguas, superiores a los 5 mg/L como se puede observar en el cuadro. Para el segundo muestreo, las concentraciones reflejan valores inferiores a 2 mg/L.

110

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Municipio La Cañada de Urdaneta Tabla #6. Concentración de Hidrocarburos Totales en La Cañada Municipio La Cañada de Urdaneta Hidrocarburos Totales (mg/L) Nombre del Pozo

Muestreo # 1

Muestreo # 2

Hidrolago

9.3

-

6.0

1.7

OS AD1.9 V R E S 4.7 Petrolago E R S O H C E R E D Semarca C.A

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

Para el primer muestreo se observan altas concentraciones de hidrocarburos, por encima de 4 mg/L y en el segundo se tienen menores.

Por otra parte, el solvente utilizado en la extracción de hidrocarburos del primer muestreo, constaba de una mezcla de n-Hexano y Metil Terbutil Éter, con un porcentaje de recuperación inferior al 90%. Sin embargo, está comprobado que una mezcla de solventes, eleva la temperatura de la columna del cromatógrafo, logrando una detección de picos que no representan los picos de hidrocarburos, sino la sensibilidad de la columna al cambio de temperatura. Es por ello que para el segundo muestreo, el análisis se efectuó utilizando como solvente el Diclorometano, por aportar un mayor

111

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

porcentaje de recuperación del 99% aproximadamente; además de no alterar de ninguna forma la configuración de la columna.

Este análisis permite establecer que el diclorometano es el solvente óptimo en la extracción de hidrocarburos.

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Objetivo #2. Identificar los compuestos específicos Benceno, Tolueno, Xileno, Etil-Benceno y Fenoles

Las concentraciones obtenidas de estos compuestos específicos, se encuentran en las siguientes tablas, según el sitio de muestreo:

112

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Tabla #7. Concentración de Compuestos Específicos en el Municipio Mara

Municipio Mara Planta “La Compuesto

Pollos Vilva

Granja “La

Seminario Sto.

Centro Vitícola

Granja “Lucano”

OS D A R E S E < 0.001
Guaricha”

Tomás de Aquino

del Zulia

-

< 0.001

Benceno (mg/L)

< 0.001

< 0.001

Tolueno (mg/L)

< 0.001

< 0.001

< 0.001

< 0.001

-

< 0.001

Xileno (mg/L)

< 0.001

< 0.001

< 0.001

< 0.001

-

< 0.001

Etil-Benceno (mg/L)

< 0.001

< 0.001

< 0.001

< 0.001

-

< 0.001

Fenoles (mg/L)

< 0.1

< 0.1

< 0.1

< 0.1

< 0.1

< 0.1

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006) Tabla #8. Concentración de Compuestos Específicos en el Municipio Maracaibo

Municipio Maracaibo Compuesto

Pescadería Mara

Country Club

Benceno (mg/L)

< 0.001

< 0.001

Tolueno (mg/L)

< 0.001

< 0.001

Xileno (mg/L)

< 0.001

< 0.001

Etil-Benceno (mg/L)

< 0.001

< 0.001

Fenoles (mg/L)

< 0.1

< 0.1

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006) 113

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Tabla #9. Concentración de Compuestos Específicos en el Municipio San Francisco

Municipio San Francisco Compuesto

Envasadora “Salto Ángel”

Transporte Montiel

Envasadora “San Antonio”

Envasadora “El Taparo”

Benceno (mg/L)

-

< 0.001

< 0.001

-

Tolueno (mg/L) Xileno (mg/L)

< 0.001 OS D A V R E S E R S O H C E < 0.001 < 0.001 D-ER -

-

< 0.001

-

Etil-Benceno (mg/L)

-

< 0.001

< 0.001

-

Fenoles (mg/L)

< 0.1

< 0.1

< 0.1

< 0.1

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

Tabla #10. Concentración de Compuestos Específicos en el Municipio La Cañada de Urdaneta

Municipio La Cañada de Urdaneta Compuesto

Hidrolago

Petrolago

Semarca

Benceno (mg/L)

< 0.001

< 0.001

< 0.001

Tolueno (mg/L)

< 0.001

< 0.001

< 0.001

Xileno (mg/L)

< 0.001

< 0.001

< 0.001

Etil-Benceno (mg/L)

< 0.001

< 0.001

< 0.001

Fenoles (mg/L)

< 0.1

< 0.1

< 0.1

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

114

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Los niveles permitidos publicados en la Gaceta Oficial por el Ministerio de Sanidad y Asistencia Social para agua potable, en su Art. 14, indican que la concentración de estos compuestos en las aguas son de 0.01 mg/L con respecto al Benceno; 0.7 mg/L de Tolueno; 0.5 mg/L de Xileno y 0.3 mg/L de Etil-Benceno. Las muestras de agua analizadas, por medio de la técnica cromatográfica, muestran como resultado que la concentración de

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

estos compuestos está por debajo de los niveles permitidos, son menores a 0.001 mg/L.

Así mismo, los límites establecidos para los Fenoles en aguas, es de 0.002 mg/L; sin embargo, las detecciones mínimas en métodos colorimétricos son de 0.1 mg/L.

Por estas razones, los hidrocarburos aromáticos (BTEX) y Fenoles, no son factores limitantes del consumo o utilización de estas aguas. Aún así, se requiere de una caracterización físico-química completa para designar el agua como apta para consumo.

115

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Objetivo #3. Evaluar los parámetros físico-químicos de sitio. Para este objetivo, los resultados se muestran en las siguientes tablas, ubicando cada parámetro por sitio de muestreo.

OS D A V R E S E R S O H C E ER D Tabla #11. Parámetros Físico-Químicos en el Municipio Mara Municipio Mara

Nombre del Pozo

Pollos Vilva

Seminario Sto. Tomás de Aquino

Granja Lucano

Muestreo (#)

1

2

1

2

1

2

pH

7.63

6.29

8.00

-

8.02

6.78

Temperatura (°C)

31.5

35.3

30.1

-

31.7

30.8

Conductividad Eléctrica (µS/cm)

1795

1996

1292

-

3464

3518

Sólidos Disueltos Totales (mg/L)

1032

1087

757

-

1990

1670

Nombre del Pozo

Granja “La Guaricha”

Centro Vitícola del Zulia

Planta “La Rosita”

Muestreo (#)

1

2

1

2

1

2

pH

6.00

6.32

6.30

6.59

5.96

6.36

Temperatura (°C)

29.2

32.9

31.2

31.4

32.4

32.9

Conductividad Eléctrica (µS/cm)

1120

3140

1243

1310

2849

2984

Sólidos Disueltos Totales (mg/L)

601

1400

723

759

1623

1685

116

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Tabla #12-A. Parámetros Físico-Químicos en el Municipio San Francisco

Municipio San Francisco Nombre del Pozo

Envasadora “Salto Ángel”

Transporte Montiel

OS D A 8.31 - RESER 8.15V 6.87 S O H C E DER

Muestreo (#)

1

pH

2

1

2

Envasadora “San Antonio” 1

2

8.64

6.86

34.0

-

34.6

34.4

33.7

33.5

Conductividad Eléctrica (µS/cm)

709

-

865

908

811

846

Sólidos Disueltos Totales (mg/L)

390

-

474

501

452

473

Temperatura (°C)

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

Tabla #12-B. Parámetros Físico-Químicos en el Municipio San Francisco

Municipio San Francisco Nombre del Pozo

Envasadora “El Taparo”

Muestreo (#)

1

2

pH

8.96

-

Temperatura (°C)

33.2

-

Conductividad Eléctrica (µS/cm)

554

-

Sólidos Disueltos Totales (mg/L)

312

-

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

117

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Tabla #13. Parámetros Físico-Químicos en el Municipio Maracaibo

Municipio Maracaibo Nombre del Pozo

Country Club

Muestreo (#)

1

pH

6.10

Pescadería Mara 2

1

6.49 8.13 OS D A V R E S E R S O H C 32.2 32.8 32.1 Temperatura (°C) E DER

2 6.68 33.2

Conductividad Eléctrica (µS/cm)

2206

2268

6682

8483

Sólidos Disueltos Totales (mg/L)

1259

1284

3788

4770

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

Tabla #14. Parámetros Físico-Químicos en el Municipio La Cañada de Urdaneta

Municipio La Cañada de Urdaneta Nombre del Pozo

Semarca C.A.

Hidrolago (Pozo 1)

Petrolago

Muestreo (#)

1

2

1

2

1

2

pH

9.92

7.92

9.64

7.74

9.69

7.80

Temperatura (°C)

31.8

32.8

32.7

33.3

33.2

32.2

Conductividad Eléctrica (µS/cm)

501

536

485

512

510

524

Sólidos Disueltos Totales (mg/L)

286

303

274

287

287

299

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

118

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

pH Según la Gaceta Oficial en su Decreto 883, “La variación normal de pH en aguas subterráneas varía entre 6,0 y 8,50”. En las muestras captadas para el Municipio Mara, los valores de pH oscilan entre 5.96 y 8.02 unidades. El pozo Planta “La Rosita”, presentó un pH fuera de los límites permitidos en el Decreto en el primer muestreo (5.96).

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Por otro lado, los valores obtenidos en el Municipio, se encuentran dentro del rango permitido. El agua de los pozos Granja “La Guaricha”, Centro Vitícola del Zulia y Planta “La Rosita”, se puede clasificar como ácida por presentar valores por debajo de 7. En el resto de los pozos, el pH varía entre ácido y alcalino, aunque se encuentran muy cercanos a la neutralidad. En las muestras de agua del Municipio Maracaibo, el pH de las muestras varió entre 6.10 y 8.13, lo que evidencia que los valores se encuentran dentro del rango permitido. En el Municipio La Cañada de Urdaneta, las muestras recolectadas, reflejaron valores que sobrepasan el límite permitido. El pH es mayor a 9.5 para el primer muestreo. En el segundo muestreo todas las muestras de agua indicaron de 7.74 a 7.92 unidades de pH, es decir, se encuentran dentro del límite permitido. Finalmente, las muestras recolectadas en el Municipio San Francisco, presentaron un rango entre 6.87 a 8.96 unidades. Como puede observarse, en el primer muestreo, las aguas reflejaron valores superiores a 8 unidades

119

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

de pH, algunos incluso fuera de los límites permitidos en el Decreto. Al no poder recolectar las muestras de los pozos “El Taparo” y “Salto Ángel” en el segundo muestreo, no se puede constatar que el pH en las aguas del municipio se encuentra cercano a la neutralidad, sin embargo, según estos resultados, puede observarse una tendencia a mantenerse un pH neutro. Esta tendencia permitió establecer que los valores están dentro de los límites

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

permitidos en este municipio.

Sólidos Disueltos Totales Para este parámetro la Gaceta Oficial permite un nivel máximo de 1500 mg/L. Las concentraciones de sólidos disueltos varían para la mayoría de las aguas analizadas. Este parámetro puede considerarse el menos constante en las aguas, por depender directamente de la ubicación de los pozos y por la cantidad de fuentes contaminantes que se encuentren cercanas. Para el Municipio Mara, se observó una variación entre 757 y 1990 mg/L. Los pozos “Pollos Vilva”, “Seminario Sto. Tomás de Aquino”, Granja “La Guaricha” y Centro Vitícola del Zulia, presentaron valores por debajo del nivel máximo permitido en la Gaceta Oficial. Por el contrario, las aguas de los pozos Granja “Lucano” y Planta “La Rosita”, reflejaron valores superiores al permitido.

120

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

En el Municipio Maracaibo, los valores encontrados varían entre 1259 y 4770 mg/L. Puede observarse que los valores en el pozo Country Club, se encontraron por debajo de 1300, es decir, un nivel aceptable según lo establecido en la Gaceta Oficial. Por el contrario, no puede afirmarse lo mismo con el pozo “Pescadería Mara” por presentar valores por encima de 3700 mg/L.

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

Para el Municipio La Cañada de Urdaneta, las concentraciones de sólidos disueltos variaron entre 274 y 303 mg/L. Este Municipio es el que presentó niveles más bajos para este parámetro, y los 3 pozos estudiados reflejaron valores por debajo del nivel máximo permitido. Por último, en el Municipio San Francisco, las concentraciones variaron entre 312 y 501 mg/L. Igualmente presentaron niveles bajos de sólidos disueltos que se encuentran por debajo del límite máximo permisible.

Conductividad Eléctrica La concentración de sólidos disueltos totales está directamente relacionada a la conductividad. Mientras mayor sea el contenido de Sólidos Disueltos en el agua, mayor es su conductividad. Se puede observar que los valores están alrededor de 485 y 908 µS/cm, para las aguas del Municipio San Francisco y La Cañada, esto es debido a que su contenido de Sólidos es relativamente bajo. Mientras que para los otros Municipios la conductividad

121

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

oscila entre valores de 1120 hasta 8483 µS/cm, por poseer un contenido más alto de Sólidos Disueltos Totales.

Objetivo #4. Definir la ubicación espacial de concentraciones de hidrocarburos para vincularlas con las posibles fuentes contaminantes. La ubicación espacial de los pozos estudiados, se efectuó mediante el

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

uso de un GPS. Este dispositivo, refleja las coordenadas norte y este con datum “La Canoa”. En la tabla siguiente, se observa la ubicación en coordenadas UTM, respectivas para cada pozo:

Tabla #15. Ubicación Geográfica de Pozos Subterráneos Municipio

Sector

Nombre

La Rinconada

Country Club

Ubicación (UTM) E 200527 N 1182949

Maracaibo E 213887 18 de Octubre

Pescadería Mara N 1183995 E 200209

Mara

Las Cruces

Pollos Vilva N 1196667

Km. 28 del

E 198262 Seminario Sto. Tomás de Aquino

Moján

N 1201082

Km. 20 del

E 200384 Granja Lucano

Moján

N 1196095

122

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

E 201627 Las Cruces

Granja "La Guaricha" N 1195851 E 195974

Las Parcelas

Centro Vitícola del Zulia N 1201954

Gonzalo

E 199629 Planta "La Rosita"

Antonio

N 1206695

ADOS V R E S E R S O H C E R E D La Ensenada

E 210889

Semarca C.A.

N 1155625 E 201097

La Cañada de Urdaneta

El Carmelo

Hidrolago N 1149860 E 208807

La Ensenada

Petrolago N 1154814 E 210438

El Paraíso

Envasadora "Salto Ángel" N 1166002 E 209693

El Bajo

Transporte Montiel N 1163975

San Francisco E 210179 El Bajo

Envasadora "San Antonio" N 1164028 E 209371

El Taparo

Envasadora "El Taparo" N 1164860

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

123

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Generalidades sobre las posibles fuentes contaminantes La Cuenca del Lago de Maracaibo, ubicada al occidente del país fue hasta 1998 el área petrolera de mayor producción. Para el año 2000, tuvo una producción de 536.887 millones de barriles, 46,6% de la producción nacional, con 13.000 pozos activos y una capacidad de producción de 1.885 millones de barriles diarios.

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

En la figura 6, puede observarse que la Cuenca Occidental del Lago (Cuenca en que se encuentran los municipios estudiados), es una Cuenca Petrolífera con áreas de explotación donde se destacan actividades como refinerías, terminales de embarques, plantas de tratamiento de gas natural, plantas

de

distribución,

gasoductos,

que

manejan

hidrocarburos

principalmente. No todas las causas de la presencia de estos compuestos, han sido determinadas. Realizando un estudio de reportes ambientales, relacionados con la contaminación de aguas subsuperficiales, se encuentran posibles fuentes que consisten principalmente en productos derivados del petróleo tales como la gasolina y combustibles para motores diesel y de aviones, así como lubricantes y compuestos químicos que pueden entrar al subsuelo como resultado de derrames de petróleo que hayan ocurrido en el pasado, rupturas accidentales de oleoductos, vehículos que transportan combustibles y de filtraciones de tanques de almacenamiento y de líneas de conducción

124

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

(especialmente aquellas que han sido enterradas), así como pozos petroleros en constante funcionamiento. Como no se tiene suficiente información que permita identificar cuáles son las causas de la presencia de hidrocarburos en esta agua, no se puede concluir con exactitud, la fuente contaminante. Sin embargo, se encontró la presencia de hidrocarburos, lo que demuestra que las aguas subterráneas

ADOS V R E S E R S O H C E R E D

están siendo contaminadas.

Según los resultados obtenidos para el objetivo nº 2, de determinación de la presencia de compuestos aromáticos, se puede establecer que las fugas o derrames accidentales de tanques de gasolina, no son una causa de contaminación. Esta afirmación se debe a que la gasolina es una fuente principalmente constituida por compuestos aromáticos; por lo tanto, al no haber presencia de BTEX, es evidente que la gasolina no está presente en las aguas subterráneas. Lo antes mencionado permite establecer que los derrames de petróleo e hidrocarburos son las posibles fuentes de la presencia de estos compuestos en las aguas analizadas. Así mismo, puede realizarse una posible vinculación con las actividades de explotación petrolera en el estado Zulia. En las últimas décadas, se han realizado investigaciones, sobre las posibles causas de la presencia de hidrocarburos en aguas subterráneas. A continuación se presentan algunos reportes realizados para el estudio de las

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

aguas subterráneas de los Municipios Mara, Maracaibo, San Francisco y La Cañada de Urdaneta.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Figura #6. Mapa de Hidrocarburos de Venezuela

OS D A V R E S E R S O H C E DER

Fuente: http://www.mipunto.com/venezuelavirtual/mapas/mapa_hidrocarburos.html 127

Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Municipio Maracaibo 9 Efluentes líquidos provenientes de una Planta Recicladora aguas aceitosas en el año 2002. Se evaluó la calidad de los efluentes líquidos provenientes de la planta recicladora de aguas aceitosas desagras y se encontró que el parámetro hidrocarburos resultó superior a la norma establecida en el Decreto 883.

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9 Infiltraciones de Gasolina

El pozo de la pescadería mara, está ubicado en una zona constantemente poblada con automóviles y estaciones de servicio en continuo funcionamiento. Ambas fuentes, generan la infiltración constante de gasolina al suelo, favoreciendo la penetración de los mismos a las aguas subterráneas.

Municipio Mara 9 Derrame de hidrocarburos en una Estación Compresora de Gas de Campo Mara en el año 2002. El derrame afectó 100 m de longitud y 60 m de ancho, causado por la ruptura de la tubería que transporta agua y crudo a la Estación Campo Mara, esparciéndose una cantidad entre 10 y 15 barriles de crudo en la zona.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

9 Derrame de hidrocarburos en la Playa Las Palmeras en el año 2001. No se determinó la causa del derrame de petróleo ni el volumen derramado. Los valores promedio resultaron superiores a los límites permisibles establecidos en el Decreto 883.

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9 Derrame de Petróleo por ruptura de una línea de petróleo en el año 2002.

Las muestras de agua provenientes del caño que se encuentra en el Fundo el Serrucho, fueron evaluadas obteniendo como resultado que las concentraciones de aceites, grasas e hidrocarburos totales en agua, sobrepasan lo establecido en la Gaceta Oficial, y a su vez afecta aproximadamente 800 metros entre vegetación, tierra y agua del caño.

9 Ruptura de Tubería en el año 2003. Se realizó un estudio al agua del Caño Potrerito y sedimento de origen petrolizado proveniente del área de la ruptura para evaluar las condiciones y verificar si hubo efectos por el derrame de petróleo. Los resultados no poseen límite permisible con lo establecido en el Decreto 2635, sin embargo, se cuantificó y caracterizó a los hidrocarburos como materia orgánica existente en muestras de suelo y agua.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

9 Derrames Petroleros ocurridos en las Costas del Municipio, los días 21 y 24 de agosto del año 2001. Se tomaron muestras de agua y sedimento, y se estimó el volumen de crudo derramado. Las muestras fueron captadas en los siguientes puntos: La Trinidad, Balneario Santa Fe, Playa Sol, Playa APUZ y Los Cañadones. Los resultados en el agua, evidencian concentraciones entre

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0.2 a 14.30 mg/l de hidrocarburos, lo que indica que los valores obtenidos exceden a los límites establecidos en el Decreto 883. En cuanto a los análisis en los sedimentos, los valores de hidrocarburos oscilaban entre 52.59 a 10.837 mg/l. Con respecto a la profundidad del suelo se determinaron concentraciones de 1000 mg/kg de hidrocarburos. Se estimó un área altamente impactada con una longitud de costa de 1.5 km desde el muelle de embarque de la empresa Carbones del Guasare hasta la playa el sol y un área con una longitud de 5.7 km hasta la playa de la Universidad del Zulia con una efecto menor, totalizando 7.2 km de línea costera afectada.

9 Posibles fuentes de constantes filtraciones de hidrocarburos. Nombre

Ubicación (UTM)

Estación de Servicio

E 200805

Trébol (Las Cruces)

N 1196147

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Nombre

Ubicación (UTM)

Estación de Servicio

E 198510

Trébol (Nueva Lucha)

N 1196770 E 198693

Estación de Servicio BP N 1204416 Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

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Municipio San Francisco

9 Derrame de Petróleo en la zona Costera del Sector Punta de Palma Sur en el año 2001. Se observó la presencia de manchas dispersas de petróleo y manchas superficiales continuas y discontinuas de aceite. Se concluyó que las características fisicoquímicas se encontraron alteradas y que el cambio provocado en la biota existente puede tener efectos a mediano y largo plazo.

9 Posibles fuentes de filtración constante de hidrocarburos. Nombre

Ubicación (UTM) E 210162

Estación de Servicio PDV N 1165598 Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Municipio La Cañada de Urdaneta 9 Derrames de Petróleo los días 09, 10 y 13 de enero del 2003. Según se presume, fueron por el rebosamiento de algunos tanques de almacenamiento, por daños en las válvulas, rupturas de líneas de bombeo, rebosamiento de la fosa de sacrificio de los tanques de anclaje por aperturas de válvulas, ruptura del prensaestopas de la válvula de la

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línea del pozo LB-2346, encendido de las bombas de la estación EFFF10, válvulas abiertas por terceros entre otras causas.

9 Derrame ocurrido en la ensenada sector la Silvera en 1998. Debido a una rotura de la línea de flujo de transporte de hidrocarburo desde el lago medio hasta el patio de tanques de la Ensenada, ubicado a unos 20 km al sur de Maracaibo. El tipo de crudo derramado fue liviano de 30 ºAPI. Se estimó entre 19.200 y 24.000 barriles derramados.

9 Derrame de Petróleo ocurrido en Campo Urdaneta en el año 2000. Ocurrió aproximadamente a 2 km de la Cañada de Urdaneta debido a un incidente ocasionado por una gabarra cuando efectuaba maniobras en el ancla, ocasionó la ruptura de una línea del pozo UD-117, la cual contenía petróleo de 28.5 ºAPI.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

9 Salida de Aguas Residuales de una planta de tratamiento en 1998. Se constató las muestras en el canal de salida de la planta de aguas residuales para determinarles Hidrocarburos y Fenoles entre otros parámetros. Sobre los resultados obtenidos, se concluyó que los parámetros superaron los límites establecidos en el Decreto 883 de la Gaceta Oficial.

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9 Derrame de Petróleo de una Refinería en el año 2000.

Ocurrido en la zona costera de una Planta GLP, se efectuó un recorrido en un tramo a 500 m de la orilla en los alrededores de la planta, en el que se constató una mancha de aceite con grumos de materia orgánica impregnados con residuos de hidrocarburo en una cobertura menor

al

1%

de

la

superficie,

de

800

metros

de

longitud

aproximadamente. Los resultados de laboratorio evidenciaron altas concentraciones de aceites, grasas e hidrocarburos.

9 Explosión de Gabarra que contenía remanente de Petróleo en el año 2001. Se realizó una inspección de la mancha petrolizada en el muelle de una empresa. Las muestras fueron recogidas de tres sitios: frente al muelle, margen derecha de la Gabarra, y a una milla de distancia del muelle. Se determinaron valores de 5.02 mg/l para hidrocarburos. Esta

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

información fue comparada con lo establecido en el Decreto 883 obteniéndose que estos resultados superan los límites máximos permisibles.

9 Derrame de Petróleo y asfalto en Muelle de una Refinería el día 19 de septiembre del año 2002.

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Se determinó la existencia de dos derrames de petróleo, uno por ruptura de tubería en los muelles de embarque y otro por rebosamiento de alcantarillas y canales de drenajes en la Refinería, ocasionando amplia dispersión de petróleo, probablemente causados por las mareas y vientos.

9 Posibles fuentes de constantes filtraciones de hidrocarburos. Nombre

Ubicación (UTM) E 209754

Refinería Bajo Grande N 1161259 Estación de Servicio

E 208228

PDV (La Ensenada)

N 1154428

Estación de Servicio

E 206019

PDV (El Carmelo)

N 1152533

Estación de Servicio

E 205410

Llano Petrol (El Carmelo)

N 1151877

Fuente: TROCONIS, Alejandro y SALAS, Paul (2006)

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

Cada uno de estos reportes fue revisado por el ICLAM, y en cada caso fueron propuestas mejoras para el control de derrame de hidrocarburos y otros contaminantes que afecten directamente el ambiente, y las aguas subterráneas. Este control es llevado a cabo para cumplir con los valores permisibles de cada parámetro establecidos en el Decreto 883 de la Gaceta Oficial.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

CONCLUSIONES

9 En los resultados obtenidos para el muestreo #1 y #2 para hidrocarburos totales, las concentraciones se encontraron por encima de los límites permisibles propuestos por la Gaceta Oficial en su Decreto 883.

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9 El solvente más apropiado para la extracción y análisis de hidrocarburos totales es el diclorometano.

9 Las aguas subterráneas de los municipios estudiados, presentaron concentraciones

menores

a

0.001

ppm

de

los

compuestos

específicos: Benceno, Tolueno, Xileno, Etil-Benceno y Fenoles, lo que significa que están por debajo de los niveles permitidos para agua potables publicadas en el decreto 883 en la gaceta oficial.

9 La simplicidad del sistema de purga y trampa, hace del método de extracción de BTEX, una herramienta analítica muy atractiva para el análisis de rutina (monitoreo) de muestras acuosas.

9 Para la evaluación de los parámetros físico-químicos, el muestreo 2, representa los valores reales obtenidos. El pH de las aguas de todos

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

los municipios puede considerarse que están dentro de un rango normal en el que varían las aguas subterráneas. En cuanto se refiere al contenido de sólidos disueltos totales, las concentraciones son permitidas a excepción de los pozos Granja Lucano, Planta “La Rosita”, y Pescadería Mara; cuyos valores exceden los 1500 mg/L aceptados por la Gaceta Oficial.

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9 Al determinar que existe presencia de hidrocarburos en las aguas, se vinculo que los derrames petroleros podrían ser una de las causas de la presencia de ellos y al revisar los reportes de derrames de petróleo ocurridos en las últimas décadas, se establece que éstos pueden ser una posible fuente ya que ha habido un gran numero de ellos.

9 En virtud de ser el estado Zulia, un área importante de explotación de hidrocarburos y petróleo, es posible vincular estas actividades con la presencia de hidrocarburos en las aguas subterráneas del estado.

9 No se puede evidenciar la gasolina como fuente contaminante, al no obtenerse concentraciones de hidrocarburos aromáticos.

9 Las técnicas cromatográficas son métodos muy precisos, por permitir detectar concentraciones bajas de hidrocarburos.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

RECOMENDACIONES

¾ Para obtener óptimos resultados, es recomendable no dejar bajo preservación la muestra por mucho tiempo, evitando la evaporación de los hidrocarburos presentes en las muestras.

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¾ La extracción y concentración de los compuestos volátiles, debe efectuarse con el equipo de purga y trampa, para obtener resultados óptimos.

¾ Es importante mantener una limpieza de los instrumentos en que se manejan las muestras evitando posibles impurezas y contaminantes que de alguna manera alteren los resultados.

¾ Efectuar muestreos de 1 a 2 años y promover su continuidad temporal, para evaluar las variaciones estacionales que puedan existir en las concentraciones medidas de hidrocarburos y fenoles, y así poder consolidar desde el punto de vista estadístico los resultados obtenidos con la data analizada en este estudio.

¾ Establecer, a los sistemas de agua subterránea (que obtienen el agua a través de pozos), programas de protección de áreas inmediatas a

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

pozos, tales como leyes que prohíban la explotación del área en que se encuentran estos acuíferos.

¾ Para un conocimiento del tipo de hidrocarburos que se encuentran en las aguas, es recomendable utilizar como técnica de análisis, la GC/MS (Cromatografía de Gases/ Espectrometría de Masas).

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¾ Solicitar

a

las

fuentes

potenciales

de

contaminación,

que

impermeabilicen los suelos aledaños a las mismas, para evitar contaminaciones al subsuelo.

¾ Emplear una técnica más precisa para el análisis de fenoles; ya sea por cromatografía de gases, para obtener límites de detección más bajos, y poder cuantificar las concentraciones reales.

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Determinación de Hidrocarburos en Aguas Subterráneas ________________________________________________________

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