Procesos condicionantes de la movilidad de hidrocarburos provenientes de pérdidas de combustible en estaciones de servicio, Bahía Blanca

Abstract

La contaminación de acuíferos con hidrocarburos es un problema común en la actualidad, debido principalmente al extensivo uso de los combustibles derivados del petróleo, los cuales se utilizan a lo largo de todo el país. En la actualidad, la ciudad de Bahía Blanca se establece como un destacado centro industrial y comercial en la región Pampeana. En respuesta a la creciente demanda de combustibles, ha experimentado un notorio crecimiento en la infraestructura de estaciones de servicio. No obstante, este aumento conlleva un incremento en la posibilidad de fugas y derrames de combustible, generando así una amenaza inminente para la integridad de los recursos hídricos subterráneos y la calidad del suelo. El trabajo de tesis realizado tuvo como objetivo principal identificar y evaluar los procesos condicionantes de la movilidad y persistencia de estos combustibles en la zona no saturada y zona saturada de la ciudad. Para esto se realizaron muestreos y ensayos en la zona vadosa y en el acuífero freático en distintos sectores del ejido urbano. A pesar que la litología que se encontró es heterogénea, hay predominancia de niveles limosos en los primeros metros y presencia de gravas y/o arenas en los niveles acuíferos, en todos los casos con importante presencia de CaCO3. Los sedimentos fueron asignados a la Formación Maldonado, Formación Bahía Blanca y Formación Luján. El acuífero freático fue estudiado a partir de 22 sitios distribuidos en la ciudad. El comportamiento del nivel freático mostró un sentido general de escurrimiento subterráneo hacia el sector SO de la ciudad, donde se encuentra el estuario. La calidad del agua presentó variaciones según la zona de muestreo, sin embargo, su condición de no ser apta para consumo humano se mantuvo en todos los casos. La composición del agua subterránea es mayormente clorurada sódica, salvo en la zona central de la ciudad que torna a bicarbonatada sódica. Como uno de los principales procesos que actúan en la zona saturada se investigó la degradación microbiana de los hidrocarburos por comunidades autóctonas. Para esto se tomaron muestras del acuífero freático en diferentes ambientes, cercanos a estaciones de servicio y en la universidad. La respuesta de las poblaciones bacterianas actúa como alerta de contaminación. En este caso, los recuentos de bacterias degradadoras de hidrocarburos, indican la persistencia de los mismos en los sitios estudiados. La cuantificación de estas bacterias podría ser un aporte importante a los controles de rutina de los sistemas de almacenamiento subterráneo de las estaciones de servicio que complementarían los resultados químicos. Dentro de las cepas reconocidas y aisladas se destaca la presencia de Pseudomonas aeruginosa y de Rhodococcus qingshengii, ambas con un importante potencial para producir surfactantes y degradar hidrocarburos. Finalmente, se planteó la ejecución de un modelo hidrodinámico que permita predecir el comportamiento de los compuestos BTEX dentro de la zona no saturada. Para esto se utilizó el software HYDRUS 2D/3D. Según el análisis de transporte de los compuestos en la fase disuelta, se determinó que el benceno y el tolueno son los compuestos más móviles y más peligrosos. No sólo porque superan los límites propuestos por la legislación, sino porque lo hacen en poco tiempo y para la mayoría de los escenarios planteados. Esta investigación será esencial para establecer los principios básicos que guiarán las futuras actividades de remediación del suelo y del agua subterránea en áreas afectadas por fugas de los sistemas subterráneos de almacenamiento de hidrocarburos.

Hydrocarbon contamination of aquifers is a common problem today, mainly due to the extensive use of petroleum fuels used throughout the country. Today, the city of Bahía Blanca is an important industrial and commercial centre in Pampeana region. In response to the growing demand for fuel, the city has seen a remarkable expansion of its petrol station infrastructure. However, this growth has increased the possibility of fuel leaks and spills, posing an immediate threat to the integrity of groundwater resources and soil quality. The main objective of the thesis was to identify and evaluate the processes that determine the mobility and persistence of these fuels in the unsaturated and saturated zones of the city. Sampling and testing were carried out in the vadose zone and in the phreatic aquifer in different sectors of the urban area. Although the lithology is heterogeneous, there is a predominance of silty layers in the first metres and the presence of gravel and/or sand in the aquifer layers, in all cases with a significant presence of CaCO3 . The sediments were assigned to the Maldonado, Bahía Blanca and the Luján Formation. The phreatic aquifer was studied at 22 points distributed throughout the city. Groundwater behaviour showed a general direction of runoff towards the SW sector of the town where the estuary is located. The quality of the water varied according to the area sampled, but in all cases, it remained unsafe for human consumption. The composition of the groundwater is mostly sodium chloride, except in the central area of the city, where it becomes sodium bicarbonate. The microbial degradation of hydrocarbons by indigenous communities was studied as one of the main processes operating in the saturated zone. For this purpose, samples were taken from the phreatic aquifer in different environments, near petrol stations and at the university. The response of the bacterial populations acts as a contamination alarm. In this case, the number of hydrocarbon-degrading bacteria indicates the persistence of hydrocarbons in the sites studied. The quantification of these bacteria could be an important contribution to the routine control of underground storage systems at petrol stations, complementing the chemical results. Among the strains identified and isolated, the presence of Pseudomonas aeruginosa and Rhodococcus qingshengii stands out, both of which have significant potential for producing surfactants and degrading hydrocarbons. Finally, a hydrogeological model was proposed to predict the behaviour of BTEX compounds in the unsaturated zone. The HYDRUS 2D/3D software was used for this purpose. According to the transport analysis of the compounds in the dissolved phase, benzene and toluene were found to be the most mobile and dangerous compounds. Not only because they exceed the limits proposed by the legislation, but also because they do so in a short time and for most of the scenarios considered. This research is essential to establish the basic principles that will guide future soil and groundwater remediation activities in areas affected by leaks from underground hydrocarbon storage systems.