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Que es derrame de petroleoy sus efectos.

El petróleo es la fuente principal de energía para muchas actividades humanas de la sociedad actual, tales como la industria, la minería y el transporte (otras fuentes de energía son el carbón, el gas natural y la caída de aguas de los ríos).

El petróleo y sus productos de refinación no son sustancias específicas y únicas, puesto que son mezclas de varios hidrocarburos y otros compuestos cuyas propiedades físicas y químicas son muy variadas. Este hecho determina su comportamiento e impacto en los elementos ambientales (recursos físicos, recursos biológicos y actividades socioeconómicas) cuando ocurre un derrame.

La explotación y el transporte de petróleo son las principales fuentes de contaminación por hidrocarburos ya que aproximadamente el 60% de la producción mundial de petróleo se transporta por vía marítima y se calcula que el 0.1% de ésta se derrama en el mar (mas o menos 2,2 millones de toneladas al año).

Se considera derrame o fuga de hidrocarburos a todo vertimiento o descarga de éstos en el ambiente, lo que origina que los hidrocarburos mencionados escapen del control de quienes los manipula.

Después que ocurre un derrame o fuga de hidrocarburos su comportamiento físico es un factor trascendental a considerar para evaluar los peligros sobre el ambiente. Así, por ejemplo, una vez que ha ocurrido la descarga o derrame de petróleo en el mar se forma una capa delgada sobre la superficie del agua y se producen diversos procesos físicos, químicos y biológicos que determinan el grado de daño que el hidrocarburo causa al ambiente marino. El conocimiento de estos procesos y la interacción que se da entre ellos es esencial para tomar apropiadas decisiones de respuesta a derrames.

Por lo tanto, siempre que se produzca un derrame o fuga el propietario o concesionario deberá adoptar las acciones inmediatas tendientes a la reparación, recuperación y/o limpieza necesarias del área afectada. Si el derrame es superior a 10 barriles de petróleo (1,60 m3 aproximadamente) el responsable deberá notificar de inmediato a la Dirección General de Hidrocarburos del Ministerio de Energía y Minas en las horas siguientes, medida cuyo incumplimiento ocasiona sanciones.

A consecuencia del desarrollo de la industria petroquímica en el Perú, el transporte marítimo se ha incrementado en forma considerable y con ello se ha agudizado el problema de la seguridad y el riesgo de dañar el medio marino.

El petróleo, aunque no es necesariamente la más peligrosa de la sustancias transportada a granel por via marítima, es indudablemente la más importante desde el punto de vista del tonelaje acarreado, y en consecuencia la sustancia de mayor posibilidad de derramarse en el mar y de producir daños en el medio marino.

En la actualidad el Perú ya no es autosuficiente en petróleo crudo como era antes, por lo que se ve obligado a importar dicho producto que se produce principalmente en el norte de nuestro país, en las zonas de selva, costa y zócalo continental.

El crudo producido en la selva es transportado por el oleoducto nor-peruano a través de los crudos hasta el terminal de Bayovar en la costa, recorriendo una distancia total de 856 kilómetros aproximadamente.

Los productos refinados, para consumo doméstico, se transportan por carretera a los puntos de distribución y por mar a ochos plantas de almacenamiento y distribución a lo largo de nuestra costa.

La mayoría de las plantas de almacenamiento ubicado a lo largo del litoral peruano cuentan con líneas submarinas cuyas amarraduras se encuentran a costa distancia de tierra.

Como podemos deducir, la posibilidad de la ocurrencia de un siniestro marítimo que involucre derrame de hidrocarburos en el mar, no es remota.

Los daños que implican un derrame de petróleo podrían constituir una verdadera catástrofe así como los gastos que se deriven del mismo, fácilmente alcanzarían cifras cuantiosas.

EFECTOS AMBIENTALES
  • COMPORTAMIENTO EN EL AMBIENTE ( INTEMPERIZACION )

  • Un derrame de petróleo lleva consigo una serie de cambios progresivos de sus propiedades físico-químicas los cuales se atribuyen al proceso de intemperización, el cual incluye : evaporación, disolución, dispersión, oxidación, emulsificación, sedimentación y biodegradación.

    La intemperización es la pérdida de ciertos componentes del petróleo a través de una serie de procesos naturales que comienzan una vez que ocurre el derrame y continúan indefinidamente. La tasa de intemperización del petróleo varía en función de las características del producto derramado y de las condiciones climáticas existentes en el lugar del derrame.

  • EVAPORACIÓN :

  • Este proceso afecta la composición del producto derramado: aumenta su densidad y viscosidad y decrece su solubilidad en el agua, reduciendo así el nivel de toxicidad del producto.

    En la medida que los compuestos más volátiles se evaporan, el petróleo se hace más pesado y puede llegar a hundirse. A las 24 horas casi el 40% del petróleo se ha evaporado.

    Estos porcentajes van variando de acuerdo al grado de viscosidad del hidrocarburo, por lo que el proceso de evaporación juega un papel muy importante en los derrames, en especial cuando se trata de gasolinas o crudos livianos.

  • DISOLUCIÓN :

  • Este proceso, también llamado solución es aquel por el cual las fracciones ligeras de los hidrocarburos y componentes polares, se disuelven en el volumen de la columna de agua y en los alrededores del derrame. El rate de disolución depende de la composición, tasa de esparcimiento, temperatura del agua, turbulencia y grado de dispersión.

    Aunque el proceso comienza inmediatamente, es de largo plazo y continúa durante todo el proceso de degradación del hidrocarburo. Es de notar que los compuestos más ligeros son los más solubles en el agua y por lo tanto se convierten en los más tóxicos, por lo que es muy importante calcular su concentración, para estimar los posibles efectos tóxicos.

    La disolución tiene efectos mínimos, y se acelera utilizando catalizadores (fertilizantes como nutrientes para las bacterias : nitratos y fosfatos).

  • OXIDACIÓN :

  • Es la combinación química de hidrocarburos con el oxígeno atmosférico y contribuye a la descomposición o degradación final del petróleo. Cuanto más área expuesta exista, mayor será la oxidación y mayor la velocidad de degradación. Este proceso es lento puesto que sólo una pequeña cantidad de oxígeno puede penetrar en una mancha de petróleo.

    La radiación ultravioleta solar produce la oxidación fotoquímica que puede implicar una degradación diaria del 1% del derrame, dependiendo de la intensidad de la radiación solar.

  • EMULSIFICACIÓN :

  • Este es el proceso por el cual un líquido se dispersa en otro líquido en forma de pequeñas gotitas, es decir como suspensión. En el caso del petróleo existen 2 tipos:

    Petróleo en agua: Pueden ser fácilmente dispersas por las corrientes y la agitación superficial. La formación natural de estas emulsiones resulta muy positiva debido a que acelera los procesos de disolución, foto-oxidación y biodegradación. Precisamente esto es lo que se pretende al aplicar dispersantes a un derrame.

    Agua en petróleo: se forma cuando se mezcla agua con petróleo viscoso o asfáltico por acción de las olas. Es muy estable y puede durar meses o años.

    Las emulsiones que contienen de 30% a 50% de agua, tienden a fluir como el petróleo, mientras que las que contienen del 50% al 80% son las más comunes, tienen color café y la consistencia de la grasa. Se les denomina como “Mousse de chocolate” y solo se forman en fuerte oleaje y petróleo de alta viscosidad y alta gravedad específica. La degradación de este tipo de emulsión es muy lenta y solo puede ser acelerada por la presencia de cierto tipo de bacterias dentro de la emulsión.

  • SEDIMENTACIÓN :

  • Puede suceder por dos mecanismos: el primero se define en la medida que el hidrocarburo se intemperiza resultando en un incremento de su densidad respecto al agua circundante y por consiguiente se hunde. El segundo ocurre por la adhesión de las partículas suspendidas en la columna de agua al petróleo. El aumento de la densidad de petróleo por evaporación es sólo efectivo en mar abierto, donde la densidad del crudo sea muy cercana a la del agua de mar.

  • BIODEGRADACIÓN :

  • Este es el proceso por el cual la mancha desaparece del medio ambiente. Ciertas especies de bacterias marinas, hongos y otros organismos utilizan los hidrocarburos como fuente de alimento. Es un proceso natural y muy lento debido al agotamiento continuo de oxígeno, a la formación de emulsiones de agua en petróleo (mousse), etc.

    La tasa de biodegradación depende del contenido de nutrientes (nitrógeno y fósforo), oxígeno disuelto, salinidad, área superficial del derrame y de la composición y tamaño de la población microbiana. En condiciones óptimas de aguas bien oxigenadas y con temperaturas entre 20 y 30°C, las bacterias pueden descomponer hasta 2.0 gr/m2 de petróleo por día.

    Fig. A Variación temporal de los procesos que afectan la degradación de los hidrocarburos una vez ocurrido un derrame. Las longitud de las líneas indican la magnitud y tiempo del proceso. El ancho indica la magnitud en y relación a los otros procesos. Descripción adaptada de Wheeler, 1978.

    Como indica la figura, La evaporación de los hidrocarburos es uno de los factores principales para determinar el destino final del derrame. Durante las primeras 24 horas la evaporación es responsable por la pérdida de los hidrocarburos de tamaño C6 a C13 (alcanos de 6 a 13 carbonos) dependiendo del tipo de hidrocarburo, aproximadamente 25-50% de los hidrocarburos derramados pueden llegar a evaporarse.

    Una fracción de los hidrocarburos derramados se disuelven en la columna de agua. Generalmente esta parte es una pequeña fracción del total derramado, aunque representa una fracción clave desde el punto de vista de toxicidad. La posibilidad de toxicidad a la fauna acuática principalmente es causada por esta fracción. Muchos de los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) sustancias de reconocida toxicidad, forman parte de la fracción disuelta.

    Los hidrocarburos mas pesados que no se disuelven o evaporan pasan a emulsificarse y a sedimentarse. Una vez que los hidrocarburos se emulsifiquen es difícil tratarlos químicamente, y pueden llegar a mezclarse completamente con la columna de agua. Los hidrocarburos pesados pueden permanecer dispersos en la columna de agua, pero últimamente se sedimentan al fondo incorporándose con los sedimentos marinos. Esta parte del derrame representa una fuente de contaminación potencial de larga duración. Los hidrocarburos que alcanzan las playas se mezclan con la arena, o pueden retornar nuevamente al mar por las acción dinámica de las olas y depositarse en el fondo. Estas fracciones de hidrocarburos por lo general tienen baja toxicidad pero pueden ocasionar efectos físicos, tales como cubrir y ensuciar las aves y otras formas de vida marina. Los hidrocarburos que permanecen en las playas también afectan la utilización de las mismas como zonas de recreación.

    Los procesos de biodegradación últimamente oxidarán los hidrocarburos remanentes. Este proceso en general es lento y por lo tanto no del todo eficaz en eliminar los hidrocarburos pesados. Consecuentemente, la parte del derrame que no se disipa, elimina o trata artificialmente puede permanecer en el ambiente por muchos años.

    Toxicidad de los hidrocarburos :

    La toxicidad de los hidrocarburos a la vida marina se presenta por dos vías: 1) ingestión o inhalación directa lo cual ocasiona efectos tóxicos agudos o crónicos, o 2) recubrimiento físico directo de los organismos. Los peces y otros organismos subacuáticos son las más susceptibles a los componentes tóxicos de los hidrocarburos. Los organismos litorales resultan más vulnerables a los efectos físicos del derrame (recubrimiento) que a la toxicidad aguda. Las aves, los mamíferos marinos, y las tortugas típicamente resultan afectadas de esta última manera.

    El petróleo y sus productos derivados están compuestos una mezcla de hidrocarburos individuales, destacándose los compuestos parafinados, nafténicos y aromáticos. La composición porcentual de los componentes principales varia de acuerdo al origen de los hidrocarburos. Por ejemplo, un crudo típico de peso moderado (Prudhoe Bay en Alaska, peso API de 27.8), presenta una composición (en base al volumen) de: 27% parafinas, 37% naftenos, 25% compuestos aromáticos, y 11% otros compuestos. La toxicidad de la mezcla de hidrocarburos típicamente aumenta en función del contenido de compuestos aromáticos y los naftenos.

    Debido a su naturaleza lipofílica muchos de los componentes de los hidrocarburos pueden ser bioacumulados por los organismos marinos (es decir que se almacenan en los tejidos del organismo). Cuando la exposición ocurre a bajas concentraciones los hidrocarburos acumulados pueden ser metabolizados y/o depurados a través de los mecanismos fisiológicos de los organismos. El proceso bioacumulativo puede resultar en peces y moluscos de valor comercial con alto nivel de contaminación no apto para el consumo humano aunque el ambiente mismo no presente alto grado de contaminación. En el caso desconcentraciones ambientales altas de hidrocarburos los efectos sobre los organismos son de tipo agudo o subagudo.

    Los naftenos son una subclase de los compuestos aromáticos generalmente encontrados en alta concentración en los hidrocarburos. Según Anderson et al (1974) los componentes de hidrocarburos de mayor toxicidad incluyen los naftenos. Los naftenos son compuestos aromáticos policíclicos (PAH) que se caracterizan por ser ligeramente solubles en agua y por lo tanto tóxicos a la vida marina en concentraciones de partes por mil millones (g/L)

    La mayor parte de los hidrocarburos en el derrame permanecen en la superficie, y solo una pequeña fracción entra a la columna de agua. Los métodos mecánicos de respuesta por tanto son los preferidos para recuperar el hidrocarburo derramado (aunque este tipo de respuesta resulta inefectivo cuando se trata de derrames de gran magnitud). En los últimos años el uso de dispersantes ha ganado aceptación alrededor del mundo como alternativa aceptable para desagregar la mancha antes de que alcance las zonas costeras. Su uso puede constituir una estrategia clave para reducir impactos potenciales a poblaciones sensibles tales como aves y mamíferos marinos. Cabe destacar que los dispersantes pueden causar un aumento en el volumen de la fracción que se dispersa o disuelve en la columna de agua, incrementando la probabilidad de efectos tóxicos sobre las especies pelágicas (como los peces). Este posible efecto negativo asoçiado con el uso de dispersantes debe ser medido contra los beneficios potenciales que resultan al evitarse que la mancha de hidrocarburos alcance la costa.

    Efectos de recubrimiento o ensuciamiento con hidrocarburos :

    Los organismos mas sensibles al recubrimiento físico con hidrocarburos son las aves y los mamíferos marinos (lobos marinos, ballenas y delfines). La sensibilidad es especialmente alta cuando un derrame ocurre en zonas de reproducción o criaderos de aves o mamíferos marinos; playas y costas usadas para la alimentación; y zonas de congregación. Estas actividades son estacionales. Por lo cual es de importancia distinguir y determinar la temporada de presencia y/o anidamiento de especies migratorias y residentes.

    El recubrimiento ocurre cuando las aves se zambullen durante las actividades de alimentación, o cuando mamíferos marinos emergen a la superficie del agua para respirar. Durante la temporada reproductiva es posible que aves con plumas contaminadas con hidrocarburos afecten a las crías o a los huevos cuando regresen recubiertos al nido desde zonas afectadas por el derrame. Sin embargo, el efecto inmediato principal del recubrimiento para las aves adultas es la pérdida de la capacidad termorreguladora, lo que en climas fríos puede rápidamente causar la muerte.

    En los mamíferos marinos los hidrocarburos pueden causar irritación a las vías respiratorias, los ojos u otras membranas. El efecto no es necesariamente inmediato, pero el efecto subletal acumulativo es de aumentar la susceptibilidad a infecciones y a la disminución en la capacidad para conseguir alimento.

    1.2.2 CONSECUENCIAS SOBRE EL AMBIENTE

    Un derrame o descarga de hidrocarburo afecta básicamente a tres elementos del ambiente, los cuales son:

    • Elementos abióticos (suelo, formaciones del relieve, geomorfología, etc).

    • Elementos bióticos (flora y fauna).

    • Elementos socioeconómicos (actividades humana, pesca, agricultura, lugares de esparcimiento de clubes, de recreación, de turismo, etc).

    a) ELEMENTOS ABIÓTICOS :

    • SOBRE EL SUELO: El petróleo contamina el suelo por su presencia y su permanencia en él. Esto depende del tipo de suelo lo cual es un producto de su composición y textura (tamaños de las partículas que lo forman) ya que según las características del suelo el petróleo se adherirá o penetrará con mayor o menor fuerza y por lo tanto permanecerá mayor o menos tiempo en ese ambiente. En general se puede afirmar que:

    • En suelos arenosos (suelos de grano grueso); el petróleo penetra con mayor rapidez, en mayor cantidad y a mayor profundidad (llega hasta la napa freática).

    • En suelos arcillosos o rocosos (suelos de grano fino); el petróleo no penetra con facilidad, penetra en poca cantidad y a poca profundidad y por ende se retirar mediante recojo y/o lavados de manera rápida, por ejemplo, las playas arcillosas de la selva.

    • En suelos con alto contenido de materia orgánica el petróleo se adhiere fuertemente a las partículas y restos vegetales de tal manera que permanece por más tiempo en el ambiente por ejemplo, en suelos de manglares y pantanos.

    • SOBRE FORMACIONES DEL RELIEVE: el petróleo por gravedad, se acumulará en lugares de hondonada, por ejemplo, en el fondo de una quebrada, y tenderá a no permanecer en elevaciones como las lomas o cerros. Asimismo el petróleo afectará más a un lago que a un desierto. En zonas costeras el crudo permanecerá por más tiempo en bahías que en playas abiertas.

    b) ELEMENTOS BIOTICOS :

    • SOBRE LA FLORA: el petróleo se adhiere a las hojas y tallos de las plantas impidiendo el vital intercambio gaseoso (respiración y fotosíntesis) y la captación de energía solar. En el suelo, el petróleo satura los espacios aéreos desplazando al oxígeno necesario para la vida de las raíces. Además, algunos compuestos del crudo, como los hidrocarburos aromáticos son tóxicos directamente para las plantas al encontrarse en exceso, situación que se produce en un derrame. En los cuerpos de agua el crudo impide la fotosíntesis de las algas del fitoplancton al formar una barrera opaca que impide el ingreso de los rayos solares en el agua, hecho que produce la muerte de estos organismos.

    • SOBRE LA FAUNA: quizás lo más impresionante de los derrames de petróleo es la trágica visión que ofrecen las aves marinas embadurnadas con crudo, las aves y los mamíferos en general, animales que poseen plumas y pelo respectivamente se ven afectados de dos maneras al ser cubiertos por petróleo.

    • El petróleo al pegarse a las plumas o pelos, impide que éstos cumplan sus funciones naturales, de forma tal que el pelaje y el plumaje pierden su capacidad de aislantes térmicos y de aislantes del agua hecho que para animales acuáticos es mortal, pues pueden morir ahogados o por hipotermia (condición anormal que se produce cuando la temperatura corporal baja a valores menores que los mínimos vitales por pérdida de calor)

    • Efecto tóxico. Los animales manchados con petróleo se limpian el plumaje o pelaje lamiéndoselos, llegando a intoxicarse con el hidrocarburo, con consecuencias tóxicas para el sistema nervioso.

    Los elementos bióticos de los ecosistemas marinos pueden dividirse en términos generales, en siete clases de organismos fitoplancton, zooplancton, fitobenton, zoobenton, peces, animales de sangre caliente y microorganismos.

    Estos organismos se clasifican de acuerdo a la función que desempeñan en la cadena alimentaria es decir, de acuerdo a sus respectivos nichos ecológicos, así por ejemplo, los peces pueden ser bénticos (si viven cerca del fondo) o pelágicos (si cumplen sus funciones en la columna de agua cercanas a la superficie).

    Para describir mejor los efectos biológicos, se examinan a continuación los diferentes grupos de organismos que son las víctimas potenciales de hidrocarburos derramados en el ambiente marino.

    Fitoplancton, fitobenton, plantas y algas :

    El fitoplancton, es el conjunto de algas microscópicas, y otros organismos que abundan en el mar, es el soporte nutritivo inicial de toda la vida marina. El fitobenton es el conjunto de algas que viven pegadas al fondo marino o a las rocas (existen a cualquier profundidad mientras se permita el ingreso de luz; 2000 metros aproximadamente).

    En el contexto de contaminación por derrames o descargas de hidrocarburos es importante distinguir entre plantas y algas de la zona de marea y otras zonas. En la zona de marea los estragos en el momento del accidente son generalmente muy grandes debido al embadurnamiento de las plantas sensibles (fijadas en el suelo) así mismo las plantas que crecen en las rocas mueren todas.

    En los lugares donde las plantas enraizadas en el suelo, la parte vegetativa puede morir, pero en este caso una vez que el petróleo ha sido removido, el sistema radicular puede sostener un nuevo crecimiento de modo que la planta eventualmente puede rebrotar y la vegetación se restaura, esto ocurre por ejemplo en los lugares lodosos como los manglares.

    Para el caso de algas flotantes como el fitoplancton no se han reportado efectos muy claros al respecto, esto se debe probablemente a la permanencia corta del fitoplancton en un lugar determinado debido a las corrientes y mares, además de su corto período de vida que puede asegurar una rápida restauración donde ha habido mortalidad. Esto, en el caso probable que haya ocurrido mortalidad en vista de la alta sensibilidad del fitoplancton observada en experimentos de laboratorio. Así la muerte del fitoplancton se produce con concentraciones de hidrocarburos entre 0,10 - 10mg/L durante período cortos de stress, mientras que se inhibe la división celular de estos microorganismos a muy bajas concentraciones.

    Zooplancton :

    Grupo de organismos formado por animales microscópicos y por larvas de criaturas marinas. Las consideraciones tóxicas definidas para el fitoplancton son similares a las que se tienen para el zooplancton, pues en el mar no se han encontrado efectos muy dañinos el petróleo sobre estos organismos, pero en pruebas de laboratorio si se ha observado una gran sensibilidad en algunas especies. Para un tiempo de exposición de 96 horas, la concentración letal de hidrocarburos para el fitoplancton puede ser hasta de 10mg/L.

    Peces y Zoobenton :

    El zoobenton es el conjunto de animales marinos por lo general invertebrados, que viven en los fondos marinos y en las rocas mayoritariamente crustáceos (cangrejos), moluscos (caracoles) y equinodermos (estrella y erizos de mar).

    Los efectos en los peces y el zoobenton pueden tener la forma de mortalidad aguda, mortalidad por stress, mortalidad crónica o disminución de la reproducción. En pequeños canales, la anoxia (falta de oxígeno) ocurre debido a que el intercambio de oxígeno entre los peces y el aire se ve impedido por la capa de petróleo. Puede ocurrir una mortalidad aguda debido al bloque de las branquias con gotas de petróleo. Puede ocurrir una mortalidad aguda debido al bloqueo de las branquias con gotas de petróleo lo cual provoca asfixia, por la ingestión del petróleo ambos efectos se producen cuando hay alta concentración de petróleo lo que ocurre muy raramente.

    Aves y Mamíferos :

    Las aves son aparentemente las víctimas inmediatas de un derrame de petróleo en el mar, descargas de petróleo es la trágica que ofrecen los pájaros marinos embadurnados con petróleo.

    Las aves (pelícanos, guanays) los mamíferos marinos (lobos de mar, nutrias, etc) animales que poseen plumas y pelo respectivamente se ven afectadas en dos aspectos cuando el petróleo fuera de control llega a estar en contacto con ellos y los cubre el pelaje y/o plumaje pierde su capacidad de servir como aislante térmico y los animales al lamerse el hidrocarburo para limpiarse se intoxican. Es así que los animales manchados de petróleo pueden morir ahogados al verse imposibilitado de nadar, flotar o volar o intoxicados.

    c) ELEMENTOS SOCIOECONÓMICOS :

    La utilización que el ser humano realiza de los diferentes lugares del paisaje para llevar a cabo sus diversas actividades determina la existencia de daños que el petróleo derramado puede producir al llegar a dichas zonas. Además de los perjuicios económicos y los efectos tóxicos que el petróleo derramado puede causar, es muy común que se produzca escándalo y se genere mala publicidad que, personas con conocimiento superficiales y con interés creados pueden utilizar para presionar a la Empresa Petrolera con el fin de obtener beneficios personales.

    Los factores determinantes de la extensión de los efectos producidos de un derrame son el tipo de petróleo o derivado (ligero o pesado) y la estación del año. El petróleo pesado es más persistente sobre la superficie del agua que el ligero que se evapora rápidamente. Por eso es importante conocer las propiedades físicas y químicas del petróleo que se está transportando para tomar las decisiones adecuadas conducentes a resolver el problema inmediatamente con una técnica u otra.