Estimación del secuestro de hidrocarburos en suelo: efecto del contenido y características de la materia orgánica Público Deposited
When contaminants such as hydrocarbons have contact with soil, one possible environmental fate is sequestration, which consists of “trapping” the hydrocarbon within the soil matrix. Soil organic matter (SOM) is a key soil component which controls the fate of hydrocarbons in soil. However, there are no standardized methods to accurately estimate their sequestration. This study proposes an accessible analytical approach to estimate the capacity of soils to sequester hydrocarbons using the chemical characteristics of humic acids in SOM, saving time and costs by avoiding the extraction and analysis of the hydrocarbons. A natural organic soil was chosen from six natural soils and modified by thermal treatments, obtaining five different samples. Their SOM was fractionated into humic (HA) and fulvic (FA) acids, which were later characterized by UV-Vis and/or FTIR. Soils were contaminated with hydrocarbons (hexadecane [HXD], phenanthrene [PHE], and pyrene [PYR]), and the sequestered concentration of each was then quantified. Among these, soil treated at 350 ºC presented the highest capacity to sequester PHE and PYR (>100 mg· [kg soil]-1 ). The characteristics that significantly improved the sequestration of PHE and PYR were: i) FA of low molecular weight and degree of condensation, and ii) HA with high molecular weight, aromaticity, aliphaticity, polarity and degree of condensation. Based on the HA analysis by UV-Vis and FTIR, two equations are proposed to estimate with > 80% accuracy the sequestration of PHE and PYR in soil with different SOM characteristics.
Cuando contaminantes como los hidrocarburos entran en contacto con el suelo, uno de los posibles destinos ambientales es el secuestro, el cual consiste en la retención del hidrocarburo en la matriz del suelo. La materia orgánica (MO) es un componente del suelo determinante para que el secuestro ocurra; sin embargo, no existen métodos estandarizados para estimarlo. Este estudio propone una herramienta analítica accesible para estimar la capacidad de un suelo para secuestrar hidrocarburos con base en las características químicas de los ácidos húmicos de la MO, reduciendo tiempo y costos al evitar la extracción y análisis de hidrocarburos. De un grupo de seis suelos naturales de diferente origen, se eligió un suelo con alto contenido de MO, la cual se modificó térmicamente para obtener cinco suelos con diferente contenido y características químicas en la MO. La MO de cada uno se fraccionó en ácidos húmicos (HA) y fúlvicos (FA), y cada fracción se caracterizó por UV-Vis y/o FTIR. Los suelos se contaminaron artificialmente con hidrocarburos (hexadecano [HXD], fenantreno [PHE] y pireno [PYR]) y se cuantificó el secuestro de cada hidrocarburo. El suelo tratado a 350 °C presentó la mayor capacidad para secuestrar PHE y PYR (>100 mg·[kg suelo]-1 ). Los resultados mostraron que las características que aumentaron el secuestro fueron: i) FA con bajo peso molecular y grado de condensación y ii) HA con alto peso molecular, aromaticidad, alifaticidad, polaridad y grado de condensación. Con base en el análisis de HA por UV-Vis y FTIR, se proponen dos ecuaciones para estimar – con más de 80% de precisión – el secuestro de PHE y PYR en suelos con diferentes características en la MO.
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