Ecotoxicidad y biodisponibilidad de los productos de oxidación avanzada en suelos intemperizados con hidrocarburos Público Deposited

The environmental impact produced by hydrocarbon spills to the soil has impelled different research subjects. In order to solution the problem, this is mainly the low efficiency of the bioremediation of aged soils, because the polluting agents low bioavailability. It has been occurred that some remediation treatments can generate intermediaries more toxics to the environment, than those originally polluting agents; therefore, intermediate compounds degradation must be evaluated using bio-assays that allow to put in evidence the changes of toxicity of the remediation systems. This thesis approaches to an exploration of the ecotoxicity of products of diverse advanced oxidations (photolysis, photocatalysis and peroxidation) in aged hydrocarbon contaminated soils as an important option to remediate by increasing the bioavailability of contaminating hydrocarbons. Our experimental unit was constituted of samples of 5 g of dry hydrocarbon contaminated aged soils in Petri dishes. The photochemical treatments were done using a mercury side lamp within a closed system provided with ventilation and angular agitation. During the peroxidation tests agitation and ventilation were omitted. Several factorial designs were performed, with different variables: the soil moisture (0 and 30% v/w), the exposure time to Ultra Violet radiation (UV) (3, 8, 24 and 40 h), the amount of photocatalysts (0, 0.3 and 0.6 g of TiO2) and the presence and absence of the H2O2. We found that the photolytic irradiation, during 24 h in 3 photoperiods of 8 h in aged hydrocarbons soils, generates a significant increase of 1:7 in the solubility of reaction products with respect to the control. We also found that using 10 mL of 10% diluted H2O2 in the absence of UV irradiation was the best treatment among those assayed in our experimental units, generating an increase up to 33 times the product solubility with respect to the control. Once found the best treatment, the experiment was scaled-up to obtain enough amounts of treated soil to perform the respective ecotoxicological bio-assays with Eisenia foetida, Daphnia magna and a native mixed microorganism consortium coming from the petroleum spill site. In results section we show and discuss encouraging data to continue with the exploration of the advanced oxidations techniques in hydrocarbon contaminated aged soils probably able to previous or complementary treatment to bioremediation.

El impacto ambiental que genera el derrame de hidrocarburos en el suelo ha impulsado diferentes temas de investigación en torno a la solución del problema, que radica principalmente en la baja eficiencia de la biorremediación de suelos intemperizados debido a que los contaminantes, entre otros factores, no se encuentran lo suficientemente biodisponibles. Se ha encontrado que algunos tratamientos de remediación pueden generar intermediarios más ecotóxicos que los contaminantes originales, por esta razón la degradación de compuestos intermedios debe ser evaluada utilizando bioensayos que permitan poner en evidencia los cambios de la toxicidad de los sistemas de remediación. Esta tesis aborda una exploración de la ecotoxicidad de los productos de diversas oxidaciones avanzadas (fotólisis, fotocatálisis y peroxidación) en suelo contaminado con hidrocarburos, como una opción para la remediación e incremento de la biodisponibilidad de los hidrocarburos en suelos intemperizados. Como unidad experimental se utilizaron muestras de 5 g de suelo intemperizado con hidrocarburos en cajas de Petri, los tratamientos fotoquímicos se hicieron usando una lámpara de mercurio dentro de un sistema cerrado con aireación y agitación angular, en los ensayos de peroxidación se omitió tanto la agitación como la aireación. Se realizaron varios diseños factoriales, con diferentes variables: la humedad del suelo (0 y 30% v/p), el tiempo de exposición a la radiación Ultra Violeta (UV) (3, 8, 24 y 40 h), cantidad de fotocatalizador (0, 0.3 y 0.6 g de TiO₂) y la presencia y ausencia del H₂O₂. Se encontró que la irradiación fotolítica, durante 24 h en 3 fotoperíodos de 8 h en suelo intemperizado con hidrocarburos, genera un incremento significativo de 1:7 en la solubilidad de los productos de la reacción respecto al control. Se encontró que utilizando 10 mL de H₂O₂ al 10%, en ausencia de de irradiación UV, se produce en el suelo intemperizado con hidrocarburos el mejor tratamiento de entre los probados, generando un incremento de hasta de 33 veces en la solubilidad de los productos respecto al control. El mejor tratamiento aquí probado se magnificó para obtener cantidades suficientes de suelo tratado para realizar bioensayos ecotoxicológicos con Eisenia foetida, Daphnia magna y un consorcio nativo proveniente de una zona de derrame de petróleo. En la sección de resultados se muestran y discuten datos alentadores para continuar con la exploración de las oxidaciones avanzadas en suelos intemperizados con hidrocarburos como tratamiento previo o complementario a la biorremediación.

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