Aplicación de un modelo de simulación para establecer la capacidad de asimilación de carga tóxica en un cuerpo receptor de agua por posible vertimiento de un efluente con residual de polímero usado en proyectos EOR

Ésta investigación tuvo como fin, evaluar el potencial impacto generado a un cuerpo receptor de agua por el vertimiento de un efluente con residuo de un polímero comercial tipo Acrilamida-Terbutil-Sulfonato (ATBS) usado en procesos de Recobro Químico Mejorado (cEOR). Para el desarrollo, se estimó como máxima concentración de polímero en el vertimiento 300 mg/L y a partir de esta, se prepararon soluciones poliméricas, realizando medición de viscosidad y degradación mecánica de manera paralela a los ensayos de toxicidad del polímero sobre organismos Daphnia. pulex, Scenedesmus acutus y Oreochromis sp, que se adelantaron en el Área Experimental de Bioensayos del Centro de Innovación y Tecnología (ICP). El estudio contempló cuatro escenarios: polímero preparado en: 100% agua comercial, 100% agua de producción/vertimiento, en mezcla agua comercial-agua producción/vertimiento antes y después de degradación mecánica. Así mismo, para estimular la longitud de la zona de mezcla, calcular la concentración del polímero aguas abajo y la capacidad de asimilación de la carga tóxica, se recopiló la última información del cuerpo receptor. Los estimativos, se realizaron utilizando la ecuación desarrollada por Yotsukura (Yotsukura et al., 1968) para establecer la longitud de la zona de mezcla y para calcular la capacidad de asimilación de carga tóxica, se realizó utilizando los resultados de toxicidad aguda aplicando el modelo propuesto por Zagatto (Zagatto et al., 1988). Adicionalmente, se calculó el Índice Lótico de capacidad Ambiental General (ILCAG) y la concentración aguas abajo. Los resultados obtenidos de viscosidad, arrojaron mayor viscosidad para el escenario polímero en 100% agua comercial y menor viscosidad para el escenario polímero en 100% agua de producción/vertimiento (condición no representativa de campo). En lo que respecta a los resultados de toxicidad aguda, estos indicaron que el organismo más sensible fue la Daphnia pulex cuando estuvo expuesta al escenario de polímero en mezcla agua comercial- agua de producción/vertimiento sin degradación mecánica, con valores de CL50 de 51 mg/L y un CL50 de 157,2 mg/L en el escenario en mezcla agua comercial-agua de producción/vertimiento degradado mecánicamente. Así mismo, los resultados de toxicidad en todos los escenarios de estudio, establecen que el polímero es no tóxico para la microalga Scenedesmus acutus con valores de CE50 ≥ 300 mg/L. En cuanto Oreochromis sp, se obtuvo un CL50 de 164 mg/L para el escenario polímero preparado en mezcla agua comercial más producción/vertimiento sin degradación mecánica y un CL50 ≥ 300 mg/L en la misma mezcla de aguas, pero degradado mecánicamente. En lo referente a la estimación de la longitud de la zona de mezcla, se obtuvo un valor de 5,7 km, una carga/día de 35526,745 kg/día y una concentración aguas abajo, después de la zona de mezcla, de 42,861 mg/L. En cuanto a ILCAG se calculó un valor de 0,305 indicando una capacidad ambiental baja. Por último, la estimación de capacidad de asimilación, arrojó que en un vertimiento con residual de polímero de 300 mg/L con un CE50 del 100% para Scenedesmus acutus y CL50 del 100% para Oreochromis sp el nivel de incidencia sería no tóxico (UT=1) y no afectaría a dichos organismos dado que AF (Qr+Qv) > Carga Tóxica indicado que el rio tendría la capacidad de asimilación. Para el caso de la Daphnia pulex, se obtuvo UT=1,91 siendo el vertimiento moderadamente tóxico y la relación AF (Qr+Qv) = Qv*100/CL50, por lo tanto, el rio estaría al límite de su capacidad para asimilar la carga tóxica.

The purpose of this investigation was to evaluate the potential impact generated on a receiving water body by the discharge of an effluent with residues of a commercial sulfonated partially hydrolyzed polyacrylamide used in Chemical Enhanced Chemical Recovery (cEOR) processes. For the development of this study, the maximum polymer concentration in the discharge was estimated to be 300 mg/L. From this, polymer aqueous solutions were prepared, their viscosity were measured and their mechanical degradation were estimated, while performing toxicity tests on Daphnia pulex, Scenedesmus acutus and Oreochromis sp organisms. The toxicity tests were carried out at the Bioassay laboratory of the Center for Innovation and Technology (ICP). The study contemplated four scenarios: polymer aqueous solutions prepared with 100% commercial water, 100% production/discharge water, and with a commercial + production/discharge water mixture, before and after mechanical degradation. Information was collected from the receiving water body for the application of the equation developed by Yotsukura (Yotsukura et al., 1968) in order to establish the length of the mixing zone. For the calculation of the assimilation capacity of the toxic load, the results of acute toxicity were used in the model proposed by Zagatto (Zagatto et al., 1988). Additionally, the ILCAG and the downstream concentration were calculated. The viscosity results showed that the polymer aqueous solution prepared with 100% commercial water had the highest viscosity, and the polymer aqueous solution prepared with 100% production/discharge water had the lowest viscosity (unrepresentative field condition). Regarding the acute toxicity results, they showed that the most sensitive organism was the Daphnia pulex, when exposed to the scenario of the polymer solution prepared with the mixture of commercial and production/discharge water, without mechanical degradation, with a LC50 value of 51 mg/L. However, the toxicity decreased in the scenario of mechanically degraded polymer aqueous solution prepared with the commercial and production/discharge water mixture, for which, LC50 was 157.2 mg/L. The toxicity results in all the studied scenarios showed that the polymer is non-toxic for Scenedesmus acutus for which, EC50 ≥ 300 mg/L. Regarding the Oreochromis sp, the toxicity is lower for the polymer aqueous solution prepared with a mixture of commercial and production/discharge water after mechanical degradation, for which, LC50 is higher than 300 mg/L, when compared with the polymer aqueous solution prepared with the same water mixture without mechanical degradation, whose LC50 value was 164 mg/L. Regarding the length of the mixing zone, it was estimated a value of 5.7 km with a load of 35,526.7 kg/day, and a downstream concentration of 42.86 mg/L. As for ILCAG, the value obtained was 0.305, indicating a low environmental capacity. Finally, the estimation of assimilation capacity showed that, in a discharge with a polymer concentration of 300 mg/L, with an EC50 = 100% for Scenedesmus acutus and an EC50 = 100% for Oreochromis sp, the incidence level would be, non-toxic (UT = 1). Therefore, it would not affect these organisms given that AF (Qr + Qv) > Qv * 100 / LC50, meaning that, the receiving aqueous body would have the capacity to assimilate this toxic load. For the case of Daphnia pulex, UT = 1.91, the discharge is moderately toxic given that AF (Qr + Qv) = Qv * 100 / LC50, therefore, the receiving aqueous body would be at the limit of its capacity to assimilate this toxic load.

Magister en Ciencias y Tecnologías Ambientales

http://www.ustabuca.edu.co/ustabmanga/presentacion

Maestría