Geoquímica orgánica

La relación entre la presencia de compuestos orgánicos en depósitos sedimentarios y depósitos de petróleo ha sido objeto de interés durante mucho tiempo. ^{[ 5 ]} Los estudios de sedimentos y rocas antiguas proporcionan información sobre los orígenes y fuentes del petróleo, así como sobre los antecedentes bioquímicos de la vida. Los derrames de petróleo, en particular, han sido de interés para los geoquímicos en lo que respecta al impacto del petróleo en el entorno geológico actual. Tras el derrame de petróleo del Exxon Valdez , el conocimiento de la geoquímica orgánica sobre la química de los derrames de petróleo floreció con el análisis de muestras del derrame. ^{[ 6 ]}

Los geoquímicos estudian las inclusiones de petróleo en muestras geológicas para comparar las inclusiones fluidas actuales con muestras datadas. Este análisis proporciona información sobre la edad de las muestras de petróleo y la roca circundante. Se utilizan métodos espectrográficos, ópticos, destructivos y no destructivos para analizar las muestras mediante espectrometría de masas o espectroscopia Raman . Las diferencias descubiertas en las muestras, como la relación petróleo-gas o la viscosidad, se atribuyen generalmente a la roca de origen de la muestra. Otras características que se suelen observar son las propiedades de presión/volumen/temperatura, la textura de la muestra y su composición. El análisis se complica cuando la roca de origen se encuentra cerca o dentro de una fuente de agua. ^{[ 7 ]}

El petróleo también se estudia mediante el análisis de isótopos de carbono . Los isótopos de carbono proporcionan información sobre el ciclo del carbono de la Tierra y los procesos geológicos. Los geoquímicos pueden discernir la composición de los depósitos de petróleo examinando la proporción de isótopos de carbono y comparando esta proporción con valores conocidos para las estructuras basadas en carbono que podrían componer el petróleo. ^{[ 8 ]}

Se ha acumulado un vasto conocimiento sobre el carbón desde el inicio de su uso como fuente de energía. Los geoquímicos han determinado que la carbonización resulta de la degradación selectiva de materiales vegetales, mientras que otros materiales vegetales se conservan. Las macromoléculas del carbón generalmente derivan de biopolímeros resistentes a la degradación contenidos en algas, esporas y madera. Los métodos analíticos de RMN de carbono y cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS), combinados con pirólisis instantánea , han mejorado enormemente el análisis. ^{[ 9 ]}

Se ha obtenido un mayor conocimiento sobre la edad de los sedimentos de carbón mediante la datación isocrónica del uranio en las muestras carbonizadas. El análisis de la relación padre/hija de los isótopos de uranio ha permitido datar muestras selectas en el período Cretácico Superior . ^{[ 10 ]}

La geoquímica orgánica se utiliza en el análisis de sedimentos y rocas antiguas para dilucidar paleoambientes , paleoclimas y la evolución de los ciclos biogeoquímicos de la Tierra desde el origen de la vida. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} El estudio de biomarcadores en ambientes extremos de la Tierra contemporánea (p. ej., fuentes hidrotermales , biosfera profunda ) sirve para delimitar las posibilidades y los tipos de vida que pudieron haber existido en la Tierra primitiva y en otros planetas con condiciones similares. ^{[ 14 ]}

Los biomarcadores geoquímicos orgánicos (biofirmas ) han llevado al descubrimiento de nuevas formas de vida microbiana en sedimentos y suelos, así como en océanos, lagos y sistemas hidrotermales. ^{[ 15 ]}

La geoquímica orgánica incluye estudios de sedimentos recientes para comprender el ciclo del carbono, el cambio climático y los procesos oceánicos. El impacto del petróleo en el entorno geológico ha suscitado interés. ^{[ 16 ]} La geoquímica también examina otros contaminantes en sistemas geológicos, como los metabolitos formados por la degradación de hidrocarburos . Las técnicas analíticas de geoquímica orgánica, como la GC-MS, permiten a los químicos determinar los intrincados efectos de los metabolitos orgánicos y los productos de desecho de origen humano en el entorno geológico. ^{[ 17 ]} Son especialmente preocupantes los contaminantes de origen humano derivados de la actividad agrícola. El uso de estiércol animal, junto con la gestión general de residuos municipales y aguas residuales, ha modificado muchas propiedades físicas del suelo agrícola involucrado y de los suelos circundantes. ^{[ 18 ]}

La geoquímica orgánica también es relevante para los ambientes acuáticos. Los contaminantes, sus metabolitos y cómo ambos ingresan a los cuerpos de agua son de particular importancia en este campo. Esta materia orgánica también puede derivarse de procesos geológicos dentro o cerca de los cuerpos de agua, influyendo de manera similar en las formas de vida cercanas y la producción de proteínas. La espectroscopia de fluorescencia se ha introducido como una técnica para examinar la materia orgánica en cuerpos de agua, ya que la materia orgánica disuelta suele ser fluorescente. ^{[ 19 ]}

El estudio de la geoquímica orgánica también se extiende a la atmósfera. En particular, los geoquímicos en este campo estudian la composición del material insoluble en la atmósfera inferior. Han definido ciertas consecuencias de los aerosoles orgánicos, incluyendo la toxicidad fisiológica, el forzamiento climático directo e indirecto , el esmog, la acidificación de la lluvia y su incorporación al ciclo natural del carbono. ^{[ 20 ]}