estimación de la producción de agua superficial del parque

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MEMORIAS EN EXTENSO
VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE AGUA SUPERFICIAL
DEL PARQUE NACIONAL NEVADO DE TOLUCA, PARA EL AÑO
2006
Patricia Mireles Lezama1, Ma. Eugenia Valdez Pérez 1, Jesús Pastor Medrano 2,
Facultad de Planeación Urbana y Regional de la UAEMex. [email protected]; [email protected]. Fax 01 722
2 12 92 46 1. Facultad de Química de la UAEMéx. [email protected] 2
RESUMEN
En la presente investigación se realizó el análisis para
estimar la cantidad de agua producida por el Parque
Nacional Nevado de Toluca (PNNT), en el periodo
octubre-noviembre del 2006 a partir de la medición
del caudal de las principales corrientes de 25
microcuencas, así como la obtención de parámetros
físicos y químicos medidos en campo y muestras
analizadas en laboratorio para determinar la calidad de
ésta; dicho trabajo revela la cantidad de agua
producida por microcuenca en m3/seg, así como las
características en que se encuentra el recurso agua en
relación con los parámetros establecidos por las
Normas Mexicanas NMX. Este trabajo forma parte
del proyecto de investigación 2028/2005 financiado
por la Universidad Autónoma del Estado de México.
Palabras clave: Microcuenca, calidad y cantidad de
agua, parámetros.
INTRODUCCION
El Parque Nacional Nevado de Toluca (PNNT), forma
parte del Sistema Nacional de Áreas Naturales
Protegidas, Fue decretado en 1936 bajo administración
del Gobierno Federal; sin embargo, para 1995 su
administración fue transferida al Gobierno del Estado
de México, quien a su vez la cedió a la Comisión
Estatal de Parques Naturales y de la Fauna
(CEPANAF) de la Secretaría de Medio Ambiente. En
el convenio de transferencia se aclara que los
trabajadores de la SEMARNAP-INE, continuarán
apoyando al Gobierno del Estado de México (DOF,
1995).
El parque representa una de las fuentes más
importantes de servicios ambientales para el Valle de
Toluca, tales como: calidad del aire y del agua,
mantenimiento de la biodiversidad, regulación de
mecanismos de control biológico, provisión de
biomasa y captación de agua. Es el parteaguas de dos
de las cuencas hidrológicas más importantes de
nuestro país: Lerma–Chapala-Santiago y Balsas, el
parque carece de la caracterización del agua que
produce a una escala adecuada, que permitiría la
estimación de dichos servicios ambientales y la
conservación de los ecosistemas naturales. (Franco y
Rodríguez, 2003).
CIUDAD DE CHIHUAHUA, CHIH., MÈXICO
METODOLOGIA
Sitio de estudio
El Parque está delimitado siguiendo la cota 3000 a los
4680 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m), forman
parte del Sistema Volcánico Transversal es la cuarta
montaña más alta de México, está constituido por el
Volcán Nevado de Toluca y el Volcán San Antonio,
con una superficie de 53,912.83 hectáreas, se localiza
entre 18°51’31” y 19°19’03” de latitud Norte, y entre
99°38’54” y 100°09’58” de longitud Oeste, abarcando
10 municipios en el Estado de México, (Conabio,
2004). (Soberón, 2002).
Material y métodos
Para obtener la estimación del agua que produce el
PNNT, y de acuerdo al Instituto Geográfico Agustín
Codazzi (IGAC) la escala 1:50,000 permite obtener la
caracterización del territorio con suficiente detalle
para realizar planeación, para realizar la estimación de
producción de agua superficial del PNNT, se hizo la
delimitación del parteaguas de las subcuencas y de las
microcuencas en mapas topográficos escala 1:50,000
(INEGI, 1997-1998) incorporando además el marco
hidrológico de la carta de aguas superficiales escala
1:250 000 (SPP, 1983), que comprende dos Regiones
Hidrológicas, tres Cuencas y siete Subcuencas, así
mismo se le añadió el nombre a las veinticinco
microcuencas en función de los nombres de las
corrientes principales dentro de cada subcuenca
tributaria; mediante recorridos de campo apoyados
con ortofotos escala 1:20,000, se ajustaron los
parteaguas, comprobando la orientación del flujo de
los escurrimientos.
En la clasificación de las órdenes de las corrientes, se
utilizó la metodología de Strahler-Schumm (Parras y
otros, 2003).
Una vez delimitadas las microcuencas, se determinó la
corriente más importante a la cual se le mediría el
caudal para obtener el volumen de agua. El muestreo
se realizó entre los meses de Octubre y Noviembre del
2006 para la obtención de muestras y su posterior
análisis en el Laboratorio y así determinar la calidad
del agua.
El método utilizado para el cálculo de volumen de
arroyos, fue el propuesto por el Departamento de
Agricultura de la FAO (1997).
6, 7 Y 8 DE JUNIO DEL 2007
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En campo se determinaron los parámetros: pH,
Turbidez, Temperatura, Conductividad Eléctrica y
Oxígeno Disuelto que se obtuvieron con el medidor de
Calidad de Agua Modelo U10 número de serie 60
2003, el cual fue calibrado en el Laboratorio de
Química Ambiental y Microbiología (LQAM) de la
Facultad de Química de la Universidad Autónoma del
Estado de México (UAEMex). Así mismo se tomaron
muestras de agua
para Sólidos totales y
14
parámetros más para nueve cuencas que en su trayecto
cruzaran comunidades rurales antes de salir del
parque, se corrieron estos mismos 14 análisis a dos
cuencas que no atravesaran poblaciones (muestras
testigos): las muestras fueron tomadas de acuerdo a la
NMX–AA-014 y trasladados al LQAM, donde fueron
procesadas, bajo las siguientes metodologías:
proporcionados por la CNA).y
Balsas (Región
hidrológica 18).
abarca dentro del PNNT una
superficie de 29,602.7 ha, da origen a dos Cuencas, la
primera está constituida por una subcuenca y la
segunda por dos subcuencas y dan origen a 15
microcuencas del Parque, las cuales produjeron para el
periodo que se muestreó 5.1168 m3/seg, de este
volumen la CNA aprovecha 447,119.00 m3/año (datos
proporcionados por la CNA).
El Volumen obtenido de agua superficiales de las 25
cuencas del PNNT, fue de 5.93 m3/seg.
Cuencas, subcuencas y microcuencas hidrológicas del
PNNT
Cuadro 1. Metodologías empleadas para el análisis de las
muestras de agua
PARÁMETROS
NORMA
pH
NMX-AA-008-SCFI-2000
Conductividad
electrolítica
Turbiedad
Oxígeno disuelto
(DO)
Temperatura
Sólidos y Sales
Demanda Bioquímica NMX-AA-028-SCFI 2001
de Oxígeno ( DBO.5)
Demanda Química de NMX-AA-030-SCFI 2001
Oxígeno (DQO)
Cadmio
NMX-AA-51-SCFI-2001
Cromo hexavalente
Mercurio
NMX-AA-51-SCFI-2001
Plomo
NMX-AA-51-SCFI-2001
Coliformes totales,
coliformes fecales
Carbono Orgánico
CE-CCA-001-89
Total (COT)
Cloruros totales
Sustancias Activas al
Azul de Metileno
(SAAM)
Determinación de
nitratos
Nitritos y Nitratos
Cromo total
NMX-AA-51-SCFI-2001
Fuente: Elaboración propia con base en las normas
mexicanas consultadas.
RESULTADOS Y DISCUSION
El PNNT es el parteaguas de dos de las cuencas
hidrológicas más importantes de México: Lerma–
Chapala-Santiago (Región hidrológica 12) esta cubre
una superficie de 24,310.2 ha, en donde nacen cuatro
Subcuencas, con nueve microcuencas, las cuales
produjeron para el periodo que se muestreó 0.8161
m3/seg, de este volumen la Comisión Nacional del
Agua (CNA) aprovecha 3,134,912.00 m3/año (datos
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Región
Hidrológica
Cuenca
Subcuenca
AlmoloyaOtzolotepec (a)
La Gavia (i)
12
LermaToluca (A)
Tejalpa (j)
Verdiguel (k)
Balsas
Mezcala
(B)
Pachumeco (f)
18
Temascaltepec
(f)
Cutzamala
(G)
Tilostoc (g)
Microcuenca
Las CrucesZacango
La Ciénega
Paso de
Vázquez
El Oyamel
Palmillas
Buenavista-La
Garrapata
La Ciervita
TejalpaTerrerillos
Agua BenditaCano
A. Nava
ChiquihuiteroLos Tizantes
El Jabalí
Paso Ancho
Arroyo Grande
Tintojo
San Gaspar
Lago La Luna
Lago El Sol
Palo AmarilloLos Hoyos
La Hortaliza
Pichontagui
La ComunidadA. Hondo
Peña Blanca
El Faro
La Cascada
Agua BenditaLos Hoyos
Tipo
Muestra
*
Vol m3/s
(cálculo de
campo)
Vol m3/año
(CNA)
Vol por
Región
Calidad del
agua
FQ
FQB
0.0243
0.0886
648,610.00
355,875.00
Muy buena
Muy buena
FQ
FQB
FQ
0.0817
0.0075
0.0000
739,125.00
22,812.00
120,085.00
Buena
Buena
Buena
FQB
FQB
0.1817
0.3741
63,072.00
/año
provechado
or CNA
Excelente
Aceptable
3
FQB
0.0557
787,980.00
FQ
FQB
0.0025
0.1481
397,353.00
FQBT
FQ
FQB
FQ
FQ
FQ
FQ
FQ
1.1205
0.3495
0.0868
0.0993
0.2683
1.2458
0.0000
0.0000
FQ
FQB
FQ
0.0104
0.5023
0.1056
FQ
FQ
FQB
FQBT
0.2188
0.4036
0.1555
0.2424
FQ
0.1602
5.93
0.8161 m /s
roducidos por
l PNNT
Excelente
Excelente
Excelente
82,140.00
364,979.00
47,119.00
3
/año
provechado
or CNA
.1168 m3/s
roducidos por
l PNNT
Aceptable
Aceptable
Muy buena
Buena
Excelente
Excelente
Buena
Buena
Buena
Buena
Excelente
Aceptable
Excelente
Contaminada
Contaminada
Excelente
3,582,031.00
Cuadro2: Estimación de la cantidad de agua del
Parque Nacional Nevado de Toluca
* F=Físico, Q=Químico, B=Biológico, T=Testigo
Fuente: Elaboración propia con en base en resultados de campo.
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MEMORIAS EN EXTENSO
CONCLUSIONES
El PNNT por sus características geográficas, está
compuesta por 25 microcuencas, de las cuales 9
vierten su caudal a la Región Hidrológica (12) LermaChapala Santiago, es decir al Valle de Toluca y las
otras 16 pertenece a la región Hidrológica (18)
Balsas; ambas representan un importante proveedor de
servicios ambientales para los diez municipios que
integran el parque.
Es importante mencionar que de las determinaciones
de metales pesados analizados, para todas las cuencas
muestreadas, estas se encuentran por debajo de los
límites permisibles que marca las normas para cada
metal.
En la cuenca Lerma Toluca existen tres microcuencas
que producen agua de excelente calidad: BuenavistaLa Garrapata, Tejalpa-Terrerillos y Agua BenditaCano, dos de ellas producen agua de muy buena
calidad: Las Cruces-Zacango y la Ciénega; las
microcuencas que cuentas con agua de buena calidad
son: Paso de Vázquez, El Oyamel y Palmillas y
finalmente La Ciervita produce agua de calidad
aceptable.
De las ocho microcuencas que integran a la cuenca
Balsas Mezcala, dentro del parque, A. Nava, Tintojo y
San Gaspar producen agua de excelente calidad;
Arroyo Grande, Paso Ancho y los Lagos de El Sol y
La Luna, presentan agua de buena calidad y las
microcuencas: Chiquihuitero-Los Tizantes y El Jabalí
producen agua de calidad aceptable.
Dentro de la cuenca Cutzamala, tres microcuencas
producen agua de excelente calidad: Pinchontagui,
Peña Blanca, y Agua Bendita-Los Hoyos; dos
producen agua de buena calidad: Palo Amarillo-Los
Hoyos y La Hortaliza; la microcuenca
La
Comunidad-A. Hondo arroja agua de calidad
aceptable y las microcuencas La Cascada y El Faro,
presentan niveles altos de contaminación por
coliformes fecales.
Este primer estudio nos proporciona una aproximación
de la cantidad y calidad del agua que produce el
parque como uno de los servicios ambientales. En
general, el Parque produce agua de buena calidad.
En cuanto a la microcuenca que presentan
contaminación por coniformes fecales, dada la
naturaleza de la contaminación, es posible sanearla por
cloración, debido al pH que presentan es inferior a 8.5;
se requiere de tiempo y de una alternativa para entubar
el drenaje de las viviendas, y por otra parte, de una
estrategia para el manejo ganadero, que pueden ser
algunos de los factores que están provocando esta
contaminación.
Para estar en posibilidades de hacer un cálculo preciso
de la cantidad de agua que produce el PNNT, es
necesario realizar éste mismo estudio durante la
estación de estiaje del año y por varios años,
adicionalmente se requerirá la información oficial de
los organismos responsables de dar atención y
seguimiento al recurso agua, sobre todo lo relacionado
con la ubicación de pozos y extracción de cada uno.
En cuanto a la estimación de la calidad del agua, se
considera conveniente realizar todos los análisis a
todas las microcuencas, ya que se partió de la hipótesis
que solo podía existir contaminación en aquellas
cuencas donde existieran asentamientos humanos y
una de las dos cuencas “testigo” (Chquihuitero-Los
Tizantes) presentó parámetros que salen de los rangos
de calidad indicados por las normas.
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http://www.cna.gob.mx/eCNA/Espaniol/Directorio/De
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mediante el cual se transfiere al Gobierno de
dicho Estado, la administración de diversos
parques nacionales ubicados dentro de su
territorio, México: DOF.
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ISSN: 0187-3296
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326
MEMORIAS EN EXTENSO
TANQUE DE FERROCEMENTO, COMO UNA ALTERNATIVA
PARA EL ABASTECIMIENTO DE AGUA EN ZONAS ÁRIDAS.
V. J. Morales-Domínguez, M.Ortiz-Guzmán, M. D. Aragón-Sulik y T. Caballero-Aquino.
Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional Oaxaca. Instituto Politécnico Nacional.
Calle Hornos 1003. Santa Cruz Xoxocotlán. Oaxaca. México. Correo electrónico [email protected]
RESUMEN
En gran parte del país se presenta el problema de
abastecimiento de agua como es el caso de la agencia
municipal de Chidoco de Juárez San Miguel Piedras,
Nochixtlán, Oax., donde existen periodos largos de
estiaje. Se evaluaron los recursos hídricos de la
comunidad y se determinó el índice estandarizado de
precipitación que define a la zona con condiciones
hidrológicas normales, pero por problemas de
deforestación y falta de suelos se considera una zona
árida. En este trabajo, se presenta una alternativa
para almacenar el agua proveniente de un
manantial, mediante la construcción de un tanque de
ferrocemento de gran capacidad, que les permitirá
aprovechar el recurso hídrico durante periodos de
estiaje. El diseño del tanque es de forma cilíndrica,
reforzado con nervaduras verticales en sus muros y
horizontal en su tapa. El terreno de desplante se
mejoró y sobre éste se coló una losa de cimentación,
en la que se anclaron las mallas del muro y las
nervaduras verticales, a los cuales se les aplicó un
mortero de cemento Pórtland y arena, que rigidiza
la estructura y da soporte a la tapa del mismo
material. Se capacitó a la comunidad en la
construcción de este tipo de obras y los costos se
redujeron hasta cerca de 1.00 peso por litro de agua
almacenada.
Se
requiere
de
obras
de
almacenamiento que permitan dotar de este vital
líquido a las personas a un costo razonable y que
propicien el desarrollo de las comunidades; el
ferrocemento es una tecnología de fácil aprendizaje
para
la
construcción
de
tanques
para
almacenamiento de agua.
capacidad, que les permitirá aprovechar el recurso
hídrico durante periodos de estiaje.
La agencia de Chidoco de Juárez se encuentra situada
en las coordenadas geográficas 16º58’02.6’’ latitud
norte y 97’13’’28.4’’ longitud oeste, en la Sierra sur de
Oaxaca. (figura 1).
Figura 1 Ubicación del sitio de estudio
Palabras
clave:
ferrocemento,
almacenamiento, agua, zonas áridas.
tanques
INTRODUCCIÓN.
Actualmente en gran parte del país se presenta el
problema de abastecimiento de agua para uso humano,
problema que no es ajeno al estado de Oaxaca, donde
existen comunidades que presentan altos índices de
marginación como es el caso del Municipio de San
Miguel Piedras y sus agencias municipales. Una de
ellas, Chidoco de Juárez, presenta graves problemas de
abastecimiento de agua en periodos largos de estiaje. El
objetivo del presente trabajo es presentar una alternativa
para almacenar el agua de un manantial, mediante la
construcción de un tanque de ferrocemento de gran
METODOLOGÍA.
de
Se realizó la evaluación de los recursos hídricos de que
dispone la comunidad. A pesar de las precipitaciones
que ocurren en la población de Chidoco, existe el riesgo
de desertificación de la zona, esto es latente por la
escasa disponibilidad de agua para el consumo humano.
Para corroborar esta situación se determinó el cociente
de sequedad (Campos, 2006) con el fin de identificar si
la zona presenta el carácter de aridez. El cociente de
sequedad (Cs) se define como la relación media anual
entre el balance de energía radiante en la superficie y el
calor requerido para evaporar dicha precipitación anual.
Los datos climatológicos de la zona se obtuvieron con
la estación “Huitepec” de la Comisión Nacional del
Agua (IMTA, 1999), situada a escasos siete kilómetros.
Para esta estación se tiene un registro histórico de 9
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329
MEMORIAS EN EXTENSO
años, y con el cual se determinó una precipitación
media anual de 848 mm y una temperatura media anual
de 14.05ºC.
Figura 3. Afloramiento de material calizo en la zona de
estudio.
Tabla 1. Rangos del Coeficiente de sequedad para
diferentes regiones climáticas
Región climática
Coeficiente de sequedad
Húmeda
<1
subhúmeda
1<CS<2
semiárida
2<CS<7
Árida
7<Cs<10
desierto
10<CS
Figura 2. Deforestación de la zona.
En la zona existe una tasa alta de deforestación (figura
2), con una vegetación de árboles que mudan sus hojas
en épocas de secas. Existe un sobreaprovechamiento del
escaso bosque debido al sobrepastoreo y/o el empleo
para leña.
El suelo de Chidoco de Juárez es desnudo, seco y muy
escaso, presentando afloraciones de material calizo en
algunas partes (figura 3). De lo anterior, se asigna un
coeficiente de albedo α= 0.18 (Campos 2006). Con los
datos de la latitud del lugar, se obtuvo el valor de la
radiación solar extraterrestre (RE) aplicando el
polinomio propuesto por Campos (2003).
RE = bo + b1 (ϕ − 10) + b2 (ϕ − 10)(ϕ − 20) + b3 (ϕ − 10)(ϕ − 20)(ϕ − 30)
siendo φ la latitud del lugar y los coeficientes b son
constantes. Empleando los datos del sitio se obtiene un
RE=820.392 ly/d. Finalmente se determinó un
coeficiente de sequedad (Cs) de 1.716. Se observa en la
tabla 1 que la zona se encuentra ubicada en una zona
subhúmeda, muy cerca del rango semiárido.
Por la inquietud de conocer si la escasez de agua se
debe a un periodo de sequías, se realizó un análisis de
precipitaciones, aplicando el método del Índice
Estandarizado de Precipitación (McKee et al, 1993).
La Organización Meteorológica Mundial (OMM, 1992),
en su Vocabulario Meteorológico Internacional, define
a la sequía como: “Un periodo de tiempo con
condiciones meteorológicas anormalmente secas,
suficientemente prolongado como para que la falta de
precipitación cause un grave desequilibrio hidrológico”.
En términos generales se puede utilizar la definición de
Warrick (1975): Sequía es una condición de déficit de
humedad suficiente que genera un efecto adverso a la
vegetación, animales y el hombre en un área medible.
La naturaleza del Índice Estandarizado de Precipitación
(SPI) determina la presencia de una sequía o un evento
anómalo para un periodo de tiempo particular con datos
únicamente de precipitación (McKee et al, 1993). El
cálculo de SPI implica ajustar una función de densidad
de probabilidad gamma a una distribución de
frecuencias de un registro histórico de precipitación
para una estación climatológica en particular. La
probabilidad acumulada se transforma en una variable
aleatoria normal estándar Z con media cero y varianza
uno. Empleando la aproximación de Abramowitz y
Stegun (1964) que convierte la probabilidad acumulada
en una variable normal estándar. La tabla 2 muestra
valores de SPI correspondiente a la probabilidad
acumulada.
Tabla 2. Valores
precipitación
SPI
2.0
o
superior
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
o
menor
del
Índice
estandarizado
de
Probabilidad
acumulada
97.72%
Interpretación
Humedad extrema
93.32%
84.13%
69.15%
50%
30.85%
15.78%
6.68%
2.28%
Muy húmedo
Humedad moderada
Casi normal
Casi normal
Casi normal
moderadamente seco
Muy seco
Sequía extrema
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MEMORIAS EN EXTENSO
Para la zona en estudio se determinaron mensualmente
los periodos con el registro de precipitación para los
nueve años, Tabla 3. Se observó que la nula
precipitación ocurre frecuentemente al final del año,
considerando una escala de tiempo mensual, Tabla 4.
sus muros y horizontal en su tapa, siendo esta última en
forma de cúpula. Se realizó el trazó en el sitio y se
excavó, principalmente a mano, removiendo parte del
suelo rocoso con técnicas ancestrales, figura 5.
Tabla 3. Precipitaciones medias mensuales (mm) en la
estación climatológica Huitepec (IMTA, 1999)
ene
feb
mar
abr
may
ju
jul
agos
sep
oct
nov
dic
1983
259.9
253
246
186.2
71.6
63.2
17
16.8
8.5
4.1
1.7
0
1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991
371 364 209.8 363 118 321.1 205.7 179
300 317 196.1 315.5
0 195 169.2 71.6
251
1 132 297
0 102.2 157
30
109
0 121.5 290.5
0 101 28.6
7
56.8
0 121 230
0
80
0
0
33.5
0 117.8 168.5
0
67
0
0
23.1
0
37 101
0 31.7
0
0
17.3
0 24.3
23
0
17
0
0
5
0
6.5
22
0
0
0
0
0.6
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Para implantar el sistema de almacenamiento se requirió
de una labor de convencimiento para que los habitantes
de la comunidad, aceptaran el sistema debido al poco
conocimiento de las bondades de este sistema, así como
el uso de una tecnología desconocida para ellos como es
el ferrocemento para la construcción de tanques. Se les
explicó que la técnica del ferrocemento de forma
artesanal, consiste en un esqueleto de varillas y/o malla
electrosoldada al que se adhieren mallas de diámetros
más delgados y tejido más cerrado como la malla de
gallinero y el metal desplegado, al que se le recubre con
una mezcla de mortero cemento arena. El material
obtenido es de poco espesor pero adquiere una alta
resistencia y se ha utilizado en la construcción de
viviendas y edificios públicos, para pequeñas presas,
puentes, entre otras obras.
Tabla 4. Índice estandarizado de precipitación para el
registro de la estación climatológica “Huitepec”.
ene
feb
mar
abr
may
ju
jul
agos
sep
oct
nov
dic
1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
3
1
2
3
1
1
3
2
1
3
2
2
3
1
2
3
2
1
3
2
3
3
3
3
3
2
1
3
2
3
3
3
3
3
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
2
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Figura 4. Levantamiento topográfico.
Figura 5. Remoción de rocas para desplantar el tanque.
El terreno de desplante se mejoró para disminuir el
problema de asentamientos diferenciales y sobre éste se
coló una losa de cimentación, figura 6, en la que se
anclaron las mallas del muro y las nervaduras verticales,
figuras 7 y 8; estas mallas forman un entramado sobre
la de refuerzo principal, figura 9, sobre el cual se aplicó
un mortero de cemento Pórtland y arena, que rigidiza la
estructura y da soporte a la tapa del mismo material,
figura 10.
También, se realizaron recorridos en la comunidad para
determinar el sitio adecuado para la construcción del
tanque, de tal forma que su alimentación fuera por
gravedad, constatándose la diferencia de niveles con
equipo topográfico, figura 4. El diseño el tanque fue de
forma cilíndrica, reforzado con nervaduras verticales en
ISSN: 0187-3296
329
MEMORIAS EN EXTENSO
Figura 6. Colado de la losa de cimentación.
Figura 10. Aplicación de mortero en muros.
Para construir la tapa, se armó en una superficie plana el
esqueleto de varillas corrugadas con diámetro de 3/8”,
figura 11, y sobre éste se colocaron y tejieron las
mallas, para posteriormente, cuando el muro del tanque
quedó terminado, se transportó e instaló sobre el muro,
figura 12, anclándola a los cartabones y al tímpano que
la rigidiza. Sobre este armado se colocó el mortero,
figura 13. La tapa es muy importante, ya que impide
que el agua se ensucie o proliferen microorganismos o
algas que demeriten la calidad del agua almacenada.
Finalmente se terminó el tanque, figura 14, dejando
preparaciones para la alimentación, descarga de
demasías y suministro a la red, figura 15.
Figura 7. Anclaje de las mallas del muro a la
cimentación.
Figura 8. Detalle de las preparaciones para el anclaje de
cartabones.
Figura 11. Armado de la tapa del tanque.
Figura 9. Tejido de las mallas de gallinero y falso
plafond sobre la malla electrosoldada.
ISSN: 0187-3296
329
MEMORIAS EN EXTENSO
Figura 12. Colocación de la tapa.
Figura 13. Aplicación del mortero en la parte inferior de
la cúpula.
AGRADECIMIENTOS.
Al Centro Interdisciplinario de Investigación para el
Desarrollo integral Regional, perteneciente al Instituto
Politécnico Nacional Unidad Oaxaca, México. (CIIDIRIPN-OAXACA).
Figura 14. Tanque terminado.
Figura 15. Instalaciones
RESULTADOS.
Los resultados obtenidos al aplicar el método de Índice
estandarizado de precipitación se muestran en la tabla
3, donde el valor de 1 corresponde a “muy húmedo”; 2
corresponde a una “humedad moderada” y 3 a una
situación casi normal. La evaluación del índice
estandarizado de precipitación define a la zona con
condiciones hidrológicas normales, pero por problemas
de deforestación y falta de suelos se considera una zona
árida.
Se construyó un tanque de ferrocemento con capacidad
para almacenar 123 000 litros de agua. Se capacitó a
personas de la comunidad en la construcción de este
tipo de obras. Los costos en obras de almacenamiento
de agua fluctúan entre 1.20 y 1.90 pesos por litro de
agua almacenada, en esta obra se redujo el costo a cerca
de 1.00 peso.
DISCUSIÓN
A pesar de existir una precipitación media anual de 848
mm, además de los resultados obtenidos al aplicar el
método estandarizado de precipitación, y que
manifiestan un situación normal de precipitaciones, y
que la zona tiene un cociente de sequedad de 1.76, es
palpable que en la comunidad existe escasez del agua,
originado principalmente por la falta de retenciones
naturales, que impidan el paso de la corriente, así como
por la baja capacidad del suelo de retener humedad, y
aunado a que en algunos sitios se encuentra aflorando
material calizo.
CONCLUSIONES.
La comunidad está en la necesidad de crear medios de
retención del flujo para sus periodos de sequía, siendo
una alternativa la construcción de tanques de gran
capacidad que les permita abastecerse de agua en estos
periodos.
El problema del agua se agudiza cada vez más tanto por
el incremento en su demanda como por los cambios
climatológicos a nivel mundial. Se requiere de obras de
almacenamiento que permitan dotar de este vital líquido
a las personas a un costo razonable y que propicien el
desarrollo de las comunidades. El ferrocemento es una
alternativa para la construcción de tanques para
almacenamiento de agua, siendo una tecnología de fácil
aprendizaje
BIBLIOGRAFÍA
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mathematical functions with formulas, graphs and
mathematical tables. United States Department of
Commerce National Bureau of Standard. U.S.A.
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mediante polinomios. Editorial Universitaria Potosina.
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HERRAMIENTAS PARA MEJORAR LA MEDICIÓN DE FLUJO
DE AGUA POTABLE Y RESIDUAL EN CIUDADES
Marco A. Toledo Gutiérrez, Mayra Pérez de la Cruz, Alejandro Castrejón Guarneros,
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA)
Paseo Cuauhnáhuac 8532 Col. Progreso. Jiutepec, Morelos. 62550, México
ISSN: 0187-3296
329
MEMORIAS EN EXTENSO
Tel. y Fax (777) 3 29-36-72 email: [email protected]
RESUMEN. La disponibilidad de agua en el país
condiciona el desarrollo de muchas regiones, y se
reconoce a partir del sexenio pasado que su manejo
y preservación es un asunto estratégico de
seguridad nacional. En función de la problemática
en el sector, se deben diseñar estrategias y plantear
acciones para usar y administrar más
eficientemente el agua y mantener las fuentes de
abastecimiento en buen estado. Una de las técnicas
para lograr usar eficientemente el agua es la
medición del flujo. En este tema, en el país existen
problemas en diferentes grados de urgencia por
atender. Por ejemplo, en los organismos
operadores, el porcentaje de medición en las
diferentes fases del proceso de producción y
entrega de agua en ciudades e industrias (captación
de pozos o agua superficial, conducción, plantas de
bombeo, plantas potabilizadoras, regularización,
distribución, recolección y plantas de tratamiento)
es muy variable y en la medición a nivel
domiciliaria se observan contrastes importantes. Se
estima que el 40% del agua se pierde en los
sistemas urbanos en fugas y en fallas de medición y
anexando las tomas clandestinas, que un 50% no se
contabiliza. La eficiencia global promedio (por
ciento del agua producida que se cobra) con la que
actualmente opera un sistema de agua potable es de
44%.
En el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
(IMTA) se han desarrollado proyectos en diversos
aspectos en el tema de medición de flujo de agua en
ciudades e industrias, y con base en esta
experiencia se identifican herramientas que al
aplicarlas contribuirán a resolver gradualmente a
resolver los problemas en este sentido: 1)
Evaluación de proveedores, 2) Laboratorio de
pruebas, 3) Certificación del proceso de medición
de agua de los organismos operadores y 4)
Muestreo de aceptación de lotes. En este trabajo se
describe el problema, antecedentes y características
de estas herramientas.
Palabras Clave: Aseguramiento de la calidad de la
medición del flujo de agua.
la disponibilidad media anual es de 68%, el porciento
de la población es de 23% y su participación en la
economía es del 15% (CNA, 2006). En este marco de
disponibilidad, entre otros, ha llevado a reconocerse a
partir del sexenio 2001 – 2006 que el manejo y su
preservación es un asunto estratégico de seguridad
nacional (Programa Nacional Hidráulico, 2001-2006).
ii) Cobertura del servicio de agua potable y
alcantarillado. La cobertura del servicio de agua
potable y alcantarillado es uno de los mejores
indicadores del nivel de bienestar y desarrollo de los
países y su carencia está directamente relacionada con
un bajo nivel de vida y con la presencia de
enfermedades que afectan el entorno social,
económico y ambiental de los habitantes. En México,
alrededor del 11% de la población no cuentan con el
servicio de agua, 10´619,434 habitantes; y el 23%,
22´875,543 habitantes no cuentan con alcantarillado
(CNA, 2005).
Agua no contabilizada.
El agua no contabilizada es aquella que se ha
producido y se ha “perdido” antes de que llegue al
usuario (sea a través de fugas, por usuarios piratas o
por uso legal pero sin monitoreo y falta de medición).
En promedio, el 40% del agua se pierde en los
sistemas urbanos en fugas y en fallas de medición
(Fernández, 2001); anexando las tomas clandestinas,
se estima que el 45% del agua no se contabiliza. La
eficiencia global promedio (por ciento del agua
producida que se cobra) con la que opera un sistema
de agua se estima en un 44% (CNA, 2005).
Datos del problema de la medición del flujo de agua.
i) Macromedición. En el país, en general, la cobertura
del caudal medido respecto al caudal producido
(macromedición) es del orden de 82,614 L/s,
equivalente a un 74% (CNA, 2005). Al respecto, se
destaca que en donde la población es entre 20,000 a
50,000 habitantes la cobertura de medición es del 47%
y donde la población es entre 2,500 y 20,000 la
cobertura de medición es del 50%. El porcentaje del
volumen medido en cada uno de los procesos en 20
organismos operadores en el 2000, varió desde un 15%
en planta de tratamiento de agua residual, hasta un
100% de la captación.
1 INTRODUCCIÓN
Aspectos sobre la disponibilidad, abastecimiento y
usos de agua en México.
i) Disponibilidad. Aproximadamente el 16% de los
países cuentan con una dotación menor a los 1,000 m3
por habitante al año, cifra considerada como crítica en
cuanto a oferta del recurso se refiere (Escalante y
Reyes, 2004). La disponibilidad natural del agua en el
país muestra contrastes; donde más del 65% de la
superficie es árida o semiárida, se presentan apenas el
32% de los escurrimientos y es donde se encuentran
las ¾ partes de la población del país y se genera el
85% del producto interno bruto. Por otra parte, donde
ii) Micromedición. En 2004, a nivel nacional del total
de las tomas instaladas, el 73% cuentan con medidor
domiciliario y el 58% de estos micromedidores
funcionan. Sin embargo, en estudios anteriores
desarrollados en Guaymas, Son. al verificar una
muestra de 350 medidores, se estableció que en cuanto
al funcionamiento: a) 43% en el rango inferior, b) 1%
en el campo superior y c) 56% funcionaban dentro del
campo normal; y respecto a la sub y sobremedición: a)
el 23% sobremedia, el 71% submedia, y el 6% media
adecuadamente.
333
MEMORIAS EN EXTENSO
2 HERRAMIENTAS PARA MEJORAR LA
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA
En el IMTA se cuenta con el único laboratorio
acreditado por la Entidad Mexicana de Acreditación
(EMA) para realizar pruebas con base en la NOM 012
SCFI 1994 (SECOFI, 1994) y con la experiencia en el
desarrollo de normas sobre medición, la evaluación
del funcionamiento de medidores de agua de diversos
tipos, la realización de pruebas a muestras de
medidores como requisito para obtener la certificación
de los modelos correspondientes, desarrollo de
material e impartición de cursos en el tema, evaluación
de medidores de agua en campo, evaluación de
fabricantes de medidores de flujo de agua en el país y
en el extranjero (en planta), entre otros. Al respecto, si
bien se tienen logros importantes en el país en este
tema, se debe reconocer la necesidad de aplicar
herramientas que se identifican prioritarias, y que
tienen relación con el aseguramiento de la calidad de
la medición del flujo de agua potable y residual en las
ciudades. A continuación se describen aspectos de los
problemas, antecedentes y características de cada una
de las cinco herramientas identificadas.
Desarrollo de proveedores.
i) Problema y antecedentes. En el país existe
solamente un organismo certificador de medidores de
flujo de agua de sistemas cerrados con base en la
NOM 012 SCFI 1994. El procedimiento para
certificarlos muestra deficiencias: con base en los
resultados de pruebas de una muestra se certifica
inicialmente el total de la producción a
comercializarse en el próximo año de la familia de
medidores de la marca considerada. En el año
subsecuente, se extrae una muestra aleatoria de
almacenes de productos final de la familia que
corresponda,
y
de
cumplir
las
pruebas
satisfactoriamente la muestra, se revalida la
certificación de estas familias. Las pruebas se realizan
en el laboratorio del IMTA (el único acreditado en su
tipo en México). Una respuesta a esta situación, es que
los organismos operadores evalúen a sus proveedores
de medidores de todos los tipos (y no sólo disponer de
una certificación oficial de los medidores indicados en
la NOM 012 SCFI 1994), con la finalidad de
asegurarse que el proceso de producción y de control
de calidad en las plantas y los medidores adquiridos
cumplen requisitos mínimos de calidad.
El IMTA, en coordinación con la CNA llevó a cabo el
Programa Nacional de Desarrollo de Proveedores
Confiables del Sector Agua durante el periodo 1992 2000. Éste consistió en un proceso de evaluación
voluntario, en el cual se clasificó a los proveedores en
función de los resultados de una evaluación de su
sistema de calidad y su producto, según la normativa
nacional serie NMX-CC, equivalente a las normas ISO
9000 de sistemas de calidad y la normativa técnica del
producto aplicable. Esta clasificación se publicó en el
documento Listado Proveedores Confiables del Sector
Agua, el cual se actualizaba trimestralmente hasta el
año de 1998; en 1999 y 2000 fue cuatrimestral, y se
distribuía a todas las áreas de la CNA y otros usuarios
relacionados con el sector, para que se utilizara como
herramienta de consulta del grado de confiabilidad
esperado de la calidad de los productos o servicios.
Una actividad similar, así como la certificación de
productos es desarrollada a partir del 2003 por una
empresa privada (Certimex, 2007). Las familias de
productos evaluados son los siguientes: Tubos,
Medidores de agua, Reactivos químicos para
tratamientos de agua, Válvulas hidráulicas, Talleres de
rehabilitación de equipo agrícola, Herrajes para
excusado, Bombas hidráulicas, Anillos de hule, sellos
y empaques, Comercializadoras de equipos de riego,
Pintura y recubrimiento, Conexiones de fierro, Llaves
y accesorios de bronce y Equipo para tratamiento de
agua.
ii) Características de la herramienta. Las actividades
propuestas para evaluar proveedores de medidores de
flujo de agua, son: 1) Evaluación documental de
aspectos importantes del sistema de gestión de calidad,
datos de instalaciones de pruebas, capacidad de
producción y de pruebas, 2) Análisis del cumplimiento
de los resultados de la fase anterior, 3) Evaluación del
sistema de gestión de calidad en planta y una muestra
aleatoria de producto de referencia en planta y en un
laboratorio acreditado por la EMA: a) evaluación del
sistema de gestión de calidad y b) Evaluación de una
muestra de medidores de referencia en las
instalaciones del fabricante y en un laboratorio
acreditado, y 4) Evaluación de la compatibilidad de los
resultados de pruebas.
Muestreo de aceptación de lotes de medidores por
adquirir.
i) Problema y antecedentes. En general, los tamaños
de muestra que se obtienen de lotes de medidores de
flujo de agua que adquieren los organismos operadores
no se establecen con base en un procedimiento
sustentado estadísticamente; estos tamaños de muestra
de medidores que se evalúan no son representativas de
donde provienen y los resultados de la pruebas no son
significativamente confiables para decidir sobre la
calidad de los lotes por adquirir.
ii) Características de la herramienta. Una vez que el
cliente decide adquirir un lote de cierto tipo de
medidor de agua, debe extraer una muestra aleatoria
con base en la NMX-Z-12/2-1987 (SECOFI, 1987).
Un resumen de los pasos para aplicar esta técnica: 1)
Establecer el nivel de calidad aceptable (NAC). En la
norma se definen una serie de NAC. Cuando se
emplea la norma para planes de porcentajes
defectuosos, los NAC varían de 0.1 a 10%. Por lo
regular, el NAC se especifica en el contrato o por la
autoridad responsable del muestreo. Es posible diseñar
diferentes NAC para distintos tipos de defectos. La
norma distingue defectos: críticos, mayores y
menores. Es práctica común designar un NAC de 1%
para defectos mayores, de 2.5% para defectos
334
MEMORIAS EN EXTENSO
menores, y aceptar defectos críticos y 2) El tamaño de
la muestra se determina mediante el tamaño del lote y
la selección de un nivel de inspección. Tabla 1.
Certificación del proceso de medición de agua en
organismos operadores.
i) Problema y antecedentes. La tendencia de algunos
organismos operadores en el país es implantar
procesos controlados que aseguren una medición del
flujo de agua confiable; sin embargo, es importante
también asegurar que estos sistemas que se están
consolidando, en mediano y largo plazo mantengan su
eficacia. Se propone que los organismos operadores
diseñen, desarrollen e implanten sistemas de gestión
de calidad en estos procesos de medición, y de
preferencia que los certifiquen.
ii) Características de la herramienta. Los pasos
recomendados para diseñar, desarrollar e implantar un
sistema de gestión de calidad de un proceso de
medición de flujo de agua en un organismo operador,
son: 1) Análisis del proceso de medición; 2)
Formación de un grupo de trabajo; 3) Capacitación:
(a) identificación de necesidades de capacitación, b)
desarrollo de material para capacitación y c)
capacitación); 4) Desarrollo del sistema de gestión de
calidad con base en la norma ISO 9001: 2000 (IMNC,
2000): a) asegurar la calidad de la medición ya
instalada, b) contar con medidores patrón trazados a
un laboratorio acreditado por la EMA, c) muestrear y
demostrar el control de la medición asegurada, d)
contar con un laboratorio de pruebas trazable en un
laboratorio acreditado por la EMA, e) aseguramiento
de la calidad de medición); 5) Desarrollo de auditores
internos y análisis de congruencia, (a) definir el grupo
de auditores internos en función de las necesidades del
sistema, b) desarrollar material y capacitarlos, c) al
tener un avance considerable, se iniciará el proceso de
auditorías internas, d) con base en informes de no
conformidades llevar a cabo mejoras al sistema).
Bancos de pruebas de medidores de flujo de agua.
i) Problema y antecedentes. Un banco de pruebas para
evaluar medidores de flujo de agua de sistemas
cerrados es la herramienta básica de un laboratorio de
medidores; su adecuado funcionamiento y operación
le dan un soporte técnico al organismo operador que le
permitirá contar con medidores de flujo de agua en
condiciones óptimas de funcionamiento. Pocos de los
organismos operadores del país cuentan con un
laboratorio de este tipo. En general, la mayoría de los
organismos operadores del país deben capacitarse
sobre los principios y la técnica para operarlos.
ii) Características de la herramienta. Las pruebas a
los medidores deben realizarse con agua potable del
suministro público; el agua no debe contener
elementos capaces de dañar el medidor, afectar
adversamente su operación o contener burbujas de
aire; los resultados de las pruebas son aceptables, sin
corrección por temperatura, siempre y cuando el agua
del medidor este entre 0 y 30 °C durante la prueba;
durante las pruebas no deben permitirse fugas ni
derrames de agua entre los medidores y el dispositivo
de referencia; la tubería de trabajo debe ser tal que
aguas arriba del medidor soporte y mantenga una
presión positiva de por lo menos 0,05 bar (5 kPa) a un
gasto 0, y la tubería de suministro deberá ser
exclusivamente para el banco de pruebas, con el fin de
evitar variaciones que alteren los resultados de las
pruebas (SECOFI, 1993). Las pruebas que pueden
realizarse en este tipo de bancos, son: 1) pruebas de
presión, 2) determinación de la curva de errores en
función del gasto, 3) pruebas de pérdida de presión y
4) pruebas de desgaste acelerado.
Los beneficios de contar con un banco de pruebas, son
demostrar el funcionamiento del medidor con clientes
que reclaman sobre medición, calibrar y verificar los
medidores reparados, evaluar los lotes de medidores
suministrados por los proveedores, evaluar el parque
de medidores instalados, apoyo técnico para
implementar programas de mantenimiento y
reemplazo de medidores, mantener una medición
eficiente, entre otros.
3
CONCLUSIONES
La medición del flujo de agua en ciudades con fines de
facturación, es una de las técnicas para lograr su uso
eficiente. Al respecto, se tienen algunos logros
importantes; sin embargo, existen problemas graves
que deben atenderse bajo una estrategia apropiada.
Se identifican cuatro instrumentos, que de implantarse
mejorarán los sistemas de medición del flujo de agua
con fines de facturación de los organismos operadores.
A continuación se mencionan conclusiones de cada
uno.
Desarrollo de proveedores. La propuesta es que los
organismos operadores evalúen a sus proveedores de
medidores de agua de todos los tipos (y no sólo
disponer de una certificación oficial de los medidores
indicados en la NOM 012 SCFI 1994), con la finalidad
de asegurarse que los sistemas de producción y de
control de calidad de las empresas y los lotes de los
medidores adquiridos cumplan satisfactoriamente
especificaciones mínimas.
Muestreo de aceptación de lotes de medidores por
adquirir. Para definir los tamaños de muestra
extraídos de los lotes de medidores de flujo de agua
que sea con base en la norma NMX-Z-12-1987, a la
fecha la oficial en el país.
Certificación del proceso de medición de flujo de agua
en organismos operadores. Es necesario asegurar que
los sistemas de medición se mantengan funcionando
con eficacia permanentemente; se propone que se
diseñen, desarrollen e implanten sistemas de gestión
de calidad en estos procesos de medición, y si es
posible que los certifiquen.
335
MEMORIAS EN EXTENSO
Bancos de pruebas de medidores de flujo de agua. La
tendencia es que los organismos operadores cuenten
con un laboratorio de pruebas de este tipo; se deben
capacitar al respecto y asimilar de otros organismos
los principios y la técnica para operarlos.
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hidráulicos – medidores para agua potable fria
– Parte 3 – Equipos y métodos de pruebas.
SECOFI, 1994. NOM-012-SCFI-1994 Medición de
flujo de agua en conductos cerrados de
sistemas hidráulicos – Medidores para agua
potable fría – Especificaciones.
Tabla 1. Tamaño de muestra de un ejemplo: lote entre
151 – 3,200 unidades
No
Lote N
Nivel de
inspección S4 /
Muestreo simple,
normal. NAC=1.0
%
Tamaño
Código muestra
n
Número de
aceptación/
Rechazo
Ac
Re
1
151 - 280
E
13
0
1
2
281 - 500
E
13
0
1
3
501 - 1,200
F
13
0
1
4
1,201 - 3,200
G
32
1
2
336
MEMORIAS EN EXTENSO
El IMPACTO AMBIENTAL DE LA ALFARERÍA EN SAN
BARTOLO COYOTEPEC, OAXACA.
Patricia S. Sánchez, María Luisa Domínguez y José de la Paz Hernández.
Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional, Unidad Oaxaca. Instituto Politécnico
Nacional. Calle hornos # 1003, Santa Cruz Xoxocotlán, Oaxaca, México. Correo electrónico:
[email protected].
RESUMEN
San Bartolo Coyotepec, Oaxaca, es una
comunidad en donde la elaboración de artesanías
de alfarería ha representado la principal actividad
productiva de los pobladores, la cuál genera
ingresos y fuentes de empleo y para algunos
artesanos representa una forma de expresar su
creatividad, transmitir su cultura y conservar sus
tradiciones y costumbres. No obstante, es una
actividad que se basa en el uso de materiales
naturales, lo cual la coloca ante el cuestionamiento
sobre los efectos que ocasiona al medio ambiente.
El propósito de este artículo es analizar cómo la
alfarería de barro negro ha provocado en San
Bartolo Coyotepec un impacto ambiental negativo,
usando la técnica de observación participativa, los
resultados muestran que la leña de encino, uno de
los principales insumos utilizados en el horneado
del barro cada vez escasea más, tanto en San
Bartolo Coyotepec, como en localidades cercanas,
lo que ha llevado al encarecimiento de este
insumo.
aumentando con esto el proceso de deforestación y el
manejo inadecuado de los recursos naturales.
Ejemplo de esto, es la comunidad de San Bartolo
Coyotepec, Oaxaca, en donde un alto porcentaje de
su población se dedica a la actividad artesanal como
su principal fuente de ingresos, así los recursos
forestales ocupan un lugar trascendental para esta
localidad, ya que su uso no se limita a la obtención de
leña como combustible para cocinar, sino también
requieren de la leña para el horneado del barro, esto
ha conducido a una tala excesiva del árbol de encino,
el cual actualmente esta en extinción y por tanto se ha
visto sumamente encarecido al tenerlo que traer de
otros lugares.
El objetivo de este trabajo ha sido analizar cómo la
elaboración de artesanías de alfarería ha provocado
un impacto ambiental negativo en la comunidad de
San Bartolo Coyotepec, debido principalmente a la
falta de estrategias ambientales como la reforestación
de las zonas dañadas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Palabras clave: San Bartolo Coyotepec, artesanías,
alfarería, recursos naturales, encino, encarecimiento.
INTRODUCCIÓN
La artesanía en México es considerada como una
actividad de relativa importancia económica y de
supervivencia, la cual da ocupación a un elevado
porcentaje de la población, pero genera ingresos tan
bajos que apenas son suficientes para satisfacer las
necesidades elementales de los productores, no les
alcanza para alimentación, vivienda, educación y
salud. Esta situación, sin embargo, no puede ser
generalizada en todos los artesanos, ya que algunos
han utilizado estrategias diferentes que los han
llevado a sobresalir, generándoles mayores ingresos y
por ende mejores condiciones de vida.
Área de estudio
San Bartolo Coyotepec, Oaxaca, se localiza en la
parte central del estado, en la región de los Valles
Centrales, pertenece al distrito del centro (figura 1),
en las coordenadas 96°42´ longitud oeste, 16°57´
latitud norte y a una altura de 1,520 metros sobre el
nivel del mar. Limita al norte con Santa María
Coyotepec; al sur con Santa Catarina Quiane, San
Martín Tilcajete y Santo Tomas Jalieza; al oriente
con San Juan Teitipac; al poniente con Villa de
Zaachila. Su distancia aproximada a la capital del
estado es de 15 kilómetros (http://www.elocal.gob.mx/work/templates/enciclo/oaxaca/municip
ios/20115a.htm).
La necesidad constante de algunos artesanos por
obtener ingresos que les permitan subsistir día a día y
el interés de otros por obtener la producción
suficiente para cumplir con sus pedidos y seguir
comercializando sus productos, aunado a la
diversificación de nuevos mercados y la firma de
acuerdos comerciales internacionales ha obligado a
los artesanos a diseñar productos más competitivos
para atraer la demanda de los mercados nacionales e
internacionales, esta competitividad y la necesidad de
sobrevivencia, se han convertido en factores de
permanente presión sobre el medio ambiente,
CIUDAD DE CHIHUAHUA, CHIH., MÈXICO 6, 7 Y 8 DE JUNIO DEL 2007
ISSN: 0187-3296
337
MEMORIAS EN EXTENSO
Coyotepec, considerando el mismo período de
observación, este tenía cero hectáreas de bosqueencino, situación que persiste hasta en la actualidad.
Diseño de la investigación
Los resultados presentados en este trabajo se
obtuvieron a partir de la técnica “observación
participativa”, la cuál nos permitió integrarnos a la
comunidad en estudio y de esta forma interactuar con
los artesanos como un miembro más de la localidad.
REGIÓN VALLES CENTRALES
A partir de la técnica utilizada, se conoció el tipo de
insumos empleados en la producción de artesanías de
barro negro (los cuales en su mayoría son materiales
naturales), así como el proceso de producción
artesanal en general, llevándonos a identificar el
impacto de esta actividad sobre el medio ambiente,
particularmente la problemática de deforestación del
árbol de encino.
RESULTADOS
SAN BARTOLO
COYOTEPEC
DISTRITO CENTRO
Figura 1. Localización de San Bartolo Coyotepec,
Oaxaca
Su población total es de 8,015 habitantes, la cual
representa el 0.14% de la población total del estado
(INEGI, 2005), dentro de sus principales actividades
económicas se encuentran la agricultura, ganadería,
comercio y la elaboración de artesanías de alfarería
(figuras 2 y 3).
Figura 2. Mercado de Artesanías de San Bartolo
Coyotepec
Figura 3. Artesanía de Barro Negro
De acuerdo con el (INEGI, 1998), el 38.92% de la
superficie estatal estaba constituida por bosque de
encino, para el 2005 esta superficie representaba el
2.27%, es decir, en siete años hubo una disminución
de la superficie total de bosque-encino de 36.65%.
En relación a los Valles Centrales, la superficie total
de bosque de encino era de 482 hectáreas,
comprendidas únicamente en el municipio de
Santiago Amoltepec, con un período de observación
de 2002 a 2005, respecto al municipio de San Bartolo
El taller de artesanías más grande dentro de la
comunidad de San Bartolo Coyotepec es el de “Doña
Rosa”, seguido de otros talleres medianos, los cuáles
producen en proporciones considerables para
comercializar sus artesanías a nivel nacional e
internacional, en su mayoría predominan los
pequeños talleres familiares, los cuáles venden la
mayor parte de su producción a través de
intermediarios (principalmente FONART1 y Doña
Rosa), o bien al mercado local o regional. Muchos de
estos talleres se encuentran agrupados en redes,
constituidas esencialmente por familiares, de tal
forma que cuando el pedido solicitado por el
intermediario es muy grande, el artesano se apoya en
otros artesanos para cumplir con lo solicitado.
Otro aspecto que se observó dentro de la comunidad,
es que existe mucha rivalidad entre los artesanos, esta
rivalidad o competencia se ve reflejada en los precios,
las promociones y los diseños o tamaños de los
productos artesanales, todo esto con la finalidad de
acaparar algún nicho de mercado, por esta razón, el
artesano de San Bartolo Coyotepec es muy cauteloso
y desconfiado en proporcionar información acerca de
su proceso de producción, ellos mismos comentan
que existe un gran plagio entre los pobladores de la
localidad.
Dentro del proceso de elaboración de las artesanías,
se encontró que la mayor parte de los insumos
utilizados son materiales naturales como: los
minerales (arcilla, feldespato y caolín) y la leña,
específicamente leña de encino (figura 4 y 5), la cual
se emplea en el horneado de las piezas de barro,
actualmente debido a la escasez de este insumo tanto
en la comunidad como en localidades cercanas, su
costo se ha elevado y los artesanos se han visto en la
necesidad de combinarla con otro tipo de leña, como
el desperdicio de los aserraderos, sin eliminar
totalmente el uso del encino, ya que este tipo de árbol
es el que les permite con mayor facilidad obtener el
color negro de sus piezas artesanales. Aún cuando
existe este problema en San Bartolo Coyotepec, los
1
Fondo Nacional de Artesanías
ISSN: 0187-3296
338
MEMORIAS EN EXTENSO
habitantes no consideran que el uso de la leña vaya
en detrimento de sus recursos forestales, comentan
que la leña que utilizan la escogen de ramas secas,
que los verdaderos destructores de los bosques son
las compañías madereras, no los que usan leña para
su propio consumo. A pesar de la dificultad en San
Bartolo Coyotepec por conseguir este insumo, no hay
mucho interés en buscar formas alternativas de
solución a dicho uso.
representa el mismo riesgo que en la artesanía
utilitaria, si hay una constante preocupación en los
artesanos que se exponen a tales sustancias sin
ninguna protección.
Es importante destacar también, que muchos
artesanos que viven en condiciones de pobreza,
tienen su principal sustento en la alfarería, la
necesidad constante de obtener ingresos para subsistir
día a día, los ha conducido a una tala excesiva del
encino.
DISCUSIÓN
Figura 4. Leña de encino, preparada para el horneado
Muchos trabajos que abordan el tema de las
artesanías estudian la forma de mejorar la
competitividad o el desempeño de éstas a través de
variables internas al negocio tales como: estrategias,
innovación,
tecnología,
conocimiento,
etc.,
(Hernández et al, 1998; Hernández et al, 2002;
Domínguez et al, 2004). Son escasos los trabajos que
abordan los aspectos ambientales en el sector
artesanal (Velázquez, 2005), y más aún que analicen
los problemas ambientales de la alfarería (Sánchez,
1998), como lo expresan (Domínguez et al, 1999:12)
“en el sector artesanal, faltan estudios formales que
den el impacto real de las artesanías sobre el medio
ambiente, especialmente cuando se tienen zonas
donde especies como el copal, palma y encino han
desaparecido y una deforestación creciente rodea a
diversas comunidades con el simple uso de la leña
para cerámica”.
En cuanto a la presente investigación y considerando
los efectos ambientales de la actividad forestal
creemos conveniente hacer la siguiente distinción: en
los ecosistemas de bosque, y cuando la densidad de
población humana es baja, la actividad forestal para
cubrir las necesidades básicas no conduce
necesariamente a una alteración drástica del sistema
natural. En aquellas localidades, donde la densidad
poblacional es mayor como es el caso de San Bartolo
Coyotepec, aunado a que la mayor parte de sus
habitantes se dedican a la actividad artesanal, la falta
de un suministro de leña para cocinar o para el
horneado de su artesanía ha provocado que los
pobladores recurran a la tala excesiva, la que sumada
al sobrepastoreo ha conducido irremediablemente a la
disminución o desaparición del recurso forestal
(encino).
CONCLUSIONES
Figura 5. Leña de encino, recién descargada por el
proveedor
Aunado a la deforestación del árbol de encino, hay
una emisión constante de humo a la atmósfera,
proveniente de la quema de basura, específicamente
plástico, además del uso de sustancias tóxicas en la
preparación de pastas cerámicas tales como plomo,
estaño y cadmio, si bien es cierto, que la presencia de
estas sustancias en artesanías ornamentales no
A partir de los resultados obtenidos en esta
investigación, podemos concluir que la actividad
artesanal en San Bartolo Coyotepec es causante de un
impacto ambiental negativo, debido a que ocasiona
deforestación, específicamente del árbol de encino,
materia prima utilizada para la fabricación de la
alfarería. Actualmente San Bartolo Coyotepec esta
sufriendo las consecuencias de los daños que se han
ocasionado al ambiente, a través de la carestía de uno
de sus insumos primordiales en la elaboración de la
artesanía de barro negro, esta problemática puede
hacerse extensiva hacia otras comunidades o estados
en la medida que se siga abasteciendo de leña de
ISSN: 0187-3296
339
MEMORIAS EN EXTENSO
encino a los artesanos de San Bartolo y no exista un
plan de reforestación.
Si pensamos en una estrategia ambiental bien
planeada, que incluya la reforestación de zonas
dañadas en San Bartolo Coyotepec, así como otros
aspectos ambientales en diferentes etapas del proceso
de producción de la alfarería y de manera general en
diferentes áreas del negocio artesanal, esto podría
repercutir positivamente en el desempeño económico
de los negocios de artesanías a través de un
incremento en sus ventas como lo expresan Wagner y
Schaltegger (2004).
Los hornos que emplean actualmente los artesanos
de San Bartolo (figura 6 y 7), se alimentan no solo
del árbol de encino sino también de pino, eucalipto,
entre otros, a lo largo de más de 12 horas, por lo que
el proceso de deforestación es tan alarmante, debido a
esto, se considera que debería evitarse la construcción
de este tipo de hornos y fabricar un horno de
ambiente reductor, que por mantener la tradición,
pudiera instalarse bajo el suelo; Desde el punto de
vista de la sustentabilidad se tienen que tomar
medidas para cuidar el medio ambiente y al mismo
tiempo ofrecer soluciones a la medida de las distintas
comunidades a lo largo del territorio nacional, el
objetivo es lograr una combinación de las nuevas
tecnologías y las tradiciones artesanales.
Figura 7. Orificio en el cual se va colocando la leña
para la quema de las piezas
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a los artesanos de San Bartolo
Coyotepec, por todas las facilidades prestadas para
realizar este trabajo.
BIBLIOGRAFÍA
Domínguez, Hernández M. L., 1999. Factores de
competitividad en el sector artesanal de Oaxaca.
Avances en Ciencia y Tecnología. (CIIDIR- Unidad
Oaxaca).
Domínguez, Hernández M. L., Hernández Girón J., y
Toledo López A., 2004. Competitividad y Ambiente
en Sectores Fragmentados. El Caso de la Artesanía en
México. Cuadernos de Administración 17: 127-158.
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Moreno Rodríguez I. A., y Ortega Murguía N., 1998.
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Ramos Sánchez A.O., 2002. Canales de Distribución
y Competitividad en Artesanías. Espiral 9: 143-164.
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1998. México 1999.
INEGI, Censo General de Población y Vivienda
2005. México 2006.
Sánchez, Gómez M., 1998. Utilización de los
recursos naturales y estrategias de reproducción.
Estudio de caso en dos comunidades de los Valles de
Oaxaca.
Figura 6. Horno tradicional de leña
Velázquez, Sánchez R. M., Domínguez Hernández
M. L., Hernández Girón J., 2005. La Conducta
Ambiental y la Ecoeficiencia como Estrategia para la
Sustentabilidad en la Producción de Artesanías.
Problemática Territorial y Ambiental en el Desarrollo
Regional. México, pp. 226-253.
Wagner, M. y Stefan S., 2004. The effect of corporate
environmental strategy choice and environmental
performance on competitiveness and economic
performance: An empirical study of EU
manufacturing. European Management Journal 22:
557-572.
ISSN: 0187-3296
340
MEMORIAS EN EXTENSO
ESTUDIO DE LAS CINETICAS BACTERIANAS Y DE LA
PRODUCCION DE LODO EN UN BIOREACTOR A MEMBRANA
1
Maricarmen Espinosa Bouchot, 2Anthony Massé, 2Mathieu Spérandio, 2Corinne Cabassud
Instituto de Ciencias Agrícolas de la Universidad de Guanajuato. Carr. Irapuato-León. Km. 9. ExHacienda El
Copal. Tel y fax. (462) 62 45 215, (462) 62 42 484. 2Institut National des Sciences Apliquées de Toulouse, France.
[email protected].
1
RESUMEN. En un bioreactor a membrana
(BAM)
la
suspensión
biológica
es
significativamente
diferente
a
aquella
proveniente de un sistema convencional de lodos
activados (SCLA). Estas diferencias resultan de
la técnica de separación y también de las
diferentes condiciones de funcionamiento, por
ejemplo, elevados tiempos de residencia celular
(Cicek et al., 2001; Rosenberger et al., 2002),
elevada concentración de biomasa, condiciones
hidrodinámicas específicas, etc. En este trabajo
un bioreactor a membrana fue estudiado con
respecto a las actividades microbiológicas y la
estructura de la biomasa. La habilidad del
modelo ASM1 (Henze et al., 1987) para describir
el proceso, las cinéticas autótrofas y heterótrofas
fue evaluada. La distribución de tamaño de los
agregados mostró macroflóculos de mayor
tamaño en el BAM. La constante de
semisaturación fue significativamente mayor en
el BAM sugiriendo una mayor limitación a la
transferencia del sustrato.
Palabras clave: Bioreactores a Membrana, Cinética
Bacteriana, Respirometría, Producción de Lodo.
INTRODUCCION
La mayor parte de los estudios referentes a la
simulación del funcionamiento de la etapa biológica
de los bioreactores a membrana (BAM) es llevada a
cabo con modelos del tipo ASM (Activated Sludge
Model) (Henze et al., 1987). Sin embargo, con
respecto al sistema convencional de lodos activados,
la sustitución del clarificador secundario por una
filtración por membrana genera seguramente
modificaciones en el medio biológico. En los
bioreactores a membrana (BAM) la separación agua
tratada-biomasa es independiente de las propiedades
de sedimentación de la biomasa (decantabilidad,
tamaño de los flóculos, edad del lodo, etc.). Durante
los diferentes periodos de funcionamiento del BAM
es posible observar la presencia de bacterias
filamentosas sin que éstas perjudiquen al proceso
(Rosenberger et al., 2000; Witzig et al., 2002). La
separación no juega más el rol selectivo frente a los
microorganismos, es decir, que las especies que
tienden a formar flóculos y sedimentar ya no son
privilegiadas. En los BAM, la retención completa de
la biomasa y el elevado tiempo de residencia celular
conducen a modificaciones importantes en la
biología del sistema (Witzig et al., 2002). Las
bacterias se enfrentan a condiciones de carencia en
las cuales las condiciones de aprovisionamiento del
sustrato por unidad de biomasa es escasa y los
mecanismos de muerte, hidrólisis, etc., se vuelven
predominantes (Rosenberger et al., 2000). Por lo
tanto, los modelos de simulación desarrollados para
los sistemas convencionales de lodos activados
pudieran no ser válidos para describir y predecir el
comportamiento de un BAM sobretodo cuando el
proceso funciona a elevados tiempos de residencia
celular.
METODOLOGIA
El bioreactor a membrana estuvo constituido de un
reactor biológico de un volumen de 16 L y de un
sistema de filtración patrocinado por la empresa
francesa Polymem S.A de C.V. El sistema de
filtración está constituido por membranas de
polisulfona de fibra hueca de diámetro externo 0,72
mm y una superficie filtrante 0,2 m2. El paquete de
fibras se encuentra en forma de U y están
directamente sumergidas en el tanque de aeración.
El permeado es aspirado del exterior hacia el
interior de la membrana con la ayuda de una bomba
peristáltica de un flujo de 1 l/h. El sistema fue
alimentado con agua residual urbana proveniente de
la Ciudad de Toulouse, Francia, con una DQO entre
335 y 395 mg/l. El tiempo de residencia hidráulico
del sistema fue de 16 h. Diferentes periodos de
funcionamiento fueron estudiados correspondientes
a diferentes tiempos de residencia celular: Periodo
1: 9,8 días; Periodo 2: 37,2 días; Periodo 3: 110 días
y Periodo 4: 53 días. La actividad respiratoria de
cada periodo fue obtenida a partir de análisis
respirométricos (Spérandio, 1998). Sustratos
específicos para los microorganismos autótrofos
(NH4Cl a 10 gN/l) y heterótrofos (sustrato estándar
a 100 g DQO/l) fueron utilizados como fuente de
nitrógeno y carbono respectivamente. Aliltiourea
fue utilizado como inhibidor selectivo de la
nitrificación. El programa GPS-X desarrollado por
Hydromatis Inc. (Québec) fue utilizado como
herramienta de simulación. El modelo ASM1
(Henze et al., 1987) fue utilizado como modelo
reaccional en este estudio. Los valores típicos del
modelo a 20ºC están reportados en la tabla 1.
Este estudio se interesa particularmente a la
simulación de la producción de lodo orgánico y
mineral, a las actividades heterótrofas y autótrofas
máximas y a las constantes de afinidad
particularmente de los microorganismos autótrofos.
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341
MEMORIAS EN EXTENSO
2) la biomasa heterótrofa (XBH):
Tabla 1. Valores típicos del modelo ASM1 a 20ºC
SIMBOLO
UNIDAD
VALOR
(2)
Donde YH es el coeficiente de conversión de la
biomasa heterótrofa, bH la tasa de deceso (d-1), θB el
tiempo de residencia celular (d-1) y fP es la fracción
de productos resultantes de la muerte celular.
3) los productos de la muerte celular (XP):
PARAMETROS ESTEQUIOMÉTRICOS
µH
Ks
KOH
bH
ηg
ηh
kH
KX
µA
KNH
KOA
bA
KgDQOformada/kgNoxidado
KgDQOformada/kgDQOoxidado
KgDQO/kgDQO
kgN/kgDQO
PARAMETROS CINÉTICOS
d-1
gDQO/m3
gO2/m3
d-1
0,24
0,67
0,08
0,086
6,0
20,0
0,20
0,62
0,8
0,4
3,0
0,03
0,80
1,0
0,4
0,04
kgDQO/kgDQO/día
d-1
gNH3-N/m3
gO2/m3
d-1
Producción de lodo y simulación con AMS1
Las medidas experimentales referentes a la
evolución de la concentración de los Sólidos
Suspendidos Volátiles del Licor Mixto (SSVLM)
fueron comparadas con la simulación dinámica
obtenida con el programa GPS-X utilizando el
modelo ASM1 (Activated Sludge Model No. 1).
Como lo muestra la figura 1 los datos
experimentales son bien representados por el
modelo, excepto cuando el tiempo de residencia
celular aumenta (> 100 días).
10
9
BAM
8
SSV, g/L)
7
ASM1
6
5
4
3
2
1
0
0
(3)
Como puede observarse en las ecuaciones 1 a 3, el
término acumulación de materia inerte (Xi)
proveniente del influente (agua residual a tratar)
parece preponderante a elevados tiempos de
residencia celular. Tomando este factor en cuenta, la
sensibilidad de las respuestas del modelo al
parámetro fXi (fracción inerte particulada de la
DQO del influente) fueron estudiadas. Sobre la
figura 2 aparecen las simulaciones de la evolución
de los SSVLM con tres diferentes valores de fXi (5,
10 y 15% de la DQO total).
10
SSV, g/L)
YA
YH
fP
iXB
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Tiempo de residencia celular (días)
Fig. 1. Evolución de la concentración de los Sólidos
Suspendidos Volátiles del Licor Mixto (SSVLM,
g/l) experimental (puntos negros) y simulada
utilizando el modelo ASM1 (línea continua) en
función del tiempo de residencia celular (días).
Influencia de la materia particulada inerte del
influente (Xi)
En régimen permanente, la producción neta de lodo
orgánico (Yobs) es la suma de la producción de
sólidos ligada a:
1) la acumulación de materia particulada inerte (Xi)
proveniente del agua residual a tratar:
YX i = f X i
(1)
9
BAM
8
fxi=0,05
7
fxi=0,10
6
fxi=0,15
5
4
3
2
1
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Tiempo de residencia (días)
Fig. 2. Simulación de los SSVLM (g/l) con tres
diferentes valores de Xi en el agua residual (5% línea gruesa, abajo-, 10% -línea delgada, en medio y
15% -línea intermedia, arriba-) en función del
tiempo de residencia celular (días).
Nuevamente se observa (figura 2) que los resultados
son bien representados por la simulación con los tres
valores de Xi sobretodo para tiempos de residencia
celular menores a 100 días. Cuando el tiempo de
residencia celular aumenta la concentración de
SSVLM es sobreestimada por el modelo sobretodo
para los valores extremos de Xi (5 y 15%). Para
cuando el valor de Xi es de 10% la simulación está
más próxima de los valores experimentales. Por lo
que una fracción particulada inerte del influente de
10% representa mejor la dinámica de los SSVLM
del BAM.
Los resultados obtenidos en las diferentes
simulaciones fueron confrontados con los resultados
del rendimiento de producción de lodos (Yobs)
obtenidos a partir de balances de materia sobre el
reactor, con el fin de validarlos. De la figura 3
podemos observar que fracción inerte de la DQO de
entrada, (fXi) de 10% representa bien los resultados
para un intervalo de tiempo de residencia celular
entre 30 y 60 días. Cuando el tiempo de residencia
celular aumenta los resultados experimentales
parecen ser mejor representados por la simulación
obtenida con una fracción de Xi menor (5%). De
manera paralela a tiempos de residencia celular
menores a 30 días los datos experimentales
concuerdan mejor con una fracción inerte de la
DCO de entrada de 15%. Estos resultados muestran
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342
claramente que la fracción de la DQO normalmente
conocida como inerte (Xi) proveniente del agua
residual a tratar y acumulada en el sistema,
evoluciona en función del tiempo de residencia
celular en un bioreactor a membrana, y que el
funcionamiento a tiempos de residencia celular
elevados probablemente favorece el ataque
biológico de esta fracción.
70
60
exp
ASM1
50
40
rN
MEMORIAS EN EXTENSO
30
20
10
0
0,45
0,4
50
Yobs (fxi=0,15)
0,3
100
150
200
250
300
350
400
450
Yobs (fxi=0,1)
0,35
Yobs
0
Yobs (fxi=0,05)
Fig. 4. Evolución de la actividad de degradación
autótrofa (rN, mgN/l.h) experimental (rombos) y
simulada con el modelo ASM1 (línea continua) en
EXP
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
500
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
450
180
400
350
300
rS
Fig. 3. Evolución del rendimiento de la producción
de lodo, Yobs (gSSVLM/gDQO) experimental
(rombos) y simulada con tres diferentes valores de
Xi en el agua residual (5% -triangulos-, 10% -línea
continua con cruces y 15% -cuadros-) en función del
tiempo de residencia celular (días).
250
exp
200
ASM1
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Nuestros resultados confirman la validez del modelo
ASM1 en la predicción de la producción de lodo
para intervalos de tiempo de residencia celular
limitados
y
particularmente
bajos.
El
funcionamiento del proceso biológico a tiempos de
residencia celular elevados (> 60 días) afecta
probablemente el grado de biodegradación de los
productos microbianos supuestos inertes (Xi), lo
cual no permite al modelo tal y como está concebido
actualmente de efectuar una predicción correcta de
la producción de lodo sobre el intervalo de
funcionamiento de un bioreactor a membrana.
Cinéticas y actividades bacterianas
En esta parte las medidas experimentales obtenidas
por respirometría fueron comparadas con la
simulación dinámica obtenida con el programa
GPS-X y aplicando el modelo ASM1. La
simulación dinámica de las velocidades de
degradación de sustrato es primordial para predecir
correctamente la evolución de la concentración
residual de sustrato (DQO o nitrógeno amoniacal), y
la dinámica de consumo de oxígeno. La predicción
de la respuesta del sistema biológico a una variación
de carga está totalmente ligada a la calidad de la
predicción de estas actividades máximas.
Las figuras 4 y 5 muestran la evolución de las
actividades de degradación autótrofa (rN) y
heterótrofa (rs) respectivamente experimentales y
simuladas con el modelo ASM1.
De las figuras 4 y 5 observamos que las actividades
máximas son sobreestimadas por el modelo. La
simulación de la actividad bacteriana se desprende
principalmente de tres parámetros cinéticos: la tasa
de crecimiento, la tasa de muerte y el rendimiento
de conversión de la biomasa; y de tres parámetros
de funcionamiento: el flujo de sustrato, el tiempo de
residencia hidráulico y el tiempo de residencia de
los microorganismos.
Fig. 5. Evolución de la actividad de degradación
heterótrofa (rs, mgDQO/l.h) experimental (rombos)
y simulada con el modelo ASM1 (línea continua) en
En régimen permanente, las velocidades máximas
de utilización del sustrato de la biomasa autótrofa y
heterótrofa (rN y rS respectivamente) son
proporcionales al producto entre la tasa de
crecimiento (µA para la biomasa autótrofa y µH para
la biomasa heterótrofa): y la concentración de
biomasa autótrofa (XBA) y heterótrofa activa (XBH):

1 
rN =  − i X BA − .µ A . X BA
YA 

 1 
.µ H . X BH
rs =  −
 YH 
(4)
(5)
Donde YA (kgDCOformada/kgNoxidado) y YH
(kgDCOformada/kgDCOoxidada) son los coeficientes de
conversión de la biomasa autótrofa y heterótrofa
respectivamente,
iXBA
es
un
parámetro
estequiométrico (kgN/kgDCO).
En base a balances de materia en régimen
permanente, la concentración de biomasa activa
autótrofa y heterótrofa (XBA y XBH) está ligada al
rendimiento de conversión de la biomasa (YA y YH),
al flujo de sustrato pero también y sobretodo al
tiempo de residencia celular (θB) y a la tasa de
deceso (bA para los autótrofos y bH para los
heterótrofos) como sigue (Metcalf & Eddy, 2003):
ISSN: 0187-3296
343
MEMORIAS EN EXTENSO
X BA =
(
)
YA S N e − S N s Qe
X BH =
crecimiento) seguida de una fase de estabilización
(figura 6). El aumento al inicio del Periodo 1
corresponde a un proceso de adaptación de la
biomasa
a
las
nuevas
condiciones
de
funcionamiento del bioreactor, particularmente,
tiempo de residencia celular, flujo de nitrógeno
nitrificable y la relación DQO/NTK del influente.
(6)
1

 + bA V
 θB

(
)
Y H S S e − S S s Qe (7)
 1


+ b H V
θ
 B

Donde Qe es el caudal de entrada, V es el volumen
del reactor y S representa la concentración de
sustrato a la entrada (subíndice e) y salida
(subíndice s).
Naturalmente en los modelos ASM, un grado de
complejidad suplementario interviene ya que los
flujos de sustrato no dependen solamente de las
concentraciones entrantes en el influente, sino
también de los productos de ciertas reacciones:
hidrólisis, lisis y amonificación.
Como ya se dijo, en régimen permanente, las
velocidades máximas de utilización del sustrato (rS y
rN) son proporcionales al producto entre la tasa de
crecimiento y la concentración de biomasa activa (µ,
X). Por otro lado, la concentración de biomasa
activa (XBA y XBH) según Metcalf & Eddy, 2003,
está ligada a la tasa de deceso (b) y al tiempo de
residencia celular (θB). Tomando en cuenta estas
consideraciones se realizaron simulaciones de la
velocidad máxima de utilización de sustrato de la
biomasa autótrofa modificando los valores típicos
del modelo ASM1 de la tasa de deceso (bA = 0,04 d1
) y de la tasa de crecimiento de la biomasa (µA =
0,8 d-1) por una tasa de crecimiento de la biomasa
menor (µA = 0,45 d-1) y una tasa de deceso mayor
(bA = 0,2 d-1).
La figura 6 nos muestra que la predicción de la
velocidad de utilización del sustrato de la biomasa
autótrofa, rN, simulada con una tasa de crecimiento
dos veces menor que la del modelo (µA = 0,45 d-1)
predice
satisfactoriamente
los
valores
experimentales durante el funcionamiento del BAM.
Constante de afinidad del sustrato
En esta última parte este estudio se interesa al
parámetro que permite caracterizar la actividad bajo
limitación de sustrato, la constante de afinidad, para
la biomasa autótrofa, KN.
Como ya se dijo, en el modelo ASM1, la velocidad
de degradación del sustrato de la biomasa
heterótrofa y autótrofa (rS y rN respectivamente) está
asociada al crecimiento celular por el rendimiento
de conversión (Y) pero igualmente a la constante de
afinidad según las ecuaciones 8 y 9:

S NH
1 
rN =  − i X BA − .µ A . X BA .
YA 
S NH + K N

 1
rs =  −
 YH

S
.µ H . X BH .
S + KS

(8)
(9)
Donde S representa la concentración de sustrato.
Comparando en la figura 7 la constante de afinidad
en el periodo de arranque del BAM y de un sistema
convencional de lodos activados funcionando bajo
las mismas condiciones de operación y en particular
a tiempos de residencia celular y concentración de
biomasa bajos (10 días y 1,5-2 gSSLM/l
respectivamente), se observa que la constante de
afinidad es aproximadamente dos veces más
pequeña en el BAM que en el sistema convencional
de lodos activados. Lo que indica que el BAM tiene
una afinidad menor por el sustrato.
0,35
0,30
0,25
KN
70
exp
60
mua = 0,45 j-1
50
0,20
0,15
BAM
0,10
ba = 0,2 j-1
SCLA
0,05
rN
40
0,00
30
0
20
10
20
30
40
50
10
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Fig. 6. Evolución de la velocidad de utilización del
sustrato de la biomasa autótrofa (rN mgN/l.h),
experimental (rombos) y simulada con una tasa de
crecimiento dos veces menor que la del modelo (µA
= 0,45 d-1) (línea delgada) y simulada con una tasa
de deceso igual a 0,2 d-1 (línea gruesa) en función
del tiempo de residencia celular (días).
Analizando particularmente la fase de arranque
(Periodo 1) del BAM en la figura 6, encontramos
que de acuerdo a los resultados experimentales el
perfil de rN muestra una fase dinámica (de
Fig. 7. Evolución de la constante de afinidad (KN,
mgN/l) para el BAM (línea con rombos) y el
sistema convencional de lodos activados (SCLA,
línea con cuadros) en la fase de arranque (Periodo 1)
en función del tiempo de residencia celular (días).
Una hipótesis para explicar este hecho es la
existencia de limitaciones ligadas al transporte, ya
que antes de alcanzar los sitios activos para ser
metabolizado, el sustrato debe, por difusión,
atravesar el flóculo formado por exopolímeros en
las cuales las colonias de microorganismos están
agregadas. Por consiguiente, entre menor es el
ISSN: 0187-3296
344
MEMORIAS EN EXTENSO
tamaño del flóculo el ambiente es más favorable a la
difusión de sustrato y viceversa.
Para corroborar esta hipótesis, se realizaron análisis
de repartición granulométrica en los dos sistemas y
se encontró que la población de flóculos expresada
en volumen del BAM está constituida
principalmente por macroflóculos (240 µm) de
tamaño más importante que aquellos encontrados en
el sistema convencional de lodos activados
(aproximadamente 160 µm).
8
7
MBR
BAM
6
Volume (%)
AS
SCLA
5
4
3
2
1
0
1
10
100
Particle size (µm)
1000
10000
Tamaño (µm)
Fig. 8. Repartición granulométrica del Bioreactor a
membrana (BAM) y del Sistema Convencional de
Lodos Activados (SCLA) para el periodo 1.
Por consiguiente, la diferencia en la constante de
afinidad puede ser atribuida a limitaciones
difusionales del sustrato más importantes en el
BAM debido al tamaño de los flóculos. Esta
limitación conduce a una reducción significativa en
la velocidad de eliminación de nitrógeno cuando la
concentración de sustrato es baja. Esta diferencia de
tamaño es inhabitual en los BAM que son
generalmente conocidos por romper los agregados
microbianos (Tardieu, 1997; Wisniewski et al.,
2000; Kim et al., 2001). Sin embrago en este estudio
el BAM funcionó a una baja concentración de
sólidos suspendidos del licor mixto (SSLM) (1,5-2
g/l) y con ausencia de bomba de recirculación y baja
intensidad de aireación lo que disminuye la
destrucción de los flóculos y conduce a tamaños
superiores de flóculos en las reparticiones en
volumen.
CONCLUSIONES
Nuestros resultados muestran la importancia de
considerar las relaciones entre la estructura de los
agregados, los fenómenos de transferencia y las
cinéticas biológicas desarrolladas en un bioreactor a
membrana. Estos factores son claves en el diseño y
optimización de los módulos de filtración y del
proceso biológico.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos al Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnología (CONACYT), a la Secretaría de
Educación Pública (SEP) y al gobierno francés
(SFERE) por el financiamiento y las facilidades
otorgadas para la realización de este trabajo.
BIBLIOGRAFIA
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ISSN: 0187-3296
345
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
EVOLUCIÓN DE LA CALIDAD DE LAS AGUAS DEL RÍO NEXAPA.
Amado E. Navarro
Universidad Tecnológica de Izúcar de Matamoros. . Prolongación Reforma 168, Barrio Santiago Mihuacán, Izúcar de
Matamoros, Pue., 2434363895, FAX 2434362313, [email protected].
Resumen
El control y evaluación de la calidad de las aguas del río
Nexapa se realizó mediante el muestreo y análisis en 11
estaciones ubicadas a lo largo de 80 km de su curso
superior. El río es fuertemente impactado por el trasvase
de aguas fuertemente contaminadas del río Atoyac para
satisfacer necesidades de riego. Las descargas de las
ciudades de Atlixco e Izúcar de Matamoros son vertidas
directamente a las aguas superficiales, contribuyendo al
empeoramiento de su calidad. La evolución del Indice
de Calidad del Agua muestra una tendencia negativa de
1995 al 2005.
Palabras clave: Río Nexapa, calidad del agua,
evolución, índice de calidad del agua.
INTRODUCCIÓN
El río Nexapa, nace en la falda oriental del Popocatépetl
a unos 20 km al norte de la ciudad de Atlixco. Es un río
de régimen permanente, alimentado en su porción alta
por los deshielos del volcán. Sobre su porción
occidental, recibe aportaciones del río Cantarranas y de
las barrancas La Leona y Cuescomate. A través del
canal de Portezuelo, llega un caudal aproximado de 4
m3/s de aguas trasvasadas del Atoyac. Después de la
ciudad de Izúcar de Matamoros recibe aportes de sus
afluentes, el río Epatlán o Atotonilco y el río Atila,
Ahuehueyo o Huitzilac. Aunque no se considera en
estado crítico, la calidad de sus aguas es preocupante
para sectores del gobierno y la sociedad civil (CNA
2002b, 2003, 2005).
La valoración de la calidad del agua puede ser
entendida como la evaluación de su naturaleza química,
física y biológica, en relación con la calidad natural, los
efectos humanos y usos posibles. Esta evaluación es una
materia difícil, en la que se discute cuales son los
mejores indicadores para evaluar el estado del agua. El
problemas reside fundamentalmente en la definición
que se haga del concepto "calidad del agua". Se puede
entender la calidad como la capacidad intrínseca que
tiene el agua para responder a los usos que se podrían
obtener de ella o como aquellas condiciones que deben
mantenerse en el agua para que ésta posea un
ecosistema equilibrado y que cumpla unos
determinados Objetivos de Calidad. Para saber en qué
condiciones se encuentra un río se analizan una serie de
parámetros
físicos,
químicos
y
biológicos,
comparándose posteriormente los mismos con unos
parámetros bien establecidos en normas nacionales o
aceptados internacionalmente, que nos indicarán la
calidad de esa agua para los distintos usos: para
consumo, para la vida acuática, para baño y actividades
recreativas, etc. Para hacer más simple la interpretación
de los datos de su monitoreo, es cada vez más frecuente
el uso de índices de calidad de agua, los cuales son
herramientas prácticas que reducen una gran cantidad
de parámetros a una expresión sencilla dentro de un
marco unificado. El índice puede ser representado por
un número, un rango, una descripción verbal, un
símbolo o incluso, un color (Fernández, 2004).
En el presente trabajo se aborda la evolución de la
calidad de las aguas del río desde 1995 hasta el 2005 en
base a datos de la red de monitoreo de la CNA y los
obtenidos en Proyectos de Investigación apoyados por
el Sistema de Investigación Regional Ignacio Zaragoza
(Navarro, 2000; Martínez et al, 2002).
MATERIAL Y MÉTODOS
Se tomaron muestras durante 22 campañas realizadas
entre el 11 de octubre del 2003 y el 18 de octubre del
2004 y en un muestreo semestral realizado el 13 de julio
del 2005, en 5 estaciones sobre el río Nexapa, desde
Los Molinos hasta Puctla. Además se utilizaron los
resultados de análisis proporcionados por la CNA
delegación Puebla, desde el año 1995 hasta el 2005 en
las estaciones que a tal efecto tiene sobre el río y los
resultados de los análisis realizados dentro de proyectos
anteriores de la UTIM (Navarro, 2000; Martínez et al,
2002). Las 11 estaciones consideradas, que abarcan 80
km del cauce del río, se indican en la figura 1.
Las aguas fueron muestreadas y preservadas conforme a
la Norma Internacional ISO (ISO 1994ª; 1994b). Los
parámetros físicos, químicos y microbiológicos fueron
evaluados de acuerdo a métodos establecidos en normas
mexicanas, de la USEPA y los Standard Methods
(Tabla 1). Como resumen de la calidad del agua se
utilizó el Indice de Calidad del Agua (ICA), calculado
el mismo como lo establece la CNA (CNA, 2002a).
El procesamiento estadístico y gráfico de la información
analítica se realizó con el programa STATISTICA
V5.1, tomando en cuenta algunas consideraciones sobre
el tratamiento de los datos experimentales aceptadas
internacionalmente (UNESCO, 1992). Durante los
trabajos de muestreo y análisis se realizaron blancos de
muestreo, blancos de reactivos, muestras fortificadas
con patrones y repetición de análisis sobre una misma
muestra. El coeficiente de variación estuvo por debajo
de un 5 %.
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346
MEMORIAS EN EXTENSO
Figura 1. Estaciones de muestreo.
Tabla 1. Relación de índices de calidad determinados.
Indice de calidad
Ab.
Método
Temperatura
T
pH
pH
Oxígeno disuelto
Od
Conductividad
Cond
Sólidos disueltos totales
SDT
Sól. suspendidos totales
SST
SM 2540C
Turbidez
Turb
SM 2130 B
Coliformes Totales
ColT
NOM-113-SSA1-1994
Crecimiento en placa
Filtración por membrana
Coliformes Fecales
ColF
Crecimiento en placa
Filtración por membrana
Tensioactivos aniónicos
SAAM
SM 5540
Fosfatos
PO4
SM 4500 P C
Nitritos
NO2
EPA 354.1
Nitratos
NO3
Merck Spectroquant 14773
Amonio
NH4
SM 4500 NH
Fenoles
ArOH
Spectroquant 14551
Sulfatos
SO4
NMX-AA-074-1981
Demanda Quim. O2
DQO
EPA 410.4
Demanda Bioquim. O2
DBO
SM 5210D
Dureza
Dur
Aquamerck 11104
Metales
Símbolo
EPA 7000B
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Un grupo de índices reflejan en ambos períodos del año
el impacto de las aguas del Atoyac en la estación 2 con
una disminución progresiva y un aumento más marcado
o no en la estación 6, teniendo valores menores en la
época de lluvia. En este grupo se incluyen: DBO, DQO,
NH4, PO4, SAAM y los coliformes fecales y totales. En
ocasiones en la época de lluvias los valores en las
Determinación
Por sensor
Potenciométrica
Electrométrica
Conductimétrica
Conductimétrica
Nefelométrica
Colorimétrica
Colorimétrica
Colorimétrica
Colorimétrica
Colorimétrica
Colorimétrica
Turbidimétrica
Colorimétrica
Respirométrico
Complexonométrica
Absorción Atómica
estaciones 2 y 3 se hacen similares influyendo, además
de la disminución lógica de la contaminación en la
época de lluvias, al parecer también que en las Fajanas
en esta época se hace sentir más el efecto de la ciudad
de Atlixco, al no utilizarse tan intensivamente para
riego las aguas del Cantarranas y las Barrancas en esa
época. En la figura 2 se ilustra este comportamiento con
la DBO.
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347
MEMORIAS EN EXTENSO
Figura 2. Variación de las medianas de la DBO en dependencia de la estación y época.
Otro grupo de índices también muestra en la época de
seca un máximo en la estación 2, pero en época de
lluvias tiene valores mayores, con un máximo o no en la
estación dos, reflejando el arrastre de contaminantes en
esta época. En este grupo se incluyen la turbidez, los
SST, los fenoles y los metales Cu, Zn Mn y Fe (figura
3).
Figura 3. Variación de las medianas de la concentración de Mn en dependencia de la estación y época.
Por otro lado, hay especies químicas, cuyo contenido al
parecer se relaciona con la afluencia al río del material
geoquímico que se encuentra a lo largo del cauce,
aumentando en la estación 2 y con aumento progresivo
hasta la estación 6, presentando valores menores en
época de lluvia por la dilución característica de esta
época. En este grupo se incluyen, como era de esperar:
Ca, Mg, Na, K, RAS, SO4, NO2 y NO3. En la figura 4 se
ilustra con el comportamiento de los sulfatos. Por
último hay dos índices que reflejan un comportamiento
diferente a los anteriores. La concentración de oxígeno
disuelto se comporta como una rotación en el eje x de la
DBO y el pH va disminuyendo a lo largo del curso del
río.
ISSN: 0187-3296
348
MEMORIAS EN EXTENSO
Figura 4. Variación de las medianas de la concentración de sulfatos en dependencia de la estación y época.
En la tabla 2 se muestra la estadística descriptiva del
ICA. En la figura 5 se muestra la gráfica de los valores
del ICA en las diferentes estaciones en función de la
fecha de análisis y en la figura 6 las gráficas de
Box&Whisker del ICA por estaciones y épocas.
El análisis de la tabla 2 y las figuras 5 y 6 permite
observar que:
• Los resultados generales de CNA resultan ligeramente
superiores a los de la UTIM (ambos resaltados en
negrita). Esto puede explicarse en parte porque en
estos últimos se incluyen los resultados de la estación
2 (impacto de las aguas contaminadas trasvasadas del
Atoyac), y que en los índices de CNA de 1995 hay
muchos datos de la estación 1, con un agua de nucha
mayor calidad. Esto se corrobora al analizar los datos
del 2003 a la fecha (subrayados), donde se observa
buena coincidencia (ver figura 2). La calidad del agua
no ha experimentado mejora, más bien ha disminuído,
como se observa en la figura 2 donde se ajustan todos
los datos obtenidos linealmente y utilizando mínimos
cuadrados.
• Los resultados de la época de estiaje, como era de
esperar, son claramente inferiores a los de la época de
lluvia (figura 2).
• La calidad del agua empeora fuertemente en la
estación 2 al impactar las aguas del Atoyac y se
observa en la figura 3, donde se ajustan las medianas
por mínimos cuadrados, el efecto de las descargas de
la ciudad de Izúcar. Las descargas de la ciudad de
Atlixco van directamente al río Cantarranas y a las
barrancas de la Leona y el Cuscomate. Dado que esta
agua se aprovechan intensivamente para riego, los
escurrimientos y afloramientos de agua que alimentan
estos cauces, ya son “filtrados” por el suelo y a las
confluencias de las mismas con el río llega agua con
mucha menor contaminación, como se pudo verificar
directamente en estos puntos, muestreados en los
estudios de las descargas de la ciudad de Atlixco.
• El ICA muestra una tendencia decreciente desde 1995
al 2005.
Resulta conveniente destacar que el río es prácticamente
secado por derivación de sus aguas para riego en Puctla
y después del Ingenio de Atencingo (estación 9 donde
se derivan para Lagunillas). Esto explica la variación de
la calidad de las aguas en las estaciones localizadas
despues de esos puntos (figura 10), pues, aunque el
cauce es el mismo, las aguas que fluyen son las
aportadas
por
manantiales,
afloramientos,
escurrimientos o corrientes de agua más limpias. Esta
práctica de agotar las aguas del río debe ser revisada,
pues a nuestro juicio no es correcta, al no tomar en
cuenta el caudal mínimo que debe conservar el río y los
intereses de la población que se localiza río debajo de
tales aprovechamientos.
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos muestran que la calidad de las
aguas del río Nexapa en el período de 1995 a 2005 tiene
una tendencia negativa. Esto indica la necesidad de
trabajar en dos direcciones fundamentales: La
instalación y puesta en marcha de las plantas de
tratamiento de los dos núcleos urbanos que aportan la
mayor cantidad de aguas residuales a las corrientes de
agua superficial, efímeras o perennes, incluyendo las
acequias de riego; Mejorar la gestión del agua de riego,
sobre todo mediante la introducción de sistemas
modernos más eficientes en el uso del agua por área, a
fin de tratar de disminuir los volúmenes de agua que se
extraen del río y garantizar un flujo mínimo del mismo
después
de
los
diversos
aprovechamientos.
Indiscutiblemente se necesita además de la intervención
ISSN: 0187-3296
349
MEMORIAS EN EXTENSO
pública lo que pudiera lograrse a través de comités
ciudadanos y representación en el Consejo de la
Subcuenca. Por último resultaría muy importante
acometer la elaboración de un plan para la restauración
del río.
Tabla 2. Estadística descriptiva del ICA.
N
Media
Mediana
Minimo
ICA gen
239
44.8
42.2
19.3
ICA lluvia
87
50.4
48.1
36.1
ICA seca
152
41.6
40.1
19.3
ICA gen CNA
74
50.4
48.4
27.0
ICA CNA2003
24
42.7
42.2
27.9
ICA lluvia CNA
27
55.5
54.7
39.9
ICA seca CNA
47
47.5
44.6
27.0
ICA gen UTIM
165
42.3
41.0
19.3
ICA UTIM2003
115
39.2
40.0
19.3
ICA lluvia UTIM
60
48.2
44.1
36.1
ICA seca UTIM
105
39.0
38.3
19.3
Por estaciones
ICA est1
44
50.1
46.9
33.3
ICA est2
28
35.1
36.8
19.3
ICA est3
48
43.4
43.0
27.0
ICA est4
5
45.8
46.2
34.2
ICA est5
28
42.6
41.4
26.1
ICA est6
48
39.9
38.1
25.7
ICA est7
4
57.0
58.8
39.6
ICA est8
5
55.4
57.7
35.7
ICA est9
16
47.0
49.8
29.0
ICA est10
4
56.1
51.8
43.8
ICA est11
9
69.0
70.8
46.2
Máximo
83.5
82.9
83.5
82.3
63.3
75.7
82.3
83.5
55.5
82.9
83.5
C. 25 %
37.2
41.6
34.8
42.2
36.0
47.3
38.5
36.7
35.7
40.8
33.3
C. 75%
50.7
56.6
46.2
59.2
47.6
62.0
51.4
46.2
43.2
51.1
43.1
D.Est.
12.3
11.2
11.7
12.9
9.6
10.0
13.5
11.2
7.7
11.0
9.8
81.7
69.2
62.5
62.4
64.3
62.0
70.8
82.3
73.0
76.9
83.5
41.4
26.5
38.5
35.8
37.6
34.8
48.5
42.0
36.4
44.6
59.5
56.8
41.8
48.7
50.2
46.8
43.8
65.5
59.5
52.4
67.5
82.3
11.3
11.4
8.0
11.5
7.6
7.9
12.9
18.1
12.5
15.3
14.9
Figura 5. Variación del ICA de 1995 al 2005.
AGRADECIMIENTOS
Se agradece el apoyo del Sistema Regional de
Investigación Ignacio Zaragoza del CONACyT en el
ISSN: 0187-3296
350
MEMORIAS EN EXTENSO
marco del Proyecto 20020803007, así como a las
autoridades municipales de Izúcar de Matamoros y los
Sistemas Operadores de Agua y Alcantarillado de
Izúcar de Matamoros y Atlixco.
Figura 6. Variación del ICA en las diferentes estaciones y períodos
BIBLIOGRAFÍA
CNA 2002a. CNA, Escala de clasificación de la calidad
del agua para usos específicos, según su
Indice de Calidad del Agua (ICA), Gerencia
de Saneamiento y Calidad del Agua, 2002.
CNA 2002b. Comisión Nacional del Agua,
Determinación De La Disponibilidad De
Agua En El Acuífero Atlixco-Izúcar De
Matamoros, Estado De Puebla, 30 de Abril de
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Martínez et al, 2002. Martínez C. Navarro A., Díaz M.,
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(Programa de Proyectos Integrales, Programa
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E120.1740/2000, 2000-2002.
Navarro, 2000. Navarro A., Informe final del Proyecto
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las aguas superficiales de la región de Izúcar
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Matamoros",
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ISSN: 0187-3296
351
MEMORIAS EN EXTENSO
CARACTERIZACIÓN POR SEM DE PARTÍCULAS ANTRÓPICAS
PM10 DE LA CIUDAD DE QUERÉTARO Y SU RELACIÓN CON
FUENTES CONTAMINANTES.
1
J.M. Gasca Tierrafría, 2A. Aragón Piña, 1A. Aranda Regalado.
1
Centro de Estudios Académicos sobre Contaminación Ambiental, Universidad Autónoma de Querétaro,
Centro Universitario Cerro de las Campanas S/N, Col. Las Campanas, Santiago de Querétaro, Qro. 76010.
2
Instituto de Metalurgia, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Sierra Leona 550, Col. Lomas 2ª
Secc. San Luis Potosí, S.L.P. 78210.
Tel/Fax: (444) 8254326, e-mail: [email protected]
RESUMEN. Se recolectaron un total de 100
muestras de Partículas Suspendidas Totales (PST)
en tres estaciones de monitoreo ubicadas en dos
zonas de la Ciudad de Querétaro (Zona Industrial y
Zona Centro), durante el periodo de Julio 2005Junio 2006, con el objetivo de caracterizar partículas
de tipo antrópico de la fracción respirable (PM10) y
asociar a las posibles fuentes contaminantes
predominantes, empleando como punto de
comparación estudios previos realizados a fuentes
fijas en la Ciudad de San Luis Potosí y Ciudad de
México. La técnica utilizada para la caracterización
fue la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM)
con un sistema acoplado de microanálisis de Energía
Dispersa (EDS). Estas técnicas en conjunto aportan
información fisicoquímica de las partículas de forma
individual (composición química, morfología y
tamaño). Se caracterizaron un total de 8077
partículas antrópicas para las dos zonas de estudio
en la Ciudad de Querétaro, teniendo especial énfasis
en aquellas que contuvieran elementos pesados o
carbón. Los resultados de la caracterización por
SEM revelaron partículas con características de tipo
antrópico, compuestas principalmente por Cu, C
elemental, Ba, Fe, Zn y Pb, de forma minoritaria Ni,
V, Sn, Ce, W, Zr, As, Sb, Mn, Hg, Bi, Ti, Sr, Se, Cr,
Cd y Mo. Estos tipos de partículas presentaron, en
su mayoría, formas esféricas. A grandes rasgos, se
lograron asociar varios tipos de partículas a posibles
fuentes emisoras, en donde se consideraron también
las direcciones de los vientos dominantes de la
Ciudad de Querétaro.
Palabras clave: SEM, PST, PM10, Material particulado
antrópico.
INTRODUCCIÓN
Las PST engloban a partículas de diferentes tamaños,
los tamaños de partículas que representan un interés
especial para la salud son las de diámetro aerodinámico
menor o igual a 10 µm, es decir las PM10, debido a que
por su tamaño pueden penetrar fácilmente al cuerpo
humano vía respiratoria y alojarse en diversas partes en
función de su tamaño (Chow, 1995; Raga et al., 2001).
Diversos estudios epidemiológicos han mostrado una
clara asociación entre concentraciones elevadas o
incrementos de PM10 con efectos adversos a la salud,
como son generación o agravación de enfermedades
respiratorias, cardiovasculares e incremento de la tasa
de mortalidad (Donaldson et al., 2000; Know et al.,
2002). La característica de las partículas que más se ha
estudiado es el tamaño de partícula. Diámetros de
partículas inferiores a 2.5 µm (PM2.5) son los más
dañinos a la salud (Seaton et al., 1995; Diociaiuti et al.,
2000; Utsunomiya et al., 2001), aunque si se
consideraran otras características como composición
química y sustancias adheridas a las partículas, el riesgo
sería probablemente mayor (Harrison et al., 2000;
Paoletti et al., 2003).
Estudios previos realizados en ciudades con una intensa
actividad industrial y de tránsito vehicular, revelaron
que éstas poseen una elevada concentración de PST en
el aire (Karue et al., 1992; Pastuszka et al., 1993;
Aragón et al., 2000; Raga et al., 2001). La Ciudad de
Querétaro ha tenido un crecimiento industrial
importante en los últimos años (SEDESU, 2005), lo que
ha dado lugar a una diversidad de sectores industriales
instalados en la ciudad (Tabla 1), de igual forma posee
un elevado tránsito vehicular local y de paso, que en el
año 2004 sumaron un total aproximado de 381,264
unidades (SEMARNAT, 2005). La sinergia de estas
actividades provoca un incremento en la contaminación
del aire respecto a partículas antrópicas. Tan solo en el
periodo Enero-Diciembre de 2005, cuatro de las siete
estaciones de monitoreo de PST sobrepasaron, en
algunos meses, el límite máximo permitido diario de
210 µg/m3, establecido por la Secretaría de Salud.
La contaminación del aire respecto a partículas en la
Ciudad de Querétaro, se evalúa mediante el monitoreo
de los niveles de PST. El sistema actual de monitoreo
cuenta con siete estaciones ubicadas en diferentes zonas
de la ciudad. Con la información recabada en estos
monitoreos, se han realizado estudios gravimétricos y
de composición química global de las PST. Sin
embargo, no se ha realizado ningún estudio de
caracterización de partículas de polvo atmosférico. Los
estudios de caracterización de partículas proporcionan
información acerca de la composición química,
morfología y tamaño de las partículas de forma
individual. Con esta información es posible determinar
el posible origen de las mismas.
ISSN: 0187-3296
351
MEMORIAS EN EXTENSO
Tabla 1. Principales Sectores Industriales de la
Sectores Industriales
% del total
Metal-Mecánica y Autopartes
27.2
Servicios Industriales
16.1
Química, Caucho y Plásticos
15.7
Papel, Imprentas y Editoriales
6.8
Alimentos, Bebidas y Tabaco
6.8
Servicios Generales
6.2
Metal Básica
5.5
Eléctrica y Electrónica
5.5
Textiles y Ropa
3.6
El objetivo de este estudio es determinar las
características de composición química, morfología y
tamaño de las partículas antrópicas PM10, en la Zona
Industrial y la Zona Centro de la Ciudad de Querétaro,
para así establecer asociaciones con las posibles fuentes
emisoras de partículas antrópicas, mediante una
clasificación general previa en función de las
características fisicoquímicas de las partículas (Van et
al., 1989; Miggon et al., 1990, Aragón et al., 2000).
Con base en esto, se pueden tomar acciones en cuanto al
control de la emisión de partículas originadas por
fuentes antrópicas.
La técnica a emplear para la caracterización de las
partículas antrópicas es la microscopía electrónica de
barrido (SEM) con sistema de microanálisis por energía
dispersa acoplado (EDS) (Aragón et al., 2000; Paoletti
et al., 2001; Utsunomiya et al., 2001; Moreno et al.,
2003).
MATERIAL Y MÉTODOS
El periodo de estudio fue de Julio de 2005 a Junio de
2006, se utilizó la red manual de monitoreo de la
calidad del aire de la Ciudad de Querétaro para la
obtención de las muestras de PST, la cual consta de
siete estaciones ubicadas a lo largo de la ciudad (Figura
1). Se consideraron tres estaciones de monitoreo para
las dos zonas de estudio, las estaciones (1) Félix Osores
y (2) CONALEP que se localizan en la Zona Industrial,
y la estación (5) Cudec, que se localiza en la Zona
Centro de la ciudad. Para este estudio se consideran las
direcciones de los vientos dominantes que se muestran
en la Figura 2. Se utilizó la metodología descrita en la
norma NOM-035-SEMARNAT-1993 para la obtención
de las muestras de PST. Se utilizaron equipos de
muestreo de
Alto-Volumen Graseby en las tres
estaciones de monitoreo consideradas. Estos equipos
utilizan un motor de succión de aire calibrado a un flujo
de 1 m3/min, los equipos operaron durante 24 horas
continuas cada 8 días. Se utilizaron filtros de fibra de
vidrio (99% de eficiencia en colección de partículas
mayores a 0.3 µm), los cuales fueron sometidos a un
periodo de aclimatación de 24 horas (25°C y <50% de
humedad relativa) antes y después del muestreo
(Aragón et al., 2000), para así obtener el peso de los
filtros.
Figura 1. Red manual de monitoreo de PST de la
Posteriormente se utilizó ¼ del filtro en donde las
partículas retenidas fueron arrastradas del filtro con
alcohol etílico mediante una pipeta. Las partículas
resuspendidas en alcohol se colocaron en viales
eppendorf, mediante una pipeta pasteur, en donde
sedimentaron, para luego evaporar y secar las partículas
en un horno a una temperatura de 30°C durante 12 hr.
Una vez evaporado el alcohol, se realizó un montaje
directo para cada muestra sobre un portamuestra de
aluminio, previamente cubierto con una película con
carbón conductor y adhesivo en ambas caras, para ser
fijada al portamuestra y para fijar las partículas en la
superficie. El montaje directo tiene la finalidad de no
alterar la morfología de las partículas. Finalmente las
partículas se recubrieron con carbón mediante un
equipo Spi-Carbon Coater, esto con la finalidad de dar
conductividad a las muestras. Se utilizó un Microscopio
Electrónico de Barrido de la marca Phillips Modelo
XL30 con un sistema acoplado de microanálisis por
Energía Dispersa marca EDAX modelo DX4. Se
utilizaron Detectores de electrones secundarios y
retrodispersados para la obtención de las micrografías.
Las condiciones para la obtención de los espectros
fueron 20 kV, tiempo de adquisición de 60 s, tiempo
ISSN: 0187-3296
352
MEMORIAS EN EXTENSO
muerto entre 20 y 30%, así como 2000 cuentas por
segundo.
La clasificación de las partículas analizadas fue en base
a sus características fisicoquímicas, comenzando por la
composición química, seguida de la morfología y
tamaño (Van et al., 1989; Miggon et al., 1990, Aragón
et al., 2000).
Las asociaciones a posibles fuentes emisoras se
efectuaron teniendo como base estudios previos
disponibles y realizados en la Ciudad de San Luis
Potosí (Aragón et al., 2000; Campos, 2005) y Ciudad de
México (Labrada, 2006), considerando para esto, la
similitud y relación encontrada en lo que respecta a
características de composición química, morfología y
tamaño, entre las partículas atmosféricas antrópicas y
las partículas emitidas por fuentes fijas específicas, lo
cual se aplicó en este trabajo a la Ciudad de Querétaro.
Figura 2. Rosas de vientos años 2004 y 2005, Zona
Industrial.
RESULTADOS
Se obtuvieron un total de 100 muestras de PST para las
dos zonas de estudio (Zona Industrial y Zona Centro) de
la Ciudad de Querétaro. Cada una de estas muestras fue
analizada por SEM-EDS y se obtuvieron datos de
composición química, morfología y tamaño, de aquellas
partículas con características de tipo antrópico
solamente, las cuales pueden contener metales pesados
o carbón. Se analizaron un total de 8077 partículas
antrópicas correspondientes mayoritariamente a la
fracción PM10. Posteriormente a la obtención de estos
datos, se realizó una clasificación de los mismos,
considerando la composición química como primer
elemento de clasificación, seguido de la morfología y
tamaño de partícula. Con éstas características se
establecieron posibles asociaciones que sugieren el
origen de las partículas. La clasificación de las
partículas de las Zonas Industrial y Centro se muestra
en las Tablas 2 y 3 respectivamente. Las distribuciones
de tamaño de partículas se muestran en las Tablas 4 y 5,
para las Zonas Industrial y Centro respectivamente.
DISCUSIÓN
Las tres estaciones de monitoreo de PST sobrepasaron
el límite máximo permitido de 210 µg/m3, en diferentes
días de los meses Enero, Febrero y Marzo de 2006, esto
debido a que son meses pertenecientes a la estación
seca. Las precipitaciones pluviales provocan el lavado
troposférico, el cual en este caso, conduce a una
disminución de los niveles de PST.
A continuación se describen los principales tipos de
partículas atmosféricas antrópicas de las Zonas
Industrial y Centro, sus tipos de morfologías y posible
procedencia.
Partículas ricas en Cu. Las partículas de cobre
representan el grupo más abundante con 33.3% del total
de partículas antrópicas analizadas en la Zona
Industrial, y el 19.4% para la Zona Centro.
Principalmente se identificaron partículas de covelita
(CuS) de morfología laminar (Figura 3a), la covelita se
considera antrópica en este estudio debido a su
abundancia relativa anormal en el aire. Se encontró
cobre metálico (Figura 3b), así como asociado a
elementos como Ni, S, y Cl (de morfología esférica). En
general, este tipo de partículas se asocia a industrias
dedicadas a la fundición de bronce y aluminio, así como
las dedicadas a la fabricación de circuitos eléctricos
(Campos, 2005).
Partículas ricas en Carbón elemental. Representan el
21.4% del total de partículas antrópicas de la Zona
Industrial, y el 28.5% para la Zona Centro. Se
identificaron principalmente partículas de C-S con
trazas de V-Ni (Figura 3c), de morfología esferoidal
porosa, este tipo de partículas se asocia a la quema de
combustóleo (Aragón et al., 2000). Además se
identificó otra morfología de partículas de carbón
elemental (Figura 3d).
Partículas ricas en Ba. Representan el 13.7% del total
de partículas antrópicas de la Zona Industrial, y el
11.7% para la Zona Centro. Abundan las partículas de
Barita (BaSO4), la cual presenta clivajes y ángulos
definidos, característicos de esta fase mineral (Figura
3e). La barita se considera antrópica debido a su
abundancia relativa anormal en el aire. En ocasiones el
elemento Sr se encontró en solución sólida desplazando
al Ba. La presencia de la barita en el aire se asocia a
industrias del vidrio y pigmentos (Campos, 2005).
ISSN: 0187-3296
353
MEMORIAS EN EXTENSO
Partículas ricas en Fe. Representan el 12.0% del total
de partículas antrópicas de la Zona Industrial, y el
26.8% para la Zona Centro. Se identificaron
principalmente partículas de óxido de hierro (Figura 3f),
de igual forma óxidos de hierro asociado a Cr y Ni
(Figura 3g), ambos de morfología esférica. Este tipo de
Tabla 2. Partículas identificadas en la Zona Industrial.
GRUPO DE
PARTÍCULAS*
Partículas ricas
en Cu
33.3%
Partículas ricas
en C elemental
21.4%
Partículas ricas
en Ba
13.7%
ELEMENTOS
ASOCIADOS
----Ni
S
Cl
--------Zn
S
Pb-Sn-O
S-V-Ni
-----
MORFOLOGÍA
ORIGEN
Esférica
Esférica
Esférica
Esférica
Dendrítico
Irregular
Irregular
Estructura laminar
Irregular
Esférica porosa
Aglomerados esféricos
Antrópico
Antrópico
Antrópico
Antrópico
Mineral
Antrópico
Antrópico
Mineral (CuS)
Antrópico
Antrópico
Antrópico
S-O
S-O
Mineral
Esférica
Mineral (BaSO4)
Antrópico
C-O
Mineral
-----
Esférica
PARTÍCULAS % DEL
ANALIZADAS TOTAL
745
12.4
163
2.7
144
2.4
1
0.0
42
0.7
75
1.2
47
0.8
768
12.8
17
0.3
1240
20.6
46
0.8
813
5
13.5
0.1
Mineral (BaCO3)
8
0.1
Antrópico
68
1.1
6.0
O
Esférica
Antrópico
362
Partículas ricas
Cr-Ni-O
Esférica
Antrópico
169
2.8
en Fe
Zn-O
Esférica
Antrópico
6
0.1
12.0%
-----
Irregular
Antrópico
95
1.6
0.2
Partículas ricas
en Zn
10.2%
O
Irregular
Antrópico
15
Cr-Ni-O
Irregular
Antrópico
10
0.2
O
O
O
O
Redondeadas
Agregados aciculares
Esférica
Esférica
Antrópico
Antrópico
Antrópico
Antrópico
251
211
152
4
4.2
3.5
2.5
0.1
S-O
Esférica
Antrópico
2
0.0
Cu-Fe-O
Esférica
Antrópico
1
0.0
S
Irregular
Antrópico
160
2.7
Partículas ricas
O
Irregular
Antrópico
111
1.8
en Pb
S-Sn-Sb-Cu-Fe-O
Irregular
Antrópico
58
1.0
6.8%
S-O
Irregular
Antrópico
33
0.5
S
Mineral
Mineral (PbS)
19
0.3
-----
Irregular
Antrópico
10
0.2
O
Cr-O
Facetada
Antrópico
Antrópico
6
6
0.1
0.1
-----
Cúbica
Antrópico
1
0.0
Cu
Esférica
Antrópico
26
0.4
Partículas ricas
-----
Esférica
Antrópico
12
0.2
en Ni
0.7%
----Cu
Irregular
Irregular
Antrópico
Antrópico
6
1
0.1
0.0
*Solo los grupos predominantes
ISSN: 0187-3296
354
MEMORIAS EN EXTENSO
Tabla 3. Partículas identificadas en la Zona Centro.
GRUPO DE
ELEMENTOS
PARTÍCULAS*
ASOCIADOS
MORFOLOGÍA
Partículas ricas
S-V-Ni
Esférica porosa
en C elemental
-----
-----
Esférica
ORIGEN
PARTÍCULAS
% DEL
ANALIZADAS
TOTAL
Antrópico
584
28.4
Antrópico
2
0.1
Antrópico
56
2.7
12.7
28.5%
O
Esférica
Antrópico
262
Partículas ricas
Cr-Ni-O
Esférica
Antrópico
65
3.2
en Fe
Zn-O
Esférica
Antrópico
8
0.4
26.8%
-----
Irregular
Antrópico
85
4.1
O
Irregular
Antrópico
47
2.3
Cr-Ni-O
Irregular
Antrópico
28
1.4
-----
Esférica
Antrópico
175
8.5
Ni
Esférica
Antrópico
68
3.3
Partículas ricas
S
Esférica
Antrópico
2
0.1
en Cu
-----
Dendrítico
Mineral
4
0.2
19.4%
-----
Irregular
Antrópico
23
1.1
Zn
Irregular
Antrópico
24
1.2
S
Estructura laminar
Mineral (CuS)
102
5.0
Partículas ricas
S-O
Mineral
Mineral (BaSO4)
238
11.6
en Ba
C-O
Mineral
Mineral (BaCO3)
2
0.1
11.7%
O
Esférica
Antrópico
4
0.2
Cu-Fe-O
Esférica
Antrópico
1
0.0
S
Irregular
Antrópico
19
0.9
Partículas ricas
O
Irregular
Antrópico
51
2.5
en Pb
S-Sn-Sb-Cu-Fe-O
Irregular
Antrópico
8
0.4
5.7%
S-O
Irregular
Antrópico
11
0.5
S
Mineral
Mineral (PbS)
11
0.5
O
Facetada
Antrópico
4
0.2
Cr-O
Antrópico
11
0.5
Partículas ricas
O
Redondeadas
Antrópico
52
2.5
en Zn
O
Antrópico
14
0.7
4.4%
O
Esférica
Antrópico
25
1.2
Partículas ricas
Cu
Esférica
Antrópico
15
0.7
en Ni
-----
Esférica
Antrópico
7
0.3
1.1%
-----
Irregular
Antrópico
2
0.1
ISSN: 0187-3296
355
MEMORIAS EN EXTENSO
Tabla 4. Distribución de tamaño de partículas de la Zona Industrial.
GRUPO DE
ELEMENTOS
PARTÍCULAS*
ASOCIADOS
MORFOLOGÍA
≤ 2.5µ
µm
> 2.5µ
µm
≤ 5µ
µm
> 5µ
µm
>10µ
µm
≤ 10µ
µm
-----
Esférica
65.2
23.2
10.2
1.3
Ni
Esférica
38.0
49.1
10.4
2.5
S
Esférica
79.9
15.3
4.9
0.0
Cl
Esférica
0.0
100.0
0.0
0.0
-----
Dendrítico
57.1
33.3
9.5
0.0
-----
Irregular
42.7
22.7
18.7
16.0
Zn
Irregular
17.0
27.7
25.5
29.8
S
Estructura laminar
76.4
16.3
6.5
0.8
Pb-Sn-O
Irregular
94.1
0.0
0.0
5.9
Partículas ricas
S-V-Ni
Esférica porosa
0.0
0.0
1.0
99.0
En C elemental
-----
78.3
17.4
4.3
0.0
Partículas ricas
S-O
Mineral
36.7
24.7
25.7
12.9
Partículas ricas
en Cu
en Ba
S-O
Esférica
80.0
20.0
0.0
0.0
C-O
Mineral
12.5
0.0
37.5
50.0
-----
Esférica
33.8
22.1
33.8
10.3
O
Esférica
15.7
19.6
39.2
25.4
Partículas ricas
Cr-Ni-O
Esférica
17.8
36.1
28.4
17.8
en Fe
Zn-O
Esférica
33.3
33.3
33.3
0.0
-----
Irregular
2.1
18.9
27.4
51.6
O
Irregular
6.7
6.7
26.7
60.0
Cr-Ni-O
Irregular
20.0
20.0
20.0
40.0
Partículas ricas
O
Irregular
90.4
4.8
1.2
3.6
en Zn
O
77.3
7.6
8.5
6.6
O
Esférica
96.1
2.6
0.7
0.7
25.0
O
Esférica
75.0
0.0
0.0
S-O
Esférica
100.0
0.0
0.0
0.0
Cu-Fe-O
Esférica
0.0
0.0
100.0
0.0
S
Irregular
76.9
21.3
1.9
0.0
Partículas ricas
O
Irregular
70.3
22.5
6.3
0.9
en Pb
S-Sn-Sb-Cu-Fe-O
Irregular
74.1
24.1
1.7
0.0
S-O
Irregular
60.6
30.3
9.1
0.0
S
Mineral
26.3
42.1
31.6
0.0
-----
Irregular
40.0
30.0
30.0
0.0
O
Facetada
50.0
16.7
33.3
0.0
Cr-O
50.0
16.7
16.7
16.7
-----
Cúbica
0.0
100.0
0.0
0.0
Cu
Esférica
42.3
46.2
7.7
3.8
Partículas ricas
-----
Esférica
41.7
41.7
16.7
0.0
en Ni
-----
Irregular
16.7
66.7
0.0
16.7
Irregular
0.0
0.0
100.0
0.0
Cu
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356
MEMORIAS EN EXTENSO
Tabla 5. Distribución de tamaño de partículas de la Zona Centro.
GRUPO DE
ELEMENTOS
MORFOLOGÍA
≤ 2.5µ
µm
> 2.5µ
µm
≤ 5µ
µm
> 5µ
µm
>10µ
µm
≤ 10µ
µm
PARTÍCULAS*
ASOCIADOS
Partículas ricas
S-V-Ni
Esférica porosa
0.0
0.3
0.3
99.3
en C elemental
-----
0.0
100.0
0.0
0.0
-----
Esférica
50.0
17.9
25.0
7.1
21.8
O
Esférica
24.8
19.5
34.0
Partículas ricas
Cr-Ni-O
Esférica
26.2
36.9
29.2
7.7
en Fe
Zn-O
Esférica
75.0
12.5
12.5
0.0
Partículas ricas
en Cu
-----
Irregular
2.4
12.9
25.9
58.8
O
Irregular
19.1
12.8
19.1
48.9
Cr-Ni-O
Irregular
10.7
39.3
28.6
21.4
-----
Esférica
56.6
30.3
10.3
2.9
Ni
Esférica
45.6
35.3
16.2
2.9
S
Esférica
100.0
0.0
0.0
0.0
-----
Dendrítico
0.0
100.0
0.0
0.0
-----
Irregular
30.4
39.1
21.7
8.7
45.8
Zn
Irregular
8.3
8.3
37.5
S
Estructura laminar
85.3
9.8
2.9
2.0
Partículas ricas
S-O
Mineral
50.8
17.6
14.3
17.2
en Ba
C-O
Mineral
0.0
50.0
50.0
0.0
O
Esférica
100.0
0.0
0.0
0.0
Cu-Fe-O
Esférica
0.0
100.0
0.0
0.0
S
Irregular
78.9
5.3
10.5
5.3
Partículas ricas
O
Irregular
70.6
11.8
17.6
0.0
en Pb
S-Sn-Sb-Cu-Fe-O
Irregular
75.0
25.0
0.0
0.0
S-O
Irregular
63.6
9.1
0.0
27.3
S
Mineral
45.5
45.5
9.1
0.0
O
Facetada
75.0
25.0
0.0
0.0
0.0
Cr-O
72.7
27.3
0.0
Partículas ricas
O
Irregular
94.2
0.0
1.9
3.8
en Zn
O
78.6
14.3
7.1
0.0
O
Esférica
92.0
0.0
4.0
4.0
Cu
Esférica
46.7
40.0
13.3
0.0
Partículas ricas
-----
Esférica
57.1
42.9
0.0
0.0
en Ni
-----
Irregular
0.0
0.0
50.0
50.0
partículas se asocia a industrias acereras y aquellas que
contemplen procesos de soldadura y pailería (Campos,
2005). De forma minoritaria se encontraron partículas
de Fe metálico, óxidos de hierro y óxidos de hierro
asociado a Cr y Ni, todos de morfología irregular, este
tipo de partículas se asocian al desgaste de piezas
metálicas. Este último tipo de partículas fue más
abundante en la Zona Centro, probablemente por el
desgaste mecánico de autopartes.
Partículas ricas en Zn. Representan el 10.2% del total
de partículas antrópicas de la Zona Industrial, y el 4.4%
para la Zona Centro. Se identificaron principalmente
partículas de óxido de zinc de morfología redondeada,
así como aciculares (Figuras 3h, 3i y 3j), las cuales se
asocian a industrias de pinturas y pigmentos textiles. De
forma minoritaria se identificó óxido de zinc esférico, el
cual se asocia a industrias metálicas básicas (Labrada,
2006).
ISSN: 0187-3296
357
MEMORIAS EN EXTENSO
Figura 3. Partículas atmosféricas antrópicas identificadas en la Ciudad de Querétaro. a) Covelita (CuS). b) Cobre
metálico. c) Carbón asociado a S, con trazas de V y Ni. d) Carbón elemental. e) Barita (BaSO4). f) Óxido de hierro.
g) Óxido de hierro asociado a Cr y Ni. h), i), j) Óxido de zinc. k) Cromato de plomo (PbCrO4). l) Óxido de Plomo.
Partículas ricas en Pb. Representan el 6.8% del total
de partículas antrópicas de la Zona Industrial, y el 5.7%
para la Zona Centro. Se identificaron principalmente
partículas de sulfuro y óxido de plomo de morfología
irregular. En forma minoritaria se identificaron óxido y
sulfato de plomo (de morfología esférica e irregular),
así como cromato de plomo de morfología acicular
(Figura 3k), y óxido de plomo en forma de partículas
facetadas (Figura 3l). Los sulfuros y óxidos de plomo
de morfología irregular se asocian a las emisiones
fugitivas de las industrias metálicas básicas y
fundidoras, así como al desgaste de frenos, llantas y a
las emisiones vehiculares de motores a diesel y gasolina
(Schauer et al., 2006). El PbCrO4 (acicular) se asocia a
la industria automotriz, ya que se encuentra presente en
pigmentos para el recubrimiento de automóviles, así
como en las líneas amarillas que se utilizan para las
líneas de tránsito (Watkins et al., 2001).
Como se muestra en la Tabla 3, la Zona Centro presenta
los mismos tipos de partículas atmosféricas antrópicas
observadas en la Zona Industrial. Esto indica que la
Zona Industrial afecta directamente a la Zona Centro
con partículas atmosféricas antrópicas de Cu, carbón
elemental, Ba, Fe, Zn, y Ni mayoritariamente. Lo
anterior se argumenta tomando como referencia las
rosas de vientos de los años 2004 y 2005 (Figura 2),
donde se observa que la dirección predominante de los
vientos es dirección Sureste, es decir en dirección a la
Zona Centro de la Ciudad de Querétaro. Además, las
similitudes entre las características fisicoquímicas de las
partículas de las Zonas Industrial y Centro, así como la
gran mayoría de las distribuciones de tamaños de
partícula (Tablas 4 y 5), coinciden de forma
contundente.
La gran mayoría de las distribuciones de tamaño de
partículas de cobre, zinc y plomo de las Zonas
ISSN: 0187-3296
358
MEMORIAS EN EXTENSO
Industrial y Centro, presentan a más del 50% de
partículas dentro de la fracción fina (PM2.5). Este tipo
de partículas puede implicar severos daños a la salud
(Seaton et al., 1995; Diociaiuti et al., 2000; Utsunomiya
et al., 2001). El resto de las partículas, con excepción de
las partículas de C-S asociado a V-Ni, presentan una
distribución de tamaños mayoritaria en la fracción
gruesa (PM2.5-10). La exposición a este tipo de partículas
implica de igual forma daños en la salud (Castillejos et
al., 2000; Donaldson et al., 2000; Know et al., 2002).
Ahora, debido a que las PM2.5 y PM2.5-10 contienen
elementos pesados, el riesgo de daño a la salud es
probablemente mayor (Harrison et al., 2000; Paoletti et
al., 2003).
CONCLUSIONES
La microscopía electrónica de barrido (SEM) equipada
con sistema de microanálisis de energía dispersa (EDS),
resulta útil para determinar las características
fisicoquímicas (composición química, morfología y
tamaño) del polvo atmosférico, información necesaria
para establecer asociaciones con posibles fuentes
emisoras de contaminación.
La Zona Industrial de la Ciudad de Querétaro presenta
contaminación por partículas antrópicas PM10
compuestas principalmente por cobre, carbón elemental,
bario, hierro, zinc, plomo y níquel. Esta contaminación
por partículas afecta de forma directa a la Zona Centro
de la ciudad, debido a la acción de los vientos
dominantes.
Los resultados revelan que los sectores que tienen una
mayor influencia en la contaminación del aire de la
Ciudad de Querétaro son los sectores Metal-mecánico y
autopartes; Química, caucho y plásticos; Metal básica y
Eléctrico-Electrónico.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos al Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnología (CONACyT), por la Beca No. 188908, así
como a la Secretaría de Desarrollo Sustentable
(SEDESU) del Estado de Querétaro, por el acceso a
datos meteorológicos.
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359
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resources board, August.
ISSN: 0187-3296
360
MEMORIAS EN EXTENSO
CARACTERIZACIÓN AMBIENTAL DE UN SITIO CONTAMINADO
CON BIFENILOS POLICLORADOS EN ALPUYECA, MORELOS
A. Ramírez-Ramirez1, R. Castro-Paez1, A. Monrroy-Ata1, C. Izcapa-Treviño2, R. Rodríguez-Vázquez2,
M. Gayosso3, G. Cruz-Jiménez4, C. Flores-Hernández4, D. Hernández-Castillo4*
FES-Zaragoza1., Cinvestav-IPN2., Instituto de Tecnológico de Tulancingo3., Universidad Guanajuato4
Juárez No. 77, Zona Centro, Guanajuato Gto., *Correo Electrónico [email protected]
RESUMEN. Se presenta una evaluación de un sitio
contaminado con bifenilos policlorados (PBCs) en el
pueblo de Alpuyeca Morelos en el cual se determinó el
grado de contaminación por el monitoreo de suelo,
sedimento y agua subterránea del sitio así como en la
flora y la fauna asociada al zona con el propósito de
elaborar el diagnóstico de la problemática ambiental.
Los resultados analíticos realizados por cromatografía
de gases/masas mostraron un rango de contaminación
del suelo que va desde 4 a 6,578 mg/kg, valores que
sobre pasan el limite máximo permisible de 25 mg/kg
para suelos industriales contaminados con BPCs de la
norma NOM-ECOL-133-2000.
Palabras clave: Bifenilos policlorados, contaminación,
impacto y riesgo ambiental.
INTRODUCCION
En el pueblo de Alpuyeca, del municipio de Xilotepec
en estado de Morelos, existe un sitio contaminado con
Bifenilos Policlorados (BPCs) en una planta industrial
la cual, en el pasado fue una fosa de disposición final de
la merma de producción de capacitores impregnados
con BPCs que, a través del tiempo y por la acción de los
intemperismos atmosféricos, han quedado al
descubierto provocando la oxidación de los capacitores
con la correspondiente liberación del contaminante al
suelo. A escasos 60 metros del sitio pasa un pequeño
arroyo cuyas paredes han sido revestidas de concreto
para forma una acequia que desemboca en río Apatlaco.
En la zona, existen gran cantidad de liebres, aves,
insectos, pequeños reptiles y gran variedad de
vegetación las cuales, se presume que están siendo
afectados por la contaminación del sitio. Por todo lo
anterior, en el presente estudio se realizó un diagnóstico
del riesgo que representa para la salud pública y medio
ambiente la disposición inadecuada de capacitores
impregnados con BPCs. La importancia del tema, radica
en que el estudio permite establecer las bases para la
toma de decisiones para la remediación del sitio.
METODOLOGIA
Se seleccionaron tres sitios de muestreo con en base a la
mayor probabilidad de producir impactos negativos
sobre la calidad de agua tanto superficial como
subterránea, suelo, flora, fauna y salud de la población
de la localidad aledaña siguiendo los criterios
establecidos por Díaz (1998); Escolero (1997). La zona
1 “foco de contaminación,” es la fosa donde fueron
enterrados los capacitores; la zona 2, es el área
comprendida a partir del extremo inferior del foco de
contaminación y hasta una valla metálica que delimita
la colindancia del terreno y la zona 3 es la constituida
por la zona circundante de la acequia, un venero y el
río. Se realizaron 51 muestras de suelos y sedimentos y
agua del río en las tres zonas con un equipo nucleador a
15 cm de profundidad siguiendo un criterio totalmente
al azar para que el muestro fuese estadísticamente
representativo. La toma de muestras se realizó
siguiendo los métodos estandarizados de extracción de
muestras de acuerdo a lo establecido por Izcapa (2201).
Se tomaron 2 muestras más en un sitio testigo. La
caracterización cuantitativa y cualitativa de BPCs fue
realzada por CG/MS con un equipo Perkin Elmer
Autosystem modelo N610-0433 siguiendo la
metodología descrita en método 8082 de la EPA. La
caracterización físico-química del suelo se realizo de
acuerdo a la metodología del manual de Prácticas de
Edafología del FES-Zaragoza elaborado por Castillo
(2001). Se realizó la caracterización biológica con el
objetivo de realizar un listado de flora y fauna existente
en el sitio de estudio y elegir los indicadores de
evaluación.
La tabla No.1 presenta los resultados de los análisis de
la caracterización físico-química del suelo contaminado
con PCBs. Con base en las características de alta
permeabilidad, la cubierta vegetal densamente poblada
y precipitación media anual de 840 mm se obtuvo el
coeficiente de escurrimiento de 60 %, lo que facilita la
movilidad del contaminante por precipitación pluvial
(por movimiento másico) hacia el acuífero subterráneo
que se encuentra a 3 metros de profundidad y hacia la
acequia que se encuentra a 60 m al sureste del foco de
contaminación.
Tabla 1.-. Caracterización Físico-química del suelo
contaminado con BPCs
Densidad
0.1683
% Arcilla
2.24
aparente
Densidad
2.93
Nombre
FrancoReal
Textural
Arenoso
ISSN: 0187-3296
361
125
La determinación por CG/MS, de las muestras de suelo
detectaron picos característicos del Aroclor 1254®
(Hernández, 1999; Killian, 1992; Lang 1992) como se
muestra en la figura No.1. Los isómeros de
cuantificación utilizados como patrón corresponden a
los números 28, 52, 101, 118, 138, 153 y 180 de la
IUPAC.
Abundance
TIC: D12.D
5000000
4500000
4000000
3500000
3000000
2500000
2000000
B9
B10
B8
B7
26.8
Alta
B6
10.4
Alto
4.3 Alta
B5
% de Materia
Orgánica
Permeabilidad
cmh-1
Conductividad
Hidráulica
cm/hr.
Velocidad de
flujo cm3h-1
1810
1610
1410
1210
1010
810
610
410
210
10
B4
25.14
Alta
B3
% Limo
72.61
Estabilidad de
Agregados
B2
pH
Potencial
% Arena
6.7
Ligeramente
Ácido
7.3
B1
pH Real
(mg de BPCs/Kg de suelo)
MEMORIAS EN EXTENSO
Muestras de suelo Zona 1
Figura 2.- Valores de concentración de BPCs en el
“foco de contaminación”
La diferencia en las concentraciones es debida a que en
ciertos puntos de la zona los capacitores han quedado al
descubierto contaminando el suelo de los alrededores.
La Figura No. 3 presenta los valores de concentración
encontrados en la zona 2 que alcanza rangos de 1 a 811
mg/kg con un promedio 132 y con una desviación
estándar de 217. La diferencia en los valores alcanzados
es debido a que en ciertas áreas existe una población de
especies vegetales muy densa (que se considera están
coadyuvando a la fitorremediación de la contaminación
del sitio) en comparación con las áreas sin cobertura
vegetal en donde se alcanzan los máximos valores de
concentración de BPCs.
1500000
1000000
900
500000
800
40.00
Figura 1.- Picos característicos del Aroclor 1254
encontrados en sitio contaminado
600
500
400
300
200
E1
C3
C2
C1
A11
A10
A9
0
A8
100
A7
En principio, se seleccionó un isómero por cada tipo de
congénere (di-tri-tetra, penta, hexa y heptaclorobifenilo) del patrón y se realizó la curva de
calibrado para el conjunto de compuestos preparando
distintas concentraciones y representando el área
obtenida frente a la concentración sugerido por por LiMuller y Marsh, (1994). En ocasiones, fue necesario
diluir 50 veces en hexano las muestras ambientales para
no saturar el equipo por lo que los valores obtenidos
fueron multiplicados por la dilución. En la figura No.2
se presentan los valores de concentración determinados
en la zona 1 denominada “foco de contaminación”, los
rangos de concentración de BPC varían desde 28 a
34,710 mg/kg con un promedio de 6,578 y una
desviación estándar de 7,080 siendo ésta la zona de
mayor contaminación del sitio de estudio. Cabe hacer
mención, que debido a los altos valores alcanzados en
las muestras de suelo B5, B6 y B7 que en realidad
alcanzaron valores de 25,996, 34,710 y 3,667 mg/kg
respectivamente y fue necesario dividir entre 20 para
que no se viesen disparados en la figura.
700
A6
35.00
A5
30.00
A4
25.00
A3
20.00
A2
15.00
Time-->
A1
10.00
(mg de BPCs/ Kg de suelo)
0
5.00
Muestras de suelo Zona 2
Figura 3.- Valores de concentración de BPCs en la
“zona 2”
En la Zona 3, la concentración de BPCs es de 4 mg/kg
en los sedimentos del río y es debida principalmente al
depósito de partículas de suelo contaminado
proveniente de las zonas 1 y 2 que por escurrimiento y
arrastre de la lluvia han quedado en las zonas de
remanso de la acequia. Los altos niveles de
concentración de BPC encontrados en las muestras de
suelo del sitio en cuestión, coinciden con varios de los
casos reportados por Erickson (1984) y Furukawa,
(2000) sobre informes de estudios de diferentes niveles
de concentración de BPC en las cercanías a factorías de
equipos dieléctricos en Japón; en la manufactura de
transformadores de USA (US-EPA, 1980); en
sedimentos con derrames de BPC (Dobson y Van Esch,
1993); en sedimentos de varios sitios contaminados en
ISSN: 0187-3296
362
MEMORIAS EN EXTENSO
Japón y por contaminación de sedimentos en Suecia
Meijer et. al., 2003).
El valor de concentración de BPCs determinado en la
muestra de agua fue de 0.084 µg/L. La concentración de
BPCs en especimenes de lombrices terrestres de la
especie Eisenia foetida fue de 5.4 mg/kg. La
concentración detectada en los tejidos foliares y tallo de
las especies vegetales que habitan la zona 2 fue de 5
mg/kg. El valor encontrado en el agua concuerda con
los estudios reportados por Erickson, 1984, en especial
con los datos de ríos altamente contaminados y de los
grandes lagos (Tanabe, 1983). El valor de concentración
de BPCs encontrados en los tejidos de las especies
vegetales que habitan el sitio contaminado sobrepasan
los valores de <10 µg/kg base seca reportados por
Strachan (1988).
Sin embargo, los valores encontrados en las raíces de
las especies vegetales del foco de contaminación
alcanzan los 185 mg/kg Es preciso hacer notar que en
las muestras de las especies vegetales que habitan la
zona 3 se encontraron los mismos isómeros
característicos para el Aroclor 1254 sin embargo en las
especies que habitan la zona 2 solo se encontraron
isómeros penta, hexa y hepta-clorobifenilos, lo que
infiere la existsdd existencia de biodegradación de los
isómeros menos clorados por fitoremediación y/o
bioremediación. En resumen, los altos valores
encontrados en el sitio en cuestión, incumplen el marco
normativo de la NOM-ECOL-133-2000 que precisa el
límite máximo permisible de contaminación en suelos
por BPC en 25 mg/kg de suelo.
CONCLUSIONES
Los estudios de exposición en animales a estos
contaminantes han demostrado la incidencia de cáncer
(clasificación B2 de la US-EPA) por lo cual, se
considera prudente limitar la exposición de humanos.
Los resultados del presente estudio proporcionan las
bases científicas para establecer acciones de prevención,
control y restauración por parte de los tomadores de
decisiones y autoridades correspondientes. Por lo que se
sugiere la alternativa de realizar la excavación y
eliminación de los capacitores del foco de
contaminación y la remediación del suelo circundante
mediante
las
técnicas
más
adecuadas
de
biorremediacion “in-situ.”
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan su agradecimiento a la familia
Ruiz en especial al Ing. Alfonso por permitirnos el
acceso al sitio y todas las facilidades brindadas para la
realización del presente estudio. Así como al personal
de Laboratorio de Compuestos Xenobióticos del
Cinvestav-IPN por su valiosa colaboración en la fase
caracterización analítica.
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ISSN: 0187-3296
364
MEMORIAS EN EXTENSO
TRATAMIENTO DE RESIDUOS GANADEROS EN UN REACTOR
ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE (UASB)
Rocio Flores Borjai*, Maria T. Alarcón Herrera1, Cristina E. Vélez Sánchez Verín2 e
Ignacio R. Martín Domínguez1
1
2
Centro de Investigación en Materiales Avanzados (CIMAV), Av. Miguel de Cervantes 120. Complejo Ind. Chihuahua.
Fac. de Zootecnia, Universidad Autónoma de Chihuahua (UACH), Perif. R. Almada Km 1. Chihuahua, Chih. México.
Cattle manure treatment in an up flow anaerobic sludge blanket reactor (UASB)
Introducción
Resumen
El objetivo de este estudio fue caracterizar el
estiércol de ganado vacuno con manejo estabulado
generado en el municipio de Chihuahua, México,
para estimar el potencial de generación de biogás y
analizar la influencia de la temperatura y
recirculación en la producción de metano. Para la
caracterización del residuo se muestreó el estiércol de
17 ejidos y se determinó Sólidos Totales (ST),
Sólidos Fijos (SF), Sólidos Volátiles (SV), Demanda
Química de Oxígeno (DQO), Fósforo Total (PT),
Nitratos (NO3-N), Alcalinidad Total (AT), pH,
metales pesados (Co, Cr, Ni, Pb, Zn, Mn, Cu, Fe y
Al) y macroelementos C, H, O, N, S, y P. El estudio
se llevo a cabo en un prototipo de reactor UASB de 5
L operado en forma semicontinua con carga orgánica
de 6 kg SV/m3/día y 7% de ST en el afluente, a dos
niveles de temperatura (25 ± 2°C y 39 ± 2°C) y con
recirculación del residuo en forma semicontinua. Los
resultados de la caracterización del residuo muestran
una concentración promedio de 954,817 mg kg-1 de
DQO, 66,813 mg kg-1 de AT y 8.3 de pH. Los
metales presentes en el residuo que excedieron las
concentraciones tóxicas para la degradación
anaerobia fueron Fe, Al y Cu. La relación de carbono
nitrógeno (C/N) promedio fue de 18/1 y la relación de
Carbono: Fosforo (C/P) fue de 89/1, estando dentro
del intervalo óptimo para la degradación anaerobia.
La producción de biogás en el prototipo fue de 6 y 60
L de biogás por kg de SV agregado, de 38 y 361 L de
biogás por m3 de reactor, de 3 y 38 L de CH4 por kg
de SV agregado y de 42 y 542 L de CH4 por kg de
SV removido, operando a 25 y 39°C respectivamente.
La recirculación del residuo incrementó la remoción
de carga orgánica. Se concluye que el residuo tiene
potencial de aprovechamiento para producir biogás,
considerando que la relación de nutrientes es
aceptable y las eficiencias obtenidas de producción de
biogás por m3 de reactor y de metano por kg de SV
removido son satisfactorias, considerando como
requerimiento el control de las concentraciones de
metales pesados.
Palabras clave: Anaerobio, estiércol de vaca, reactor
UASB, biogás.
* Autor para correspondencia
E-mail: [email protected]; fax: + 6144196880
El sector pecuario global está sufriendo
cambios dramáticos, impulsado por una
población creciente, el incremento de
los ingresos y la urbanización
progresiva. La demanda de productos
pecuarios en el mundo en desarrollo, se
espera que se duplique durante las
próximas dos décadas (LEAD y FAO,
2006). Los sistemas actuales de
producción
ganadera
tienen
consecuencias ambientales negativas,
agudizándose en los países menos
desarrollados con menor disponibilidad
de a la tecnología para tratar los
residuos generados como el estiércol,
que se genera en grandes cantidades por
el manejo intensivo de ganado.
En México en los años de 1993 al 2003
se incrementó la producción de ganado
vacuno en un 33% aproximadamente.
En el año 2003 el inventario de cabezas
de
ganado
fue
de
2,169,669
correspondiendo un 10% al Estado de
Chihuahua (SAGARPA, 2003). Es por
ello que se deben incorporar sistemas de
aprovechamiento y reducción de
residuos para minimizar el impacto
ambiental, siendo posible además la
obtención de subproductos altamente
valorados a partir de la degradación
anaerobia del estiércol como lo es el
Biogás, para su uso como combustible
no convencional, siendo además un
recurso renovable.
ISSN: 0187-3296
365
MEMORIAS EN EXTENSO
La digestión anaerobia a escala ha
recibido atención en los últimos años
como una tecnología para producir
combustible aprovechando el estiércol y
otros desperdicios orgánicos en una
forma más eficiente (García, 1999),
puede ser un sistema biológico
controlado
para
reducir
substancialmente el impacto de la
contaminación por estiércol en el agua y
aire (Kurt, 2003), además de contribuir
a disminuir problemas sanitarios
(Esquivel et al., 2000).
La finalidad de este trabajo fue conocer
la situación actual de generación de
estiércol en los ejidos con manejo
estabulado
de
ganado
vacuno
específicamente en el municipio de
Chihuahua,
determinando
cualitativamente los componentes mas
importantes
del
estiércol
para
determinar sus condiciones como
residuo contaminante y su factibilidad
de aprovechamiento para la generación
de biogás, además de cuantificar la
generación de este residuo en los sitios
muestreados. Así mismo, se prueba la
eficiencia de biometanización del
estiércol generado en la Facultad de
Zootecnia ubicada en la Cd. de
Chihuahua, para cuantificar la cantidad
de biogás y su composición de metano,
utilizando un reactor anaerobio de lecho
ascendente de manto de lodos (UASB
por sus siglas en ingles).
Materiales y métodos
Se colectaron muestras de estiércol
fresco de establos de ganado vacuno
principalmente lecheros de 17 ejidos
ubicados dentro el municipio de
Chihuahua los cuales fueron Ej.
Chuviscar, Ej. Soto, Ej. Sierra Azul, Ej.
Carrizalillo, Ej. Y Col. Cuauhtemoc, Ej.
El Fresno, Ej. Abraham Gonzales, Ej.
Mapula, Ej Labor de Terrazas, Ej. Y
Col. Sacramento, Ej. Labor de Dolores,
Ej. Rancho de En medio, Ej. Tabalaopa,
Ej. Y Col. Ocampo y el sitio de la
Facultad de Zootecnia. Se colectó el
estiércol según el tamaño de muestra
(establos)
recomendado
estadísticamente con una selección
aleatoria; Las muestras fueron secadas,
mezcladas y homogenizadas para
obtener muestras compuestas por ejido.
Los parámetros considerados para la
caracterización del estiércol fueron: pH,
Sólidos Totales (ST), Sólidos Fijos
(SF), Sólidos Volátiles (SV), Demanda
Química de Oxígeno (DQO), Fósforo
Total (PT), Nitratos (NO3-3) y
Alcalinidad Total (AT). Los metales
determinados con un equipo de
absorción atómica fueron: Co, Cr, Ni,
Pb, Zn, Mn, Cu, Fe y Al. Los
macroelementos determinados mediante
un analizador elemental fueron: C, H,
O, N, S, y P. La determinación de
metales pesados y macroelementos se
realizo solo a muestras de 7 sitios
escogidas al azar.
Para cuantificar y analizar el biogás
producido por el estiércol se construyó
un prototipo de reactor UASB de 5 L
operado en forma semi-continua en base
a
los
parámetros
operacionales
recomendados en la literatura (CO de 6
kg SV/m3/día y 7 % de ST en el
afluente) con estiércol de los establos de
la Facultad de Zootecnia. En la figura 1
se muestra el diseño del prototipo de
reactor UASB que se opero en este
estudio.
ISSN: 0187-3296
366
1.5cm
15.1cm
30.30cm
37.80cm
13.10cm
12.20cm
MEMORIAS EN EXTENSO
Figura 1. Diseño del prototipo del reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
Las variables de operación del reactor
fue el efecto de la temperatura en dos
niveles (25±2 °C y 39±2 °C) y la
recirculación del residuo en forma semi
continua. Al inicio de la operación del
reactor, éste se inoculo con 40% de lodo
anaerobio y se operó 32 días para cada
nivel de temperatura, cargando el
residuo 1 vez al día. Los parámetros
medidos en el afluente y efluente
fueron: ST, SF, SV, DQO, AT y pH. La
composición del biogás se determinó en
un cromatógrafo de gases marca Perkin
Elmer intruments modelo Clarus 500
con detector de conductividad térmica,
en donde la separación de los gases fue
llevada a cabo en una columna de 6 ft x
1/8”, empacada con Porapak Q. La
cuantificación de las concentraciones de
CH4 y CO2 se realizó por medio de los
factores
relativos
de
respuesta
correspondientes a cada compuesto
(Dabrio, 1971).
% de ST, 27 % de SF, 73 % de SV,
954,817 mg kg-1 de DQO, 12,267 mg
kg-1 de PT, 108 mg kg-1 de NO3-3,
66,813 mg kg-1 de AT y pH de 8.3. El
Fe sobrepaso la concentración toxica de
2,550 mg L-1 (CEPIS, 2001) para el
proceso anaerobio en todas las muestras
analizadas. El Cu sobrepaso la
concentración de inhibición de 40 mg L1
(CEPIS, 2001) en la muestra de un
ejido. La concentración promedio de Al
en las muestras fue de 3,465 mg L-1. No
se encontró la concentración inhibidora
o tóxica para el caso de este último
metal, sin embargo se considera que la
concentración es alta en comparación a
los demás metales. En la tabla 1 se
muestran los resultados de las
concentraciones de metales pesados
encontradas en las muestras de los sitios
o ejidos seleccionados al azar. En la
tabla se resaltan las concentraciones que
sobrepasaron
las
concentraciones
inhibidoras o tóxicas.
Resultados y discusión
Los resultados de la caracterización del
estiércol (valores promedio) fueron: 95
ISSN: 0187-3296
367
MEMORIAS EN EXTENSO
Tabla 1. Concentraciones de metales pesados inhibidoras y tóxicas para el
proceso anaerobio, comparadas con las encontradas en el estiércol de los sitios
muestreados (Concentraciones en mg L¯ ¹).
ND = No detectado con este método.
En la determinación de macroelementos
se obtuvo que la relación de C/N
promedio del estiércol fue de 18/1 y 89/1
de C/P, las cuales están dentro del rango
óptimo para la degradación anaerobia, 1545/1 de C/N (Flotats et al., 1997) y
75/113 de C/P (Speece, 1987 citado por
Campos et al., 2001). A partir de la
determinación de macroelementos y
aplicando la relación estequiométrica se
estimó que la producción teórica de
biogás, siendo esta de 187 L / kg de SV
con 56 % de CH4 para el estiércol de la
Facultad de Zootecnia y 271 L / kg de SV
con 52 % de CH4 en promedio para los
demás ejidos caracterizados.
Los resultados de la operación del
prototipo fueron los siguientes: la
concentración promedio de DQO del
afluente fue de 80,072 ± 3,288 mg L -1
durante toda la operación del reactor,
mientras que la del efluente resultó en
66,615 mg L-1 operando a 25°C y de
80,173 mg L-1 operando a 39°C,
observándose que no se tuvo reducción de
este parámetro en el efluente tratado. La
concentración promedio de ST del
afluente fue de 7.35 ± 0.95 % durante
toda la operación del reactor, mientras
que la del efluente resulto en 5.37 %
operando a 25°C y de 6.72 % operando a
39°C. La concentración promedio de SV
del afluente fue de 83.13 ± 7.90 %
mientras que la del efluente resulto en
80.84 % operando a 25°C y de 83.79 %
operando a 39°C observándose que
tampoco se obtuvo reducción en este
parámetro. La concentración promedio de
SF del afluente fue de 16.84 ± 7.90 %
mientras que la del efluente resulto en
19.15 % operando a 25°C y de 16.21 %
operando a 39°C. La concentración
promedio de AT del afluente fue de
2,431.61 ± 539.36 mg de CaCO3 L-1 de
residuo durante toda la operación del
reactor, mientras que la del Efluente
resulto en 2,626.68 mg de CaCO3 L-1
operando a 25°C y de 2,578.51 mg de
CaCO3 L-1 operando a 39°C. El valor
promedio de pH del afluente fue de 6.38
± 0.44 durante toda la operación del
ISSN: 0187-3296
368
MEMORIAS EN EXTENSO
reactor, mientras que la del efluente
resulto en promedio fue de 5.87 operando
a 25°C y de 6.30 operando a 39°C. La
producción de biogás fue en promedio de
0.19 ± 0.13 L por día a 25°C y 1.81 ±
1.38 L por día a 39°C.
En el periodo de operación a 39°C se ve
un incremento considerable en la
generación de biogás (63 ± 3.9 % de CH4
y de 37 ± 3.9 % de CO2) en comparación
al periodo a la temperatura de 25°C (53
±1.8 % de CH4 y de 47 ± 1.6% para el
CO2). El incremento de la temperatura
tuvo un efecto significativo en el aumento
de contenido de CH4 en el biogás,
incrementando en 10 % la concentración
del mismo. En la Figura 2 se muestra el
comportamiento de la composición del
biogás producido en el prototipo de
reactor operándolo 32 días con cada
temperatura probada 25 y 39 °C.
Figura 2. Composición del biogás generado a las dos diferentes temperaturas probadas, 25 y 39°C.
Se obtuvo una eficiencia de 6 y 60 L de
biogás / kg de SV agregado operando a 25
y
39°C
respectivamente.
Dichas
cantidades son bajas si se comparan con
los resultados de otro estudio que reporta
233 L biogás / kg de SV agregado, con
una carga orgánica de 2.16 kg SV/m³/día
en un reactor de mezcla completa con
estiércol de vaca. (Ghaly y Echiegu,
1992).
La eficiencia de producción de metano
por kg de SV agregado, para cada
experimento a 25 y 39°C fue de 3 y 38
Litros respectivamente. Dichos valores
obtenidos son bajos si se compara con la
producción de 200L obtenida en un
reactor UASB a a 55°C (Borja, et al.,
ISSN: 0187-3296
369
MEMORIAS EN EXTENSO
1996). Lo que indica que aumentando la
temperatura o el TRH se puede obtener
una mejor eficiencia del reactor.
La producción de metano por kg de SV
removido operando a 25 y 39°C
respectivamente fue de 42 y 542Litros.
Dichos valores son comparables con los
530 L de metano / kg de SV removido,
reportados por Khursheed et al., (2005),
para un reactor anaerobio sin mezcla con
estiércol de vaca y a una carga orgánica
menor de 3.24 kg SV/m3/día y 16.2 días
de TRH.
Al considerar la recirculación del residuo,
se obtuvo una reducción de 30.22 y 5.50
% en la DQO y SV respectivamente. Ello
confirma que la recirculación del efluente
durante la digestión Batch de estiércol
sólido (ST = 16%) mejora el contacto
entre la biomasa y el substrato y
consecuentemente
incrementa
la
eficiencia del sistema (El-Mashad et al.,
2006). Aun cuando se opero la mitad del
tiempo (15 días) con respecto al primer
experimento (32 días), se obtuvo una
reducción significativa en los valores de
DQO. Esto indica que la recirculación
tuvo una influencia considerable en la
degradación de la biomasa. Bajo estas
condiciones también se obtuvo una
reducción de 18.44 y 20.00 % en el pH y
AT respectivamente. La producción total
de biogás bajo estas condiciones
disminuyo a 1.72 L con una producción
diaria promedio de 0.123 ± 0.102 L, con
una composición de 40.38 % de CH4 y
58.07 % de CO2, ello se atribuye a que el
tiempo de operación fue solo de 15 días
con respecto a la primera fase del estudio.
Conclusiones
El estiércol de ganado vacuno estabulado
del municipio de Chihuahua presenta alto
potencial de aprovechamiento para la
generación de biogás, considerando los
resultados de la caracterización:
• La carga orgánica del estiércol de los
ejidos muestreados es elevada.
• La relación promedio de C/N y C/P
están dentro de los rangos aceptables
para su tratamiento y degradación
anaerobia. Los metales encontrados
(Cu, Fe y Al) en el estiércol que
pueden causar problemas de inhibición
del proceso anaerobio si no son
controlados.
Por otra parte, se concluye que el
tratamiento del estiércol de ganado
vacuno en un reactor UASB es una
opción recomendable para la generación
de Biogás, considerando los siguientes
aspectos:
• Las
eficiencias
obtenidas
de
producción de biogás por m3 de reactor
y de metano por kg de SV removido
son satisfactorias.
• El aumento de temperatura en la
operación del reactor incrementó
considerable en la generación de
biogás y la composición de metano.
• La recirculación del residuo en el
reactor tuvo un efecto positivo en la
remoción de la DQO y SV.
Agradecimientos
A la fundación PRODUCE, CIMAV y
CONACYT, instituciones que brindaron
los recursos para realizar este trabajo de
tesis de maestría. A la Facultad de
Zootecnia por el apoyo brindado.
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ISSN: 0187-3296
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INDIVIDUOS EXPUESTOS A CONTAMINACIÓN POR
EMISIONES DE LAS LADRILLERAS DE SAN NICOLÁS,
TEQUISQUIAPAN, QRO.
Ma. Guadalupe Martínez G., Mª. Eugenia Gonsebatt*, Leticia Zárate.
Centro De Estudios Académicos Sobre Contaminación Ambiental (CEACA),
Facultad De Química, UAQ. E-mail: [email protected]
*Instituto de Investigaciones Biomédicas.UNAM.
RESUMEN.
La
contaminación
ambiental
generada por poblaciones cuya actividad
económica principal incluye la quema de
compuestos orgánicos como combustibles, se ha
hecho manifiesta en algunas regiones específicas
de nuestro país. Una de estas actividades es el uso
de hornos para la elaboración de material de
construcción como lo son las cementeras y
ladrilleras. Sabemos, por estudios realizados en
cenizas de hornos ladrilleros de Querétaro, que la
industria ladrillera emite compuestos químicos
recalcitrantes y tóxicos, entre ellos bifenilos
policlorados,
hidrocarburos
policíclicos
aromáticos y posiblemente dioxinas1. Una
población que trabaja en esta actividad económica
es la población de la comunidad de San Nicolás, en
el Municipio de Tequisquiapan. La evaluación de
daño genotóxico en células orales y uroepiteliales
utilizando el ensayo de micronúcleos (MN), resulta
relevante ya que se podrá obtener información
acerca de la presencia de daño genético que puede
asociarse a cambios pre-neoplásicos, importantes
desde el punto de vista de la prevención2. El
objetivo de este trabajo es evaluar la frecuencia de
micronúcleos en individuos con exposición a las
emisiones de hornos ladrilleros a través de suelo,
aire y ceniza e identificar la presencia
de
bioindicadores de exposición a dichas emisiones
en orina. Se estudió la población de San Nicolás
como población expuesta a contaminantes
ambientales y como control una población no
expuesta de la ciudad de Querétaro. A ambas
poblaciones se les aplicó un cuestionario para
evaluar factores de riesgo de daño genotóxico
como tabaquismo, alcoholismo, tipo de dieta,
condiciones socioeconómicas, etc. En la Primera
etapa de este estudio, se colectaron muestras de
epitelio oral y orina de 29 habitantes de la
población control (16 a 84 años de edad), y de 41
habitantes para la población expuesta. Dichas
muestras fueron obtenidas tanto del género
masculino como del femenino. De las muestras
obtenidas en ambas poblaciones se realizó el
análisis genotóxico, mediante el ensayo de
micronúcleos. A las muestras de orina colectadas
se les cuantificó la concentración de 1hidroxipireno, como bioindicador de exposición a
hidrocarburos policíclicos aromáticos. Datos
preliminares, en este estudio muestran que las
frecuencias de células micronucleadas (FCMN) en
la población expuesta son mayores con respecto a
la población control (p<0.05) tanto en células
epiteliales bucales como del tracto urinario. En
cuanto a los niveles de 1-hidroxipireno, en las
muestras de orina analizadas correspondientes a
la población control, los niveles de este metabolito
resultaron no detectables, en contraste con las
muestras de la población expuesta, en la cual se
encontraron niveles considerables de este
bioindicador. Hasta el momento los resultados
indican que la población de San Nicolás presenta
daño genotóxico probablemente debido a la
exposición crónica que los habitantes de esta
población tienen a las emisiones producidas por
las ladrilleras. La población de San Nicolás,
Tequisquiapan del estado de Querétaro; presenta
daño genotóxico asociado a la exposición de
contaminantes producidos por
la actividad
ladrillera. La identificación y los altos niveles de 1hidroxipireno en las muestras de esta población
indican la exposición a carcinógenos ambientales
como son los hidrocarburos policíclicos
aromáticos.
Palabras clave: Células epiteliales, genotoxicidad,
cáncer
Objetivo general:
•
Evaluar la frecuencia de micronúcleos en
individuos con exposición a las emisiones
de hornos ladrilleros a través de suelo, aire
y ceniza e identificar la presencia de
bioindicadores de exposición a dichas
emisiones en orina.
Objetivos particulares:
A. Evaluar el efecto genotóxico con la prueba
de micronúcleos en células orales, y
uroepiteliales
humanas,
debido
a
exposición ambiental a las emisiones de las
ladrilleras.
B. Cuantificar 1-hidroxipireno en orina como
bioindicador de exposición a HPAs.
C. Correlacionar la genotoxicidad con la
concentración de indicadores
de
exposición a HPAs en las muestras de
orina.
METODOLOGIA
A. Evaluación del efecto genotóxico con la prueba
de micronúcleos en células orales y uroepiteliales
humanas.
Individuos a estudiar:Se estudiaron dos poblaciones
rurales del Estado de Querétaro, la primera fue la
comunidad de San Nicolás, Tequisquiapan,
considerada
como
población
expuesta
a
ISSN: 0187-3296
373
MEMORIAS EN EXTENSO
contaminación de bifenilos policlorados (PCB’s) e
hidrocarburos policíclicos aromáticos (HPA’s) ya que
en un análisis preliminar de la ceniza residual de
hornos ladrilleros de la zona de San Nicolás, se
encontraron concentraciones elevadas de PCB’s. La
segunda población se utilizó como control negativo,
integrada por habitantes de las colonias de Santa
Bárbara, El Pueblito y otras cercanas al municipio de
Villa Corregidora. Esta población no es una zona
donde se tengan antecedentes de contaminación por
emisiones de ladrilleras. A ambas poblaciones se les
solicitó su consentimiento como participantes de esta
investigación y al mismo tiempo se les aplicó un
cuestionario que incluyen datos confidenciales,
antecedentes
ocupacionales,
tabaquismo,
alcoholismo,
tipo
de
dieta,
condiciones
socioeconómicas, tiempo de residencia en el lugar,
etc. Se colectaron muestras de epitelio oral y orina de
29 habitantes de la población control (16 a 84 años de
edad), tanto del genero masculino y femenino, 6 y 23
respectivamente. Para la población expuesta las
muestras de epitelio oral y orina fueron obtenidas de
41 habitantes de la población expuesta tanto del
género masculino y femenino, 3 y 38
respectivamente. De las muestras obtenidas en ambas
poblaciones se realizó el
análisis genotóxico,
mediante el ensayo de micronúcleos.
Obtención de muestras: Se colectaron muestras de
epitelio oral y muestras de orina de cada donador. Las
muestras se trasladaron al laboratorio de Mutagénesis
Ambiental (CEACA-UAQ) en hielo. Las muestras de
orina para obtención de células uroepiteliales fueron
procesadas de acuerdo a lo descrito por Reali y col.,
(1987).
Ensayo de Micronúcleos: Las muestras de orina
fueron centrifugadas durante 30 min a 1200 rpm, las
células contenidas en el sedimento se lavaron con 10
ml de NaCl 0.9% 2 veces, y se mantuvieron durante
20 min en una solución hipotónica débil (salina:
0.075 M KCl, 4:1; 5 ml), posteriormente fueron
fijadas en una solución de metanol-ácido acético
glacial, 3:1 (Reali y cols., 1987) y se centrifugaron
nuevamente durante 10 min a 1200 rpm, después de
repetir este paso, las muestras se mantuvieron a 4°C
hasta la elaboración de las preparaciones.
Elaboración de las preparaciones: Las muestras
fijadas, se centrifugaron durante 10 min a 1200 rpm,
se les retiró el sobrenadante dejando un volumen
aproximado de 0.5 ml, posteriormente se resuspendío
el sedimento celular, el cual se depositó sobre un
portaobjetos limpios (Reali y cols., 1987) y se
dejaron secar al aire. Las laminillas fueron
codificadas para realizar un análisis ciego.
Método de tinción:Las preparaciones, se lavaron en
agua destilada durante 5 min y se hidrolizaron en HCl
1 N a temperatura ambiente y en HCl 1 N a 60°C
ambos por 5 min. Posteriormente se lavaron en agua
destilada 2 veces y se tiñeron con el Reactivo de
Schiff durante 10 a 20 min, se lavaron durante 30
segundos con agua corriente y posteriormente con
agua destilada por 5 min. Por último se contrastaron
con verde rápido de 15 a 30 seg, se enjuagaron
durante 30 seg con agua corriente y se dejaron secar
al aire (Stich y Rosin, 1983).
Evaluación microscópica: El análisis microscópico
se realizó en base a la forma y tamaño típico de
núcleo y citoplasma claramente definidos, y la
identificación y conteo de micronúcleos se basó en
los siguientes criterios: 1)morfología, 2)Citoquímica
y 3)localización en la célula. El análisis comprendió
el conteo mínimo de 1000 células consecutivas.
B. Identificación de 1- hidroxipireno en orina
Preparación de la curva de calibración:
Tabla 1.Curva de calibración estándar de 1OHP en orina
Tratamiento de hidrólisis enzimática:
Las muestras de orina se descongelaron a temperatura
ambiente o en baño de agua a menos de 37°C. A cada
tubo, (incluyendo los de la curva de calibración y al
estándar certificado) se les agregó el mismo volumen
que tienen de solución amortiguadora de acetatos 0.2
M pH 5, posteriormente se mezclaron en un vórtex
durante 1 minuto. Sólo a las muestras y al estándar
certificado se agregaron 20 µL de enzima βglucuronidasa/arilsulfatasa. Por último todos los
tubos incluyendo la curva de calibración, se taparon
perfectamente y se incubaron con rotación continua a
100 rpm y 37°C durante 12 horas.
La concentración de las muestras, curva de
calibración y estándar certificado se realizó por la
eliminación de la solución de metanol/ácido acético
hasta obtener un volumen total aproximado de 1 mL.
El solvente con el analito obtenido en la extracción se
evaporó con flujo de nitrógeno de ultra-alta pureza
durante 45 min. a 40º C en un evaporador Zymark .
El concentrado se aforó con metanol en matraces de
1ml, posteriormente se filtró con disco millipore 45
µm, recibiendo en viales ámbar silanizados los cuales
se cubrieron inmediatamente con sus septas y se
cuantificaron por HPLC.
C. Correlación de genotoxicidad con la
concentración de indicadores de exposición a
PAHs en las muestras de orina
Los promedios, las medianas y las desviaciones
estándar se calcularon para ambas poblaciones. Los
resultados fueron analizados por una prueba
paramétrica y las diferencias se consideraron
significativas si p<0.05.
RESULTADOS
Los datos que se presentan corresponden a los dos
primeros muestreos realizados en las poblaciones
estudiadas, de las cuales se obtuvieron un total de 29
participantes para la población control y 41 para la
población expuesta. De los cuestionarios aplicados a
cada uno de los participantes, se obtuvieron datos de
edad, sexo y hábitos personales. En ambas
ISSN: 0187-3296
374
MEMORIAS EN EXTENSO
poblaciones la mayoría de los participantes fue de
género femenino (23 y 38 respectivamente) (Fig. 1).
Figura 2. Distribución de la FCMN en células
uroepiteliales, para ambas poblaciones.
La FCMN’s fue mayor en las células epiteliales del
tracto urinario que en las células epiteliales orales para
la población control. En la población expuesta, resultó
lo contrario obteniéndose una mayor FCMN’s en las
células del epitelio oral (Cuadro 3).
Figura 1. Distribución de las poblaciones con
respecto al género.
En los cuadros 1 y 2, se muestran los porcentajes
obtenidos para los factores de riesgo en la población
control y expuesta respectivamente. En ellos se puede
observar que ambas poblaciones no se dedicaban a
actividades de riesgo (86.4% y 94.6%). Para la
población control se consideraron como actividades
no riesgosas las actividades de hogar, a los
estudiantes y profesores. En la Población expuesta la
actividad que se consideró de riesgo fue la de
fabricación de ladrillo (ladrilleros). En esta población
se obtuvo una mayor incidencia de disminución
visual en un 75.0% con respecto a la población
control que fue de 55.17%. Los valores obtenidos
para el hábito de fumar fueron semejantes en ambas
poblaciones y el porcentaje de ingesta de alcohol fue
mayor en la población control (51.7%).
Cuadro 1. Porcentaje de Factores de riesgo para la
población control
Ocupación
de riesgo
Disminución
visual
Tabaco
Alcohol
13.8 %
55.17 %
13 %
51.7%
Cuadro 2. Porcentaje de Factores de riesgo para la
población expuesta
Ocupación de
riesgo
Disminución
visual
Tabaco
Alcohol
5.4 %
75.0 %
14.6 %
12.2%
La FCMN’s en las células uroepiteliales, se puede
observar en la Figura 2 donde la distribución para la
población expuesta, se mantuvo en valores más altos
con respecto a la población control. Obteniéndose
para la población control un valor promedio de 0.311
±0.431 con una mediana de 0, valores menores a los
obtenidos para la población expuesta que fue de
0.494±0.51 con una mediana de 0.45.
Cuadro 3. Media y Desviación estándar de las
FCMN’s para las dos poblaciones, en células
epiteliales orales.
No. Pacientes
Promedio ±
SD
Mediana
Santa
Bárbara
13
San Nicolás
0.11 ±0.22
0.71±0.85
0
0.5
27
Los valores obtenidos de la FCMN para las muestras
orales y uroepiteliales de la población control que
correspondieron a los mismos donadores, fueron
semejantes, como se puede observar en el cuadro 4,
donde el valor promedio obtenido para las células
uroepiteliales de 0.184±0.22 con una mediana de 0, y
para las muestras orales de 0.15±0.24 con una mediana
también de 0.
Cuadro 4. Promedio de FCMN’s para muestras de
células
epiteliales
orales
y
uroepiteliales
correspondientes a los mismos donadores control.
No.
Pacientes
Promedio ±
SD
Mediana
Uroepiteliales
9
Orales
9
0.184±0.22
0.15±0.24
0
0
En la población expuesta también se obtuvieron
valores de la FCMN’s semejantes en los dos tipos de
muestras obtenidas que correspondieron al mismo
donador. Para las muestras uroepiteliales el valor
promedio fue de 0.53±0.48 con una mediana de 0.51;
para las muestras orales, el valor promedio fue de
0.45±0.44 con una mediana de 0.44 (Cuadro 5).
Cuadro 5. Media y Desviación estándar para las
FCMN’s para la población expuesta en células
epiteliales orales y uroepiteliales.
No.
Pacientes
Promedio ±
SD
Mediana
Uroepiteliales
11
Orales
11
0.53±0.48
0.45±0.44
0.51
0.44
El análisis estadístico fue realizado con una prueba no
paramétrica de Kruskal Wallis y de Dunn`s. En el
cuadro 6 se observa que para las muestras
uroepiteliales no hubo diferencia significativa entre los
valores de las medianas de las FCMN’s de las dos
poblaciones, contrario a lo obtenido con las muestras
orales, ya que entre ellas si hubo una diferencia
significativa entre los valores de las medianas de la
ISSN: 0187-3296
375
MEMORIAS EN EXTENSO
población expuesta con respecto a la control. Además
de esto, no hubo diferencias significativas entre los
valores obtenidos con las muestras uroepiteliales y
orales en ambas poblaciones.
Cuadro 6. Análisis estadístico para las muestras
obtenidas de cada población (Dunn’s test)
Comparaciones
SBuro vs SNuro
SBoral vs SNoral
SBuro vs SBoral
Snuro vs SNoral
P
ns P>0.05
* P<0.05
ns P>0.05
ns P>0.05
* Diferencia significativa
ns Diferencia no significativa
CONCLUSIONES
Los datos preliminares obtenidos, aunque indican que
los resultados son los esperados, ya que las FCMN’s
se ven ligeramente incrementadas en la población
expuesta, tanto en células epiteliales bucales como de
tracto urinario, sin embargo no presentaron
diferencias significativas (p>0.05) cuando se
compararon con el control, por lo que podemos
concluir que estos datos no reflejan un daño
genotóxico severo. La identificación y los altos
niveles de 1-hidroxipireno en las muestras de la
población expuesta indican la exposición a
carcinógenos ambientales como son los hidrocarburos
policíclicos aromáticos.
AGRADECIMIENTOS
•
•
•
•
•
Secretaria de Salubridad y Asistencia de
Querétaro, Qro. Dr. Manríquez, Dir. Regulación
sanitaria.
Jurisdicción Sanitaria #2, San Juan del Río, Qro.
Dra. Alejandra Sánchez Carballo.
Clínica de Salubridad y Asistencia de San
Nicolás, Tequisquiapan, Qro. Dra. Gisela Reyes.
Clínica Santa Bárbara de la UAQ, Villa
Corregidora, Qro. QFB Ma. Del Carmen Franco
Rivera.
Laboratorio de Toxicología Ambiental, USLP.
Dr. Fernando Díaz Barriga, M en C Rebeca
Martínez, QFB Lilia Elisa Batres.
BIBLIOGRAFÍA
1.
2.
Reali, D., Marino, F.D., Bahramandpour,
S., Carucci, A., Barale, R. y Loprieno, N.
1987. Micronuclei in exfoliated cells and
urine mutagenicity in smokers. Mutat. Res.
192:145-149.
Stich, H. R., San y Rosin, M. 1983.
Adaptation
of
DNA
repair
and
micronucleus test to human cell
suspensions and exfoliated cells. Ann. N.
Y. Acad. Sci. 407:93-105.
ISSN: 0187-3296
376
MEMORIAS EN EXTENSO
MANEJO DEL PAISAJE EN UNA ZONA DE ECOTONO
DEL ESTADO DE MÉXICO
1
Jorge Anibal Vilchis Martínez. 2José Isabel Juan Pérez 2Patricia Flores Olvera
1
Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Química.
Paseo Colón esq. Paseo Tollocan Teléfono (01722) 2175109, Fax (01722) 2173890
[email protected] 2 Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Geografía.
JOQUICINGO
100° 37'
T EN
AN
CIN
AN
IL
U
C
O
GO
20° 17'
20° 17'
98° 36'
MALINALCO
ES
TA
DO
18° 22'
18° 22'
DE
MO
RE
LO
S
N
CA
UA
AH
MP
Palabras clave: Paisaje, estudio
ambiental, regionalización, elementos
sociocultural.
INTRODUCCION
ZU
Resumen: El estudio ambiental ha sido
una de las principales preocupaciones de
las últimas décadas, el constante y
creciente deterioro de los recursos del
planeta han planteado a las diversas
ciencias un nuevo reto por resolver.
Planteado el paisaje como una
herramienta teórica-metodológica que
permite tener una visión integral de la
realidad. En este estudio se retomo el
análisis paisajístico (regionalización)
para la determinación de las variables
naturales (clima, relieve, suelo, geología
y
vegetación)
y
socioculturales
(distribución
de
la
población,
distribución
de
la
población
económicamente activa y distribución de
las tecnologías de producción) que
influyen en el paisaje y resultan
relevantes para los proceso de manejo de
recursos (García, 2005; García, 2002 y
Bolós, 1992). Se realizaron diversas
visitas a campo con la finalidad de la
aplicación
de
instrumentos
de
investigación, así como, realizar
observación participante. Aplicando el
enfoque del Marco Lógico, así como
técnicas de impacto ambiental, se realizó
el diagnóstico de las condiciones del
paisaje, utilizando árboles de problemas
que mediante su análisis y en conjunto
con las otras fases de la investigación
permitirá el diseño y generación de las
estrategias para el manejo de los
recursos naturales existentes en la zona
98° 36'
100° 37'
En México se ha dado en las últimas décadas un
cambio en sus actividades económicas, influyendo
negativamente en la relación hombre –naturaleza, lo
que se traduce en una creciente degradación del
ambiente y sus recursos. Dicha problemática ha
incidido de manera más grave en las diversas áreas
rurales del país, llevado a que territorios con un alto
valor estético, geográfico y biológico se vean
amenazados de una creciente degradación. Como es el
caso del municipio de Malinalco en el Estado de
México, el cual cuenta no solo con un alto valor
estético, si no con una amplia diversidad ambiental,
paisajística, agroecológica y cultural que es necesario
proteger.
Para poder llevar a cabo dicha protección es necesario
que primero se tenga una estrategia de planeación que
permite identificar los principales agentes que
deterioran los recursos naturales, para así, poder
proponer acciones que permitan atender la
problemática ambiental sin olvidar a la sociedad que
requiere de los componentes existentes en el ambiente.
Ante estas necesidades el paisaje se ha configurado en
la actualidad como una alternativa para la síntesis de
los diversos sistemas geográficos, agroecológicos y
culturales que constituyen un territorio (Fregoso et al.,
2001; López y Cervantes, 2002; García et al., 2005);
basando su capacidad sintética e integral, que ofrece
como ventajas la representación de los actores y su
medio, de forma sistema procurando que se logre una
percepción global de la situación de un territorio en
particular.
ISSN: 0187-3296
377
MEMORIAS EN EXTENSO
Por el tipo de investigación que se esta realizando se
tomó como guía la pregunta ¿Es posible el diseño de
estrategias de manejo del paisaje a través de la
integración de variables físicas, biológicas y
socioculturales que permitan el aprovechamiento de
los recursos sin que esto implique una mayor
degradación del ambiente en el municipio de
Malinalco, Estado de México?
sus parámetros (Tabla 2). De igual manera se realizará
un análisis en cuanto a los componentes sociales y
culturales que se deben integrar en la propuesta, a
partir de la teoría de la ecología cultural.
METODOLOGIA
La zona de ecotono o de transición ecológica1, se
ubica al sureste del Estado de México (Figura 1), en
los límites con el Estado de Morelos (Gobierno del
Estado de México, 1995). Esta zona se considero
como área de estudio, debido a su alta diversidad
biológica, sus condiciones de relieve, clima y su baja
densidad de población lo caracteriza como un
territorio poco degradado.
Figura 1. Ubicación del Municipio de Malinalco.
Mediante el análisis de metodologías que estudian el
paisaje, se genera una propuesta de manejo en un
ámbito municipal, integrando en la estructura
paisajística variables socioculturales como: población
total, distribución de la población, migración,
población económicamente activa (PEA), principales
actividades económicas, nivel de estudios, y modos y
tecnologías de producción. Esto sustentado en
postulaciones teóricas de autores como Valderas
(1997) y Salinas y Middleton (1998) quienes señalan
que los elementos socioculturales de un territorio
deben ser el eje rector de toda planificación, producto
de la estrecha relación que guardan estas variables con
el ambiente circundante.
El análisis bibliográfico permitió obtener un
concentrado de las diversas variables físicas,
biológicas y socioculturales (García, 2005; García,
2002 y Bolós, 1992), que presentan relevancia en el
estudio de paisaje con base en los distintos autores
consultados, y que se resumen en la tabla 1:
Tabla 1. Clasificación de variables.
Variables
Abióticas
Variables
Bióticas
Variables
Sociales
Variables
económicas
Variables
Culturales
Clima
Geomorfología
Geología
Edafología
Vegetación
Uso de
Suelo
Población
total
Distribución
de la población
Principales
actividades
económicas
PEA
Nivel de
estudios
Modos de
producción
Migración
Tecnologías
de
producción
Posterior a la identificación y concentración de
variables se realizó una integración, de éstas, en una
estructura jerárquica, facilitando la identificación de
1
Una zona de ecotono se define como una zona de transición entre
biomas, es decir con alta diversidad biológica, lo que permite tener
condición que explica y favorece una diversidad sociocultural, que se
refleja en los paisajes del lugar.
ISSN: 0187-3296
378
MEMORIAS EN EXTENSO
Nivel
1
2
3
4
5
6
Tabla 2. Estructura Jerárquica del paisaje de Malinalco.
Variables
Variables
Parámetros
Parámetros
ambientales
socioculturales
Temperatura
media anula
Clima
Población total
Total por localidad
Precitación
media anula
Montaña
Distribución de la
Piedemonte.
Geomorfología
Habitantes por m2
población
Valle
Principales
Agrícola
Edad de la roca
Geología
actividades
Industrial
Tipo de Roca
económicas
Turístico
Pre primaria
Edafología
Tipo de Suelo
Nivel de estudios
Pos primaria
Tradicional
Comunidades
Vegetación
Modos de producción Mecanizado
dominantes
Mixto
Agrícola
Tecnologías de
Avanzado
Uso de Suelo
Urbano
producción
limitado
Turístico
Posteriormente se realizó la identificación de los
principales problemas ambientales del municipio,
aplicando el enfoque del Marco Lógico (Camacho,
2001), así como técnicas de impacto ambiental
(Conesa, 1997), se realizó el diagnóstico municipal
identificando tres como problemas prioritarios,
representándolo en árboles de problemas (figura 2).
de investigación (cuestionario), que se aplicará con la
finalidad de obtener un muestreo de las localidades
existentes y su distribución (registradas por el INEGI
para el cierre del censo económico del 2004), teniendo
como límite una aplicación al 10% de la población
total adulta del municipio.
La información recopilada en campo se concentró en
una base de datos que permita generar cartografía
sobre la distribución de cada una de las variables
socioculturales, generando interpolaciones a través del
programa Arc View en su versión 3.2,
consecutivamente se cargarán en este mismo programa
la información cartográfica temática del municipio,
generando así un sistema de información geográfica
(SIG). Obtenido lo anterior se generarán una serie de
unidades paisajísticas, compuestas por las variables
anteriormente establecidas.
Se realizó una visita a campo, donde se identificaron
las variables paisajísticas detectadas en gabinete sobre
el terreno, para ello se utilizaron dos estrategias como
fuentes de información, primero la observación
participante y recopilación de información espacial,
corroborando los datos fácilmente observables usando
como indicador la topografía, el uso de suelo y la
dispersión espacial de las comunidades del municipio;
esto con base en el principio de que la topografía es un
indicador de la relación clima y geología; y el uso de
suelo y la topografía es un indicador de las unidades
edáficas y procesos de actividades económicas del
lugar. En segundo termino se diseño un instrumento
Figura 2. Árbol de problemas detectados en
Malinalco.
Contaminación de
Corrientes de agua
Deforestación
Erosión
Degradación
Ambiental
Contaminación de
Ríos
Inactividad de la
planta tratadora
Pérdida de
Biodiversidad
Tala
Clandestina
Erosión del suelo
Incendios
Vertido de
Residuos
Aguas
Domésticos
negras
Perdida de
suelo
ISSN: 0187-3296
Uso
inadecuado
del suelo 379
MEMORIAS EN EXTENSO
Estas unidades se realizarán a través del SIG
generado; aplicando una sobreposición que se
realizará en etapas entre las variables, basados en las
relaciones espaciales que se gestan entre cada uno, ya
que como establece García-Romero (2003), Mateo
(1984) y Bolós (1992). El realizar por etapas de las
unidades, permitirá de manera análoga ir realizando
procesos de generalización basada en el principio de
que ninguna variable tiene límites exactos en el
territorio y que se apoyará en el análisis paisajístico.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen el soporte financiero de
CONACyT, así como a las personas que han apoyado
en la realización de este proyecto.
Figura 3. Mapa preliminar de Unidades del Paisaje en
Malinalco.
435000
440000
445000
450000
455000
460000
N
AIV2a
AIV9b
BIV9a
BIV2b
BIV8a
BIV8b BIV2a
AIV3a
AIV8b
2095000
AII10b
AII10a
AII3b
AII3c
BII3a
BII3b
BII8a
BII2c
BII3c
AII8c
2090000
BII2bBII1a
AII2a
Escala
1.6
2075000
Kilometros
Cartografía Temática del INEGI escala 1:50000
440000
445000
450000
2075000
AIII1a
AI5d
AI6d
AI6a AIII8a
AIII1c
AIII6aAIII5d
CIII5aAIII9a
CIII2a
CIII9a
CIII1dCIII8a
CIII4d
CIII1a
2.4
Fuente
435000
AIII5a AIII2c
BIII2a
AI4cAI5b
AI5a
AIII1dAIII4d
AI6b
2080000
2080000
AI4d
0.8
AII2c
AII3a
BI2a
AI2aAI8d AII4d
AI8a
AII3d
AI8b AI7c
AII2d
AII4b
AI7b
AI2b
AI2c
AIII4b
AI1c
AI1b
AIII4a
AIII2a
AI1a
AI2d
AI4b
AI4a
AI5c AIII2d
AIII5c
AI1d
2085000
2085000
AIV4a
AIV4b
0
BII2a
2090000
CONCLUSIONES
La conclusión preliminar es que el estudio del paisaje
es una herramienta metodológica óptima que permite
organizar de manera más específica (tanto vertical
como horizontal), los diversos procesos que se
desarrollan en un territorio y que influyen,
condicionan o determinan la calidad de los recursos
de un territorio específico. A pesar de que
generalmente en los estudios del paisaje tanto desde
la perspectiva de la geografía del paisaje, así como de
la ecología del paisaje no se han retomado todas las
variables, dejando de lado principalmente las variable
sociocultural y su relación con la configuración y
estructura del ambiente y de los paisajes del lugar.
AIV2b
AII2b
AII4c
AII4a
1 : 160 000
Con base en lo anterior se concluye que Los
principales problemas identificados son: a)
contaminación orgánica del río San Miguel o
Malinalco y el río Chalma, producto del vertido de
aguas domésticas sin tratamiento alguno y la
presencia de
residuos sólidos en los cauces
principales; b) depósito de residuos sólidos en los
ambientes de barrancas, zonas de cultivos, ríos y
bosques; c) procesos erosivos en zonas no aptas para
la agricultura; y d) extracción y comercialización de
especies vegetales de los bosques de la zona.
AII8a
2095000
AIV3b
AII8b
AIV8a
BII8b
0.8
455000
460000
MAPA PRELIMINAR DE UNIDADES DEL PAISAJE
CLIMA
1
2
GEOLOGÍA
Arenisca Conglomerado
6 Conglomerado
Basalto
7 Lutita-Arenisca
III
Aw 0 (w)
3
4
Brecha Volcánica
Caliza
IV
C(w2)(w)
5
Caliza-Lutita
GEOMORFOLOGÍA
LEYENDA
RESULTADOS
Como resultados previos de esta investigación se
tiene que en el municipio de Malinalco (durante le
trabajo de campo) se observaron diversos problemas
provocados por las interacciones e interrelaciones de
factores geográficos, culturales, económicos y
sociales, entre los que destacan tanto por importancia
social como media ambiental, los expuestos en la
figura 2 (árbol de problemas): Así mismo se presenta
en la figura 3 el mapa preliminar de unidades de
paisaje del municipio de Malinalco.
2100000
Con las unidades, el conocimiento de campo y los
árboles de problemas, se realizará un análisis de la
información. Lo cual, en conjunto con las otras fases
de la investigación permitirá el diseño y generación
de las estrategias para el manejo de los recursos
naturales existentes en cada una de las unidades. Es
importante aclarar que dichas estrategias, no serán
llevadas a la práctica, debido a que esa no es la
finalidad de esta investigación, sino el generar
alternativas de manejo en función de las relaciones
existente entre el hombre y la naturaleza y que se
pretende hacerse evidente a través del análisis
paisajístico y el implicar al hombre como elemento
determinante en la conformación de su entorno.
2100000
AIV9a
A
Montaña
B
Piedemonte
C
Valle
I
A(C)w1(w)
II
A(C)w2(w)
8
9
10
Suelo Aluvial
Suelo Residual
Toba
USO DE SUELO
a
Área Agrícola
b
Bosque
c
Pastizal
d
Selva Baja
BIBLIOGRAFIA
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ISSN: 0187-3296
381
MEMORIAS EN EXTENSO
CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA Y QUÍMICA
ELEMENTAL DE PM10 AEROTRANSPORTADAS EN EL VALLE
DE TOLUCA
1,2
Anabel Sandoval Pérez, 2Elizabeth Teresita Romero Guzmán, 3Lázaro Raymundo Reyes Gutiérrez
1
Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, Gcia. Ciencias Básicas, Depto. de Química
[email protected].. 2 Instituto Tecnológico de Toluca .3Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Centro de
Investigaciones en Ciencias de la Tierra.
RESUMEN. La fracción respirable de las partículas
suspendidas es el principal contaminante en la Zona
Metropolitana del Valle de Toluca (ZMVT), por tener
el mayor número de días fuera de norma,
especialmente durante el invierno y época de estiaje,
su valor máximo registrado es de 367 puntos IMECA
en 2004. Las partículas presentan un riesgo potencial
para los pulmones, incrementan las reacciones
químicas en la atmósfera; reducen la visibilidad;
aumentan la posibilidad de la precipitación, la niebla
y las nubes; reducen la radiación solar, con los
cambios en la temperatura ambiental y en las tasas
biológicas de crecimiento de las plantas; y ensucia las
materias del suelo. Las partículas arrastradas por el
aire varían su tamaño desde 0,001 a 500 µm, con la
mayor parte de la masa de las partículas presentes en
la atmósfera con una variación de 0,1 a 10 µm. La
fracción respirable son las partículas PM10 y PM2,5,
estas partículas son muy importantes debido a que
pueden penetrar a los alvéolos y producir irritación en
las vías respiratorias, agravar problemas de asma y
enfermedades cardiovasculares.
Por eso es muy importante caracterizar
fisicoquímica y morfológicamente por microscopía
electrónica de barrido el material particulado del
Valle de Toluca, para determinar a que tipo de
partículas está expuesta potencialmente la
población
ante
escenarios
drásticos
de
contaminación del aire del Valle de Toluca.
Palabras clave: PM10, aire, microscopía electrónica
de barrido
INTRODUCCION
El planeta tierra está constituido por diferentes partes
que interactúan desempeñando un papel en el soporte
de la vida sobre la tierra. Una de estas partes es la
atmósfera, una delgada envoltura gaseosa que rodea
al planeta. La contaminación del aire es la presencia
en la atmósfera de partículas o gases y sus
combinaciones, en cantidades tales y con tal duración
que sean o puedan afectar la vida humana, de
animales, de plantas o de la propiedad que interfiera
con el goce de la vida, la propiedad o el ejercicio de
las actividades (LGEEPA, 1989) ésta es causada
principalmente por la combustión ya que tiene
productos como el
monóxido de carbono, óxidos de azufre, óxidos de
nitrógeno, cenizas finas, hidrocarburos no quemados,
todos ellos contaminantes primarios, que al mezclarse
con el aire generan contaminantes secundarios como
el ozono, y ácidos nítrico y sulfúrico responsables de
la lluvia ácida. Este tipo de gases contaminantes,
representan entre el 80 y 90 % de los contaminantes
emitidos al aire.
Por otro lado y a pesar de que las partículas
representan entre el 9–15 % de la masa total de los
contaminantes, representan un riesgo mucho mayor.
Dependiendo de su tamaño, las partículas pueden
flotar o sedimentar (Wark y Warner, 1999). Las
partículas que se mantienen flotando se conocen
como Partículas Suspendidas Totales o PST. Las
partículas cuyo diámetro es menor o igual a 10 µm
se conocen como partículas de fracción respirable o
PM10, las cuales pueden estar formadas por aerosoles,
polvos, metales, productos de combustión, o bien
microorganismos como protozoarios, bacterias, virus,
hongos y polen que pueden causar diferentes tipos de
enfermedades. Con base en su tamaño, las PM10
normalmente se dividen en tres fracciones: gruesa,
que incluye a partículas con diámetro entre 2.5 y 10
micrómetros; fina, partículas menores a 2.5
micrómetros y ultrafina, partículas menores a un
micrómetro (Fernández, 2001). Las partículas pueden
tener su origen natural o bien formarse por reacciones
fotoquímicas en la atmósfera. Estas últimas pueden
estar constituidas por sulfatos y nitratos (y sus ácidos
correspondientes), por metales pesados o por carbón
orgánico, entre otros elementos. El origen de los
aerosoles y partículas puede deberse a la emisión de
polvos, gases y vapores provenientes de vehículos
automotores y fábricas; asimismo, se pueden formar
en la atmósfera a partir de gases y vapores producidos
por alguno de los siguientes procesos: reacciones
químicas entre contaminantes gaseosos; reacciones
químicas entre contaminantes gaseosos en la
superficie de partículas ya existentes; aglomeración
de aerosoles; o reacciones fotoquímicas en las que
intervienen compuestos orgánicos.
La Red Automática de Monitoreo Ambiental del
Gobierno del Estado de México detectó en el año
2004 que el Valle de Toluca rebasó 11 días la barrera
de los 200 puntos IMECA. En materia de partículas
suspendidas PM10 el Valle de Toluca rebasó la norma
113 días, por 17 que se registraron en el Valle de
México. A fin de controlar la contaminación del aire
fue necesario conocer las fuentes emisoras y tipos de
contaminantes, identificados a través de los
inventarios de emisiones obtenidos por la Secretaría
de Ecología. De ahí la importancia de determinar la
composición química y morfológica del material
particulado (Jones et al., 2006; Laskin et al., 2006;
ISSN: 0187-3296
382
MEMORIAS EN EXTENSO
Batonneau et al., 2004) del Valle de Toluca (Díaz et
al., 1999) por microscopía electrónica de barrido, con
el fin de proteger la salud de la población en general
y la más vulnerable, como los niños y los ancianos.
MATERIAL Y MÉTODOS
2.1. LOCALIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO
La ZMVT se localiza a una altura de 2660 msnm y
está rodeada por la sierra de las cruces que separa a
los Valles de Toluca y México y se asienta en la
región identificada como Curso Alto de la Cuenca del
Río Lerma. La ZMVT comprende 7 municipios, sin
embargo, solo cinco de ellos interactúan y
contribuyen de manera significativa al problema de la
contaminación atmosférica y son Lerma, Metepec,
San Mateo Atenco, Toluca y Zinacantepec. La
extensión territorial de los cinco municipios
anteriores es de aproximadamente 1035,8 Km2 que
corresponde al 4.6 % de la superficie total del
territorio del Estado de México.
Figura 1. Pluma de contaminación de la ZMVT.
En el Valle de Toluca la evaluación de la calidad del
aire se realiza a través de la Red Automática de
Monitoreo Atmosférico del Valle de Toluca
(RAMAT), Figura 2.
Figura 3. Estaciones de monitoreo de la ZMVT,
Metepec y Aeropuerto
El material en estudio es el particulado de los filtros
PM10 de las estaciones de monitoreo: Metepec y
Aeropuerto de la Red Automática de Monitoreo
Atmosférico de Toluca (RAMAT).
2.2. PREPARACIÓN DE MUESTRAS.
Las muestras que se estudian por microscopía
electrónica de barrido fueron los filtros PM10
obtenidos de estas estaciones de monitoreo. El
tamaño de las partículas varía extraordinariamente
desde 1 cm hasta 1 µm. Los materiales se pegan a un
soporte metálico en forma de disco con cinta de
carbón o aluminio. De esta manera, se logran dos
objetivos: por un lado, fijar la muestra al soporte y,
por otro, establecer un contacto conductor de la
electricidad entre el soporte y la muestra. Las
muestras se recubren con una capa superficial de oro
que no daña su geografía solo se deposita en la
muestra muy ligeramente como un chisporroteo. Las
muestras que se analizaron en el microscopio
electrónico fueron las que contenían una mayor
cantidad de partículas de cada estación, a estas se les
tomaron micrografías y se analizaron químicamente
mediante la técnica de espectroscopia de dispersión
de energías de rayos X (Carapia, 2003).
Los filtros vacíos, filtros con partículas recolectadas
de Metepec y del Aeropuerto fueron analizados por
MEB. Las partículas de composición inorgánica y
orgánica fueron identificadas.
Figura 2. Mapa de localización de las estaciones de
monitoreo de la ZMVT
De las 7 estaciones hasta la fecha se han analizado
dos. La estación Metepec se encuentra ubicada en
Avenida Metepec esquina Manzana, Izcalli
Cuahutémoc V en el municipio de Metepec, sus
coordenadas geográficas son: longitud 99035’42,9‘’
latitud 19016’12,8’’. Por otro lado, la estación
Aeropuerto se encuentra ubicada en Boulevard
Miguel Alemán Valdez, en el centro Nacional de
Capacitación y Adiestramiento de la Cruz Roja
Mexicana en el Municipio de Toluca, sus
coordenadas geográficas son: longitud 99034’16,4 ‘’
latitud 19019’54,1’’.
En la figura 4 se incluyen las características
morfológicas de los filtros vacíos así como su
composición química elemental. En las figuras 5 y 6
las partículas de Metepec y las figuras 7-9 se indican
las características de las partículas identificadas en la
zona del Aeropuerto.
En lo que se refiere a los filtros, estos son fibras de
diferentes diámetros sobre las cuales se depositaran
las partículas recolectadas Se pueden apreciar
variadas formas morfológicas de las partículas,
estructuras lisas, rugosas, agregados, materiales
brillantes, esféricas, partículas porosas, éstas últimas
son generadas por fuentes emisoras antropogénicas
donde se incluye un proceso de combustión ya sea
por fuentes fijas o móviles donde se genere un
proceso
de
combustión.
Su
composición
generalmente se basa en carbono y azufre.
ISSN: 0187-3296
383
MEMORIAS EN EXTENSO
(C) Es un aluminosilicato con 7.5 µm de ancho, estas
partículas tienen la característica de tener morfologías
lisas.
(D) Partícula inorgánica con 2.33 µm de alto y ancho.
(E) Es una partícula inorgánica formada de agregados
con superficies lisas.
(F) Partícula inorgánica de un tamaño menor a 500
µm.
A
B
B
C
Figura 4. Micrografías de un filtro vacío para
recolectar partículas PM10.(A) Imagen tomada a 100
X. (B) Imagen a 4000 X. (C) Imagen a 1000
B
C
B
METEPEC
A
Figura 6. (A) Agregados lisos
compuestos
principalmente de oxígeno, carbono, silicio, aluminio
y hierro tiene un tamaño de 7.87 µm. (B) Partícula
esférica compuesta principalmente de zinc, carbono,
oxígeno, silicio y sodio, las partículas que la rodean
son principalmente de carbono posee un tamaño de
1.77 µm. Las partículas restantes están compuestas
principalmente de aluminosilicatos y una de ellas es
rica en calcio.
C
D
A
1
3
2
E
F
B
Figura 5. Micrografías de un filtro con PM10 de la
estación de monitoreo de Metepec.
(A) es una agregado de material poroso.
(B) En esta figura se muestra una partícula muy
brillante, por su brillo se puede decir que es una
partícula inorgánica con 1.04 µm de ancho y 1.2 µm
de largo.
Figura 7. En la micrografía de barrido (A) se pueden
apreciar varias partículas, las partículas fueron
analizadas por separado, dos de ellas son
aluminosilicatos principalmente una tercera está
compuesta básicamente de hierro, cobre y zinc.
ISSN: 0187-3296
384
MEMORIAS EN EXTENSO
A
B
B
AEROPUERTO
AEROPUERTO
C 8. Micrografías electrónicas de barrido de
Figura
la estación No. 6 aeropuerto, así como su
Promedio, % en peso
Elementos
Filtro vacío
C
29.37 ± 1.22
Filtro con PM10
Metepec
37.86 ± 8.47
O
36.56 ± 0.43
35.51 ± 6.11
Na
3.64 ± 0.16
2.56 ± 1.17
Mg
Filtro con PM10
Aeropuerto
31.72 ± 4.07
37.18 ± 10.37
3.19 ± 0.70
0.45 ± 0.20
0.57 ± 0.01
Al
2.05 ± 0.13
2.83 ± 2.33
Si
S
18.04 ± 0.51
0.05 ± 0.04
13.7 ± 3.42
0.28
Cl
K
Ca
0.12
1.03 ± 0.40
1.91 ± 0.13
1. 31± 0.29
2.23 ± 0.41
0.44 ± 0.17
Ti
1.82 ± 0.18
Fe
4.19 ± 0.85
Zn
2. 96 ± 0.33
Ba
3.72 ± 0.29
Ce
2.94 ± 1.92
14.54 ± 3.77
1.27 ± 0.34
1.49 ± 1.03
0.87 ± 0.21
10.59 ± 9.20
1.49 ± 0.46
37.86 ± 8.47
2.10 ± 0.74
35.51 ± 6.11
respectivo análisis elemental obtenido por
espectroscopia de dispersión de energías de rayos
X. La composición de la mayoría de las partículas
es de aluminio y silicio así como oxígeno. (C) La
partícula en el círculo rojo está compuesta en su
mayoría por el hierro, el material que se observa
alrededor está compuesto principalmente de
carbono, oxígeno y silicio.
B
C
Figura 9. Micrografías electrónicas de barrido donde
se pueden apreciar partículas ricas en hierro, en zinc
y un aspecto interesante es la forma de la última. Esta
partícula porosa es característica de un material que
fue sometido a un proceso de combustión que
produce un material poroso como producto del
proceso exotérmico al cual fue sometido.
En la Tabla 1 se resumen los porcentajes en peso de
los análisis puntuales realizados a las partículas
colectadas en la estación Metepec y Aeropuerto, en la
Tabla 2 se presentan los análisis puntuales.
Asimismo, se presentan los análisis realizados al
filtro vacío. Se puede apreciar con respecto al
carbono, que existe un depósito de material orgánico
en los filtros ya que el porcentaje obtenido es mayor
al del filtro vacío, este contenido corresponde a
material orgánico que es arrastrado con las partículas.
El Mg, Cl, S, Ti y Fe están presentes como
componentes de las partículas en ambas zonas
muestreadas. Cabe señalar, que el S es un elemento
que al estar presente el carbono este también está
presente porque es emitido por el uso de
combustibles fósiles que usan tanto las fuentes fijas
como las móviles.
Tabla 1. Promedio en % en peso del material
particulado analizado en las estaciones No. 3 y 6 de la
ZMVT.
CONCLUSIONES
La composición de las partículas aerotransportadas se
basa en Si, Fe, Ti, O, Na, Mg, Zn, Ba C y S
principalmente. La morfología de las partículas es
variable, agregados, materiales lisos, partículas
esféricas, partículas porosas..
Los elementos encontrados en las PM10 en el aire del
Valle de Toluca se tienen a los elementos de
transición como el hierro, el titanio y el zinc
principalmente. Así, como partículas de origen
natural compuestas básicamente de silicio (polvo) y
de origen antropogénico incluyendo procesos de
combustión compuestas en su mayor proporción de
carbono y azufre.
AGRADECIMIENTOS
ISSN: 0187-3296
385
MEMORIAS EN EXTENSO
Los autores del trabajo agradecen a la Q. Leticia
Carapia Morales, del departamento de materiales, por
el apoyo técnico recibido así como al financiamiento
de este trabajo a través del proyecto COMECyT
EDOMEX-2005-CO1-09. A los integrantes de la Red
Automática de Monitoreo del Valle de Toluca,
RAMAT.
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origen y control. Editorial LIMUSA.
ISSN: 0187-3296
386
MEMORIAS EN EXTENSO
TÉCNICAS Y DISPOSITIVOS PARA EL AHORRO DE AGUA
POTABLE Y EL CUIDADO DEL MEDIO AMBIENTE
Miguel Ángel Reyes Filio, Marco Antonio Toledo Gutiérrez y Dalmey Villegas Sosa
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA)
Paseo Cuauhnáhuac 8532, Progreso, Jiutepec, Morelos. 62550, México
[email protected]
RESUMEN
La aplicación de técnicas y dispositivos para el
ahorro de agua potable de uso doméstico es clave
para el suministro futuro del vital líquido. El sector
requiere aumentar la disponibilidad potencial del
recurso agua y es necesario que, en forma paralela
a la construcción de obras hidráulicas, se
promueva con mayor énfasis la cultura del ahorro
de agua entre los habitantes de un país.
Estudios realizados por el Instituto Mexicano de
Tecnología del Agua (IMTA) nos muestran que la
población en México está de acuerdo y dispuesta en
participar para el ahorro de agua potable;
manifiestan, también, la necesidad de aprender
cómo llevarlo a cabo, en forma económica y
eficiente.
En el presente artículo se plantean acciones tales
como la instalación de dispositivos ahorradores de
agua, aplicados como medidas de ahorro y con
orientación requerida por los usuarios de agua
potable de uso doméstico, de tal manera que sean
prácticas y económicas, con resultados que
representen un ahorro básico inicial de 25% en el
consumo de agua por vivienda, que de aplicarse en
cada uno de los municipios del país, redundaría en
grandes beneficios para el uso eficiente del agua
potable y mejor aprovechamiento para un mayor
número de comunidades que requieren de este
recurso vital.
En las comunidades rurales se necesita la
disponibilidad de agua tanto para consumo
humano como para su uso sustentable y
productivo. El IMTA presenta las tecnologías
apropiadas para captar y aprovechar el agua de
lluvia, se cuenta con sistemas de tratamiento y
saneamiento de agua, desinfección solar de agua
para consumo humano y proyectos de riego
agrícola en pequeño, con el consecuente cuidado de
la salud y el medio ambiente.
PALABRAS CLAVE: Agua, Medio ambiente,
dispositivos ahorradores, tecnologías apropiadas,
desarrollo sustentable.
INTRODUCCIÓN
Tomando en cuenta la disponibilidad de agua en el
mundo, aproximadamente el 16% de los países
cuentan con una dotación menor a los 1,000 m3 por
habitante al año, cifra considerada como crítica en
cuanto a oferta del recurso se refiere.
La disponibilidad del agua en México asciende a
4,547 m3 por habitante por año; dentro de esta
disponibilidad se tienen contrastes: donde más del
65% de la superficie es árida o semiárida se presenta
apenas el 32% de los escurrimientos, se encuentran las
¾ partes de la población del país y se genera el 85%
del producto interno bruto (PIB).
Por otra parte, donde la disponibilidad de agua media
anual es de 60%, la población es el 23% y su
participación en la economía es del 15 por ciento.
Actualmente, una persona que habita cada vivienda en
el país, con uso de los dispositivos hidráulicos
convencionales emplea, aproximadamente, 200 l de
agua potable; de este consumo el agua para el aseo
corporal con uso de las regaderas representa el 35%, la
utilización de agua en los inodoros el 40% y el uso del
agua por los demás dispositivos (lavabo, lavadora,
etc.) el restante 25 por ciento.
El objetivo de ahorro de agua requiere que los
dispositivos convencionales sean sustituidos por
ahorradores de agua normalizados, que garanticen la
disponibilidad del recurso vital para el desarrollo
futuro de las comunidades en el país.
En México, según el doctor Anaya Garduño,
aproximadamente 3.3 millones de viviendas ubicadas
en zonas marginadas, incluyendo las rurales, no
cuentan con agua potable entubada. Por ello, existe el
objetivo de construir e instalar sistemas de captación
de agua de lluvia y sistemas de tratamiento de agua,
así como de transferir técnicas de desinfección solar
de agua. Dichos sistemas se conocen como
“tecnologías apropiadas” y se construyen e instalan
con la participación de las personas de las
comunidades rurales al interior de un programa de
capacitación y de adopción de la cultura de captación
y manejo sustentable de agua, con intención de que
redunde en el cuidado del medio ambiente y la salud
de las personas en las comunidades
El Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA)
ha realizado acciones para el ahorro de agua potable
ISSN: 0187-3296
387
MEMORIAS EN EXTENSO
en zonas urbanas con resultados de un ahorro
promedio del 25% y, también, ha transferido
tecnologías apropiadas que, en paquete, se instalan en
comunidades rurales. Así, se han atendido las
necesidades de suministro de agua para usos básicos
y cuidado de la salud y el medio ambiente.
Usos del agua en México
El mayor consumo de agua en México lo tiene el
sector agropecuario con el 77%, que incluye los usos
agrícola, pecuario y acuacultura; por su parte, la
industria consume el 10% y el uso público el 12 por
ciento.
En el mundo, la cantidad de agua que requiere un ser
humano para mantener un óptimo nivel de higiene y
salud en el hogar fluctúa entre 100 y 150 l por día. En
México, según la Comisión Nacional del Agua
(Conagua), en promedio se utilizan entre 200 y 250 l
por día; en la industria se utilizan 190 l y en la
agricultura 1,462 l por persona al día.
MATERIAL Y MÉTODOS
Marco legal y normativo en México para el uso
eficiente del agua, que deben cumplirse con los
dispositivos ahorradores de agua
Ley de Aguas Nacionales. Las disposiciones indicadas
en la actual Ley de Aguas Nacionales (LAN),
publicada en el Diario Oficial de la Federación (DOF)
el 29 de abril de 2004, referente al uso eficiente del
agua son las siguientes:
Art. 7, VI.- La modernización y eficiencia de los
servicios de agua domésticos y públicos urbanos,
deben contribuir al mejoramiento de la salud y
bienestar social, para mejorar la calidad y oportunidad
en el servicio prestado
Art. 12 BIS 6, XV.- Los Organismos de Cuenca tienen
la atribución de Promover en coordinación con
Consejos de Cuenca, gobiernos de los estados,
organizaciones ciudadanas o no gubernamentales,
asociaciones de usuarios y particulares, el uso
eficiente del agua.
Art. 14 BIS 5XII Principios de la política hídrica. El
aprovechamiento del agua debe realizarse con
eficiencia.
Art. 29 X.- Los concesionarios tendrán las siguientes
obligaciones:
Cumplir con los requisitos de uso eficiente del agua y
realizar su reúso en los términos de las Normas
Oficiales Mexicanas o de las condiciones particulares
que al efecto se emitan.
Art. 47 BIS.- “La Autoridad del Agua” promoverá
entre los sectores público, privado y social, el uso
eficiente del agua en las poblaciones y centros
urbanos.
Art. 84 BIS V.- La Comisión”, con el concurso de los
Organismos de Cuenca, deberá promover entre la
población, autoridades y medios de comunicación, la
cultura del agua acorde con la realidad del país y sus
regiones hidrológicas, para lo cual deberá: Fomentar el
uso racional y conservación del agua como tema de
seguridad nacional, y alentar el empleo de
procedimientos y tecnologías orientadas al uso
eficiente y conservación del agua.
Art. 119 XVIII.- “La Autoridad del Agua” sancionará
conforme a lo previsto por esta Ley, las siguientes faltas:
Desperdiciar el agua en contravención a lo dispuesto
en la Ley y sus reglamentos.
Normas Oficiales Mexicanas (NOM). A la fecha, la
Conagua ha emitido cuatro NOM relacionadas con
dispositivos ahorradores de agua. El objetivo de estas
normas es establecer las especificaciones y métodos
de prueba que deben cumplir los dispositivos, con el
fin de asegurar el ahorro de agua en su uso y
funcionamiento hidráulico. Estas normas son:
NOM-005-CNA-1996 Fluxómetros-Especificaciones
y métodos de prueba.
NOM-008-CNA-1998 Regaderas empleadas en el
aseo corporal
NOM-009-CNA-2001 Inodoros para uso sanitario
NOM-010-CNA-2001 Válvulas de admisión y
válvulas de descarga en tanques inodoros
Tecnologías apropiadas para comunidades rurales.
Las tecnologías apropiadas para la captación y
almacenamiento de agua de lluvia, para usos básicos
en las comunidades rurales, con técnicas de
tratamiento y uso en producción de cultivos, se
muestran en la tabla 1.
ISSN: 0187-3296
388
MEMORIAS EN EXTENSO
Tabla 1. Tecnologías apropiadas para comunidades rurales, para la captación y usos sustentable del agua de lluvia
DESCRIPCIÓN
FUNCIÓN
COSECHA DE LLUVIA SISTEMAS SCALL. Adaptando los techos de las casas y
Captación del agua de
conducirla mediante canaletas y tubería
lluvia.
CISTERNA FERROCEMENTO. Almacenamiento de agua utilizando una estructura
Se
cilíndrica de concreto reforzado con capas de malla metálica
almacenar
utiliza
para
agua
en
comunidades rurales.
HUERTO FAMILIAR. Superficie de terreno destinada al cultivo de hortalizas y/o frutales
Producir alimentos a
nivel familiar.
cuya producción tiene un sentido de subsistencia para la familia que lo cultiva
TANQUE DE DESCARGA DE FONDO. Dispositivo auto-operante útil para aplicar el
riego por gravedad a pequeñas áreas de producción. Consiste de un tanque de 200 l con
elementos internos que automáticamente permiten aplicar el riego en forma intermitente en
un huerto familiar.
Proceso de riego, se
presentan
dos
fases
(llenado y vaciado del
tanque) por sifón.
BICIBOMBA. Sistema de bombeo cuya energía proviene de una persona, bombeo aplicable
para extraer gastos de hasta 0,5 l por minuto, por una persona común para el riego con el
sistema de tanque de descargas de fondo.
Bombeo a través de la
rueda trasera de una
bicicleta
común
de
rodada número 26, con
lo que se logra bombear
el agua al huerto.
BIOFILTRO (LAVADERO ECOLÓGICO). Sistema que reproduce el ambiente de los
humedales (pantanos) para la depuración de las aguas residuales con la ayuda de plantas y
las bacterias asociadas a sus raíces.
Tratamiento
de
las
aguas grises que son
jabonosas, procedentes
de lavaderos o lavabos.
BIODIGESTOR. Utilizados para la producción de gas metano y bioabono, a partir de la
Tratamiento básico del
fermentación de heces fecales humanas, estiércol de animales y restos vegetales.
agua negra en viviendas
rurales.
CONCENTRADOR SOLAR (CAJA SOLAR). La desinfección solar es un método simple que
utiliza la radiación solar (luz UV-A y temperatura) para destruir las bacterias patógenas y
virus.
Uso de la energía solar
como una alternativa de
desinfección del agua
en
ISSN: 0187-3296
pequeñas
389
MEMORIAS EN EXTENSO
comunidades.
METODOLOGÍA
En zonas urbanas las acciones a llevar a cabo en el
proceso de diagnóstico y ahorro de agua potable, con
técnicas para el uso eficiente del agua y la aplicación
de dispositivos normalizados para el ahorro de agua
potable, requiere la capacitación correspondiente de
los usuarios en el uso eficiente del agua y de
campañas de promoción del ahorro de agua y cuidado
del medio ambiente; los pasos básicos en la
metodología son:
10 l por minuto, gasto mínimo de 4 l por minuto, un
haz de lluvia del 70 al 90 % concéntrico en un
diámetro de entre 12 y 42 cm, hermeticidad de sus
componentes a diferentes presiones y el confort del
usuario.
• Conocer las condiciones de las instalaciones
hidráulicas domésticas, identificar y corregir las fugas
de agua y proponer mejoras a las instalaciones y en
su mantenimiento.
• Medir el consumo de agua, medir la presión y el
gasto (volumen en litros por unidad de tiempo) de las
instalaciones y salidas de agua potable de las
viviendas.
• Campañas para el uso eficiente del agua potable en
viviendas.
• Tratamiento de agua y limpieza de depósitos,
cisternas y albercas.
• Disponibilidad de dispositivos normalizados para
el ahorro de agua potable en viviendas.
• Acciones de las instituciones y empresas del
sector.
• Laboratorios de pruebas.
• Recomendaciones para instrumentar programas
para el uso eficiente del agua, con la instalación de
dispositivos ahorradores normalizados en viviendas y
edificios públicos.
Los resultados de un estudio de campo sobre el uso
de regaderas ahorradoras en el aseo corporal, hecho
por el IMTA en 2004 en treinta casas-habitación (121
personas), destacan:
En zonas rurales se identifican las necesidades y se
atienden con la construcción de tecnologías
apropiadas (indicadas en la tabla 1), que se
transfieren
en
paquete,
previa
labor
de
convencimiento en las comunidades para su
aceptación, así como de su participación en la
construcción y operación de las tecnologías de
beneficio comunitario. Se requiere básicamente del
suministro de agua por lo que, como parte importante
para este objetivo el IMTA, en coordinación con otras
instituciones, instala tecnologías apropiadas.
Figura 1. Regaderas ahorradoras
a)
El tiempo promedio empleado en el aseo
corporal con la regadera ahorradora y con la regadera
convencional es de 15 minutos
b)
Consumo de agua por persona al día, con
regadera ahorradora 120 l
c)
Consumo de agua por persona al día, con
regadera convencional 173 l
d)
Ahorro de agua por persona al día, con
regadera ahorradora 53 l
e)
Opinión del usuario sobre la conformidad
de emplear regadera ahorradora 90% califican como
bien y el 10% opinan con el calificativo de muy bien
Acciones de difusión del funcionamiento y
cumplimiento de pruebas de los dispositivos
ahorradores de agua para instalarse y verificar en
las viviendas
Inodoros ver figura 2. Los inodoros normalizados
para el ahorrado de agua deben cumplir con las
especificaciones de descarga máxima de un volumen
de 6 l, eficiente en el arrastre de desechos, lavado de
paredes, dimensiones y calidad de los materiales. Los
inodoros tradicionales utilizan de 16 a 20 l por
descarga, lo que significa un consumo de 80 a 100 l
diarios por habitante; los de bajo consumo, que
funcionan con 6 l por descarga, pueden reducirlo a 30
l diarios por habitante (al día se pueden ahorrar 50 l).
Válvulas para
Figura 2 inodoros ahorradores
RESULTADOS
Las acciones a efectuarse son el proceso de
diagnóstico de ahorro de agua potable, de
identificación de técnicas para el uso eficiente del
agua y la aplicación de dispositivos para el ahorro de
agua.
Con base en estudios de campo realizados por el
IMTA durante 2004, se observa que el 40% de los
herrajes instalados en los inodoros no funcionan
adecuadamente.
Regaderas para aseo corporal ver Figura 1. Las
regaderas son el segundo dispositivo demandante de
agua dentro de una casa habitación. Las
características que debe cumplir son gasto máximo de
inodoros. Deben operar con el inodoro para
descargar un volumen máximo de 6 l, y deben
cumplir con las especificaciones de tiempo de
llenado, hermeticidad, durabilidad y calidad de los
materiales
Con base en estudios de campo realizados por el
IMTA durante 2004, se observó que el 40% de las
válvulas instaladas en los inodoros no funcionan
adecuadamente; se identificaron fugas.
Es factible que en México los organismos operadores
promuevan la distribución y uso de dispositivos con
cargos económicos en los recibos de cobro del agua
ISSN: 0187-3296
390
MEMORIAS EN EXTENSO
(en forma similar a la que lleva a cabo la Comisión
Federal de Electricidad con luminarias para el ahorro
de energía eléctrica).
Tratamiento de agua y limpieza de depósitos,
cisternas y albercas
El tratamiento de agua potable en los depósitos,
cisternas y albercas permite el almacenamiento
durante largos periodos de tiempo sin necesidad de
mandar el agua al drenaje. Asimismo, la limpieza
anual de estos depósitos permite su mantenimiento en
condiciones adecuadas para el almacenamiento del
vital líquido. Los tinacos deben cumplir con la norma
NMX - C - 374 - ONNCCE - 2000 Industria de la
construcción
Tinacos
prefabricados
Especificaciones y métodos de prueba.
Los depósitos de agua para su uso en viviendas
requieren ser construidos bajo normas que garanticen
su hermeticidad para la conservación del agua en su
interior, con propiedades de los materiales que
contribuyan a la conservación de las características
del agua potable para consumo humano. Los
aditamentos o accesorios como válvulas y flotadores
deben cumplir con las especificaciones sobre
resistencia de materiales, hermeticidad, apertura y
cierre, durabilidad etcétera.
Nuevas tecnologías: inodoros y mingitorios secos
(sin uso de agua). Han surgido nuevos desarrollos
de dispositivos sanitarios secos que no emplean agua
y, por lo tanto, son buena alternativa para ahorro de
agua; por ejemplo, el uso de mingitorios secos en
edificios públicos, hoteles, restaurantes, etc. Por el
actual costo de los mingitorios y la falta de espacio,
no han proliferado sus usos en los hogares, en el caso
de los inodoros se emplean en zonas rurales.
Inodoros secos ver Figura 3. Estos dispositivos
están constituidos por: un equipo de inodoro, sistema
de ventilación, separación y almacenamiento de orina
y excretas; ofrece la factibilidad de reciclaje como
fertilizante. Actualmente es la opción para alcanzar el
desarrollo sustentable de protección al recurso agua.
Su beneficio, además de ahorrar agua, es minimizar
el impacto al subsuelo y cuerpos de agua, evitar
transporte de enfermedades en agua y reducir la
generación de aguas residuales.
Figura 3. Inodoro seco
Mingitorios secos ver Figura 4. Estos dispositivos
están constituidos por: un equipo de mingitorio y un
sistema de tratamiento de orina (depósito receptor
con contenido de líquido gel biodegradable); evita los
malos olores y neutraliza la acción de las bacterias.
Actualmente es la opción para alcanzar el desarrollo
sustentable de protección al recurso agua. Su
beneficio, además del ahorro de agua, es minimizar el
impacto al subsuelo y cuerpos de agua, evitar el
transporte de enfermedades en agua y reducir la
generación de aguas residuales.
Figura 4. Mingitorios secos
Acciones de las instituciones y empresas del sector
Algunas de las acciones tomadas por las instituciones
y empresas relacionadas con el uso eficiente del agua
potable en el país con la finalidad de enfrentar este
reto, se basan en la normalización oficial de los
dispositivos ahorradores, parte importante para la
conservación del agua potable en las viviendas
En México, la Secretaría del Medio Ambiente y
Recursos Naturales (Semarnat), a través de la
Conagua, del IMTA, los organismos operadores de
agua potable, las cámaras industriales del sector agua,
así como otras instituciones como el Instituto de
Fomento Nacional para la Vivienda de los
Trabajadores, la Secretaría de Desarrollo Social y la
Procuraduría para la Defensa del Consumidor, han
realizado grandes esfuerzos al colaborar en la
elaboración, emisión y promoción de las leyes,
reglamentos y normas para el cuidado y uso eficiente
del agua, en especial, del agua potable para consumo
humano en viviendas.
Se han emitido más de diez normas específicas para
el ahorro de agua potable que incluyen instalaciones
y dispositivos para la medición, almacenamiento,
tratamiento y conservación y uso eficiente del agua.
Actualmente, el sector agua de México cuenta con
laboratorios de pruebas con acreditación para la
evaluación de la conformidad de dispositivos
ahorradores de agua potable normalizados.
Construcción e instalación de tecnologías
apropiadas para comunidades rurales
En zonas marginadas, incluidas las rurales, que no
cuentan con agua potable entubada se construyen e
instalan tecnologías apropiadas consistentes en
sistemas de captación de agua de lluvia, agua que se
emplea para consumo humano previo tratamiento,
para riego en pequeña parcela y usos sanitarios.
Dichas tecnologías apropiadas se construyen e
instalan con la participación de los habitantes de las
comunidades rurales, al interior de un programa de
capacitación y adopción de la cultura del manejo de
agua y el cuidado del medio ambiente.
El IMTA coordinó, junto con las comunidades, el
trabajo de campo que fue el construir e instalar
láminas captadoras de agua de lluvia, canaletas
conductoras del agua, cisterna de almacenamiento del
agua, biofiltro para tratamiento de aguas grises de
lavado de ropa y trastes, biodigestores para el
tratamiento del agua de uso sanitario e instalación de
concentradores solares para la desinfección solar del
agua para consumo humano.
Una primera etapa consistió en obras que ayudaran al
restablecimiento del medio ambiente en la cuenca del
ISSN: 0187-3296
391
MEMORIAS EN EXTENSO
lago de Pátzcuaro y mejorar la calidad de vida de su
población rural e indígena. De 2004 a la fecha, bajo
el patrocinio de la Fundación Gonzalo Río Arronte; la
supervisión
del
gobierno
del
estado
de
Michoacán, la Semarnat, la Secretaría de Urbanismo
y Medio Ambiente de Michoacán y la Conagua; la
coordinación del IMTA, y la participación de la
Universidad Autónoma de Zacatecas, la Universidad
Michoacana de San Nicolás Hidalgo y los municipios
de Erongarícuaro, Pátzcuaro, Quiroga y Tzintzuntzan,
además de una serie de organizaciones civiles, se esta
fase del proyecto:
Tecnologías apropiadas en materia de agua para las
comunidades rurales
Esta iniciativa, mediante un proceso de capacitación
y transferencia de tecnologías tuvo el objetivo de
equipar a las familias de las comunidades donde la
calidad y cantidad del agua es limitada, con
tecnologías sencillas y económicas a fin de reducir
los impactos hídricos, de alimentación, de salud y
ambientales que padece la población rural e indígena
de la cuenca del lago de Pátzcuaro. Durante este
proceso de capacitación, transferencia y apropiación
de las tecnologías se desarrollaron diversas etapas de
difusión, promoción, capacitación, asesoría técnica,
evaluación y seguimiento en cada comunidad, en
cada una de dichas tecnologías Ver Figuras 5 y 6:
•
Cosecha de lluvia (sistemas SCALL) para
captación del agua de lluvia.
•
Cisterna ferrocemento para almacenamiento de
agua.
•
Huerto familiar para producción de hortalizas
y/o frutales.
•
Tanque de descarga de fondo es un dispositivo
auto-operante útil para aplicar el riego en forma
intermitente por gravedad a pequeñas áreas de
producción.
•
Bicibomba para extracción y bombeo de agua.
•
Desinfección solar para desinfección de agua
para consumo humano.
•
Biofiltro es un sistema integral para el
saneamiento básico del agua gris.
•
Biodigestor, sistema para el tratamiento del agua
negra.
Las tecnologías consideradas en el proyecto se
dirigen a las comunidades rurales de la cuenca, donde
la calidad y cantidad del agua es limitada, y los
problemas de salubridad y ambiéntales ponen en
riesgo a la población.
Las tecnologías apropiadas establecen un modelo de
abastecimiento de agua, manejo sustentable del
recurso e incentivo para desarrollar los procesos de
producción a pequeña escala con manejo eficiente y
sustentable del recurso hídrico.
Los avances en la construcción e instalación de
tecnologías en la cuenca del lago de Pátzcuaro,
Michoacán, México, en el periodo a 2004 son de un
total de 1247, distribuidas en 4 municipios:
•
Municipios atendidos:
Pátzcuaro, Quiroga, Tzintzuntzan.
Eronguarícuaro,
Tecnologías instaladas:
•
Cosecha de lluvia, cantidad: 74
•
Cisternas de ferrocemento, cantidad: 145
•
Biofiltros, cantidad: 316
•
Desinfección solar, cantidad: 360
•
Tanque de descarga de fondo, cantidad: 112
•
Huertos familiares, cantidad: 112
•
Bicibombas, cantidad: 88
•
Biodigestores, cantidad: 40
Los resultados, hasta el momento, son optimistas. En
el periodo actual se continúan construyendo e
instalando tecnologías apropiadas con apoyo
financiero de la fundación y gobiernos estatales y
municipales.
CONCLUSIONES
Se avanza paulatinamente en la cultura del ahorro de
agua, captación de agua de lluvia y cuidado del
medio ambiente; sin embargo, hay mucho por hacer,
lo que requiere del trabajo conjunto entre
instituciones públicas y privadas para la promoción y
campañas de mayor impacto en este rubro, así como
de financiamiento para llevar estas acciones a mayor
cantidad de comunidades en el país.
Fig. 5 y 6. Captación y usos sustentables de agua
de lluvia
La coordinación del IMTA en las acciones para la
instalación de dispositivos ahorradores, su evaluación
en laboratorio, estudios de campo y actividades de
promoción y orientación a usuarios e instituciones
involucradas, ha permitido avanzar en esta tarea de
prioridad en la conservación del vital líquido.
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392
MEMORIAS EN EXTENSO
Las acciones del IMTA en la construcción e
instalación de tecnologías apropiadas en zonas rurales
muestra la disponibilidad de las comunidades en
participar en esta labor integral, que permite el
desarrollo sustentable y la mejora del nivel de vida de
sus habitantes con la captación de agua de lluvia, del
tratamiento para su consumo y tratamiento después
de su uso para empleo en riego parcelario productivo
en pequeño, con la finalidad de lograr el bienestar de
la comunidad.
Es necesario un seguimiento a las instalaciones de las
comunidades rurales en acciones municipales,
estatales y federales con las instituciones
involucradas en esta labor dentro de los programas de
la Secretaría del Medio Ambiente y Recursos
Naturales (SEMARNAT), para darle continuidad a la
disponibilidad de agua, mantenimiento de las
instalaciones, capacitación en salud y ecología para
asegurar el desarrollo sustentable de los recursos
naturales y en especial del agua.
Referencias
Ley de Aguas Nacionales (2004), Diario Oficial de la
Federación, 29 de abril, México.
Informe IMTA (2004), Transferencia de paquetes de
tecnologías apropiadas en materia de agua en
comunidades rurales, Jiutepec, Morelos.
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393
MEMORIAS EN EXTENSO
ESTUDIO DE LA DISTRIBUCIÓN DE PLOMO Y OTROS
METALES EN SUELO URBANO DE MONTERREY; MUESTREOS
2001 Y 2004
J. E. Valdez-Cerda1 , J. M. Alfaro-Barbosa1
Laboratorio de Química Analítica Ambiental, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Nuevo León
Guerrero y Progreso, Monterrey, Nuevo León correos electrónicos: [email protected], [email protected]
Resumen. En el presente trabajo se reportan los
INTRODUCCIÓN
valores de los índices de geoacumulación de
El estudio de metales en el medio ambiente,
diferentes metales, determinados en muestras de
particularmente en suelos ha sido ampliamente
suelo superficial de la ciudad de Monterrey, las
reportado en base a diferentes objetivos, como
cuales fueron colectadas en los años 2001 y 2004.
ejemplos podemos citar algunos trabajos en los cuales
Se relacionaron las concentraciones encontradas
se
de los metales con la concentración de origen
geoacumulación de metales:
natural de los mismos para evaluar los índices
han
•
reportado
valores
de
índices
de
Valoración de la calidad de un suelo en
geoquímicos de contaminación en 30 muestras.
función del contenido y disponibilidad de
Con
metales pesados (Pérez L., Moreno, A.,
los
valores
de
Igeo
se
determinó
contaminación por acumulación de estos metales
en algunos puntos de muestreo (plomo en San
González, J., 2000).
•
Determinación de la concentración de
Nicolás y Guadalupe, zinc y cromo en Escobedo y
metales pesados y su distribución en suelo
San Bernabé), la ubicación y el entorno de los
superficial de una zona industrial en
puntos de muestreo fueron utilizados para
Camerún (Asaah, A. V., 2003).
predecir
fuentes
de
contaminación.
Las
•
Contaminación antropogénica en la bahía
conclusiones sobre el monitoreo de la distribución
de Izmit: concentración de metales pesados
de los metales y su concentración en suelo son
en agua y sedimentos (Yasar, D., Aksu, A.,
necesarias para caracterización e inventario en la
Oslu, O., 2001).
ZMM y en un momento dado advertir acciones
•
Contaminación de cromo en sedimentos,
correctivas y recomendar decisiones en favor del
vegetación y peces en el estado de Minas
medio ambiente. Se realizarán estudios futuros
Gerais, Brasil (Jordao, C., Pereira, J., Jham,
para complementar el banco de datos y la
G., 1997).
distribución de metales y las fuentes que aportan
•
compuestos de los mismos a los ecosistemas.
Movilidad de metales traza, Evaluación del
impacto de desagüe de aguas de una mina
en Sudáfrica (Alakendra N. Roychoudhury,
Palabras
clave:
Índice
de
geoacumulación,
Michael F., 2006)
concentración de metales, ciudad de Monterrey,
ISSN: 0187-3296
394
MEMORIAS EN EXTENSO
•
•
Especiación de metales en sedimentos en
Los índices geoquímicos de contaminación nos
una bahía de España (Alvarez, P., Rubio,
muestran la acumulación de metales en puntos de
B., Vilas F., 2003)
muestreo con respecto a lo encontrado en zonas
de
donde no hay contaminación antropogénica, así en
de
conjunto con la especiación se puede conocer como y
metales en suelo de la cuenca alta del Río
en que grado están biodisponibles los metales para su
Lerma (Del Águila, P. Lugo, J., Vava, R.,
movilización a los diferentes ecosistemas.
Determinación
enriquecimiento
de
y
factores
geoacumulación
2005)
METODOLOGÍA
El estudio de la acumulación de metales en suelo se
basa en técnicas de normalización geoquímica que
Muestreo
permiten conocer los índices de geoacumulación, los
Se diseñó y se llevó a cabo un muestreo de manera
cuales miden el grado de contaminación de sustancias
sistemática, ubicando puntos en forma radial a escala
orgánicas e inorgánicas en el suelo (Loska et al.,
en el mapa de la ciudad de Monterrey. Las estaciones
1997; Moreira y Boaventura, 2003).
de muestreo fueron georeferenciadas. En la Tabla 1
La mayor parte de la industria del Noreste de México
se muestra la ubicación de las líneas de muestreo.
se concentra en la Zona Metropolitana de Monterrey
Digestión de las muestras
(ZMM). Uno de los resultados de la gran actividad
Para la digestión de la muestras de suelo se utilizó un
industrial es la producción de diversos contaminantes
equipo de microondas marca CEM Modelo MSP
empleados en los procesos químicos, como ejemplo
1000, tomando como referencia el método SW-3051,
se puede citar el incremento en el uso de compuestos
el cual es un programa establecido y aprobado por la
que contienen metales, estos compuestos no son
Agencia de Protección Ambiental de los Estados
totalmente aprovechados en los procesos industriales
Unidos (USEPA) para la digestión ácida de muestras
y generan residuos que afectan a los diferentes
de desecho sólidos.
ecosistemas. La ciudad de Monterrey registra una
Análisis de metales
gran cantidad de habitantes y un elevado tráfico
Se determinó la concentración de plomo y otros
vehicular, debido a esta última característica, se
metales en 30 muestras de suelo de la superficie
predice que el suelo de la ZMM está expuesto a una
asfáltica de las principales avenidas de la ciudad de
gran cantidad de contaminantes, tanto de metales
Monterrey y sus municipios, en seis líneas de
pesados como de especies orgánicas. De lo anterior
muestreo. Para la determinación de la concentración
expuesto se desprende la importancia del estudio del
de metales, se utilizó un Espectrofotómetro de
nivel de contaminación del suelo superficial de la
Absorción Atómica marca GBC Modelo 932 AA. Se
ZMM, así como de la determinación de los índices
evaluaron índices geoquímicos de contaminación.
geoquímicos de contaminación y de las principales
fuentes de contaminación del suelo en la ZMM.
Tabla 1. Líneas de Muestreo.
ISSN: 0187-3296
395
MEMORIAS EN EXTENSO
Tabla 2. Puntos de muestreo de la zona conurbana
Línea de muestreo
Avenidas principales
de Monterrey.
(Clave)
Estación de
Centro – Escobedo
Félix Galván López
muestreo
Ubicación
(C-ES)
Centro – San Bernabé
Simón Bolívar,
(C-SB)
Abraham Lincoln
Centro – San Nicolás
Manuel L. Barragán,
(C-SN)
Raúl Salinas Lozano
General Zuazua,
A la altura de la antigua
N. L.
Hacienda San Pedro
El Cercado, N. L.
A 700 m de la zona urbana,
con orientación a Allende,
N. L.
Centro – Tecnológico
Los Ramones,
A 6 km. de la zona urbana,
N. L.
a la altura de Palo Blanco
García, N. L.
A la altura del km. 63 de la
Eugenio Garza Sada
(C-TE)
Centro – Guadalupe
Presidente Benito
(C-GPE)
Juárez
carretera libre a Saltillo,
aún dentro de N. L.
ÍNDICE DE GEOACUMULACIÓN
Centro – Santa Catarina
Gustavo Díaz Ordaz
Para
establecer
y
aplicar
procedimientos
de
(C-SC)
remediación de sitios contaminados y tomar las
decisiones
Para determinar la concentración de metales de
origen natural en la región, se tomaron muestras de
suelo en lugares localizados a más de 50 km. de la
ZMM, en los cuales se consideró que no existe
contaminación por metales de origen industrial.
La ubicación de las estaciones de muestreo de la zona
conurbana de Monterrey se presenta en la Tabla 2.
políticas
primeramente
adecuadas,
determinar
los
es
necesario
niveles
de
contaminantes de dichos sitios.
El Índice de geoacumulación (Igeo) fue propuesto por
Müller y descrito por Förstner y colaboradores en
1990 como medida cuantitativa de contaminación del
metal en sedimentos acuáticos.
Los índices de geoacumulación relacionan la
concentración total de metal de la muestra de interés
con la concentración de origen natural del mismo
metal, mediante la siguiente ecuación:
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MEMORIAS EN EXTENSO
conurbanas de Monterrey como concentración natural
Igeo = Log 2 (Cn / 1.5 Bn)
del suelo (Bn), se realizó una mezcla de estas y se
donde:
determinó la concentración de origen natural.
Cn = concentración total del metal en suelo
Bn = concentración de origen natural del metal en
suelo
En
En muestras de suelo colectadas en Marzo de 2001,
este
trabajo
de
fueron determinadas concentraciones mayores a 200
geoacumulación a las muestras de suelo superficial y
mg/kg de plomo y zinc en la mayoría de las
se
estaciones de muestreo, lo cual proporciona algunos
denominó
se
como
aplicó
este
Índice
índice
geoquímico
de
contaminación.
índices
Para interpretar la contaminación del suelo de
interpretando así contaminación considerable por
Monterrey, se utilizaron los valores de Igeo aplicados
estas metales (Figuras 1 y 2); en el caso de plomo,
por Hakanson en 1980, los cuales se muestran en la
debido a su toxicidad relativa, fueron identificadas las
Tabla 3.
zonas impactadas por este metal en suelo.
de
geoacumulación
del
orden
de
3,
Tabla 3. Valores de Igeo aplicados como factor de
3.5
Igeo Pb 2001
Igeo Pb 2004
3
contaminación.
2.5
Igeo
2
1.5
1
0.5
I geo
0
Contaminación
-0.5
C
SN 1
SN 2
SN 3
SN 4
SN 5
Muestra
Fig. 1 Indice de geoacumulación de Pb, Línea C-SN
<1
Baja
1–3
Moderada
3
2.5
2
Igeo Pb 2001
Igeo Pb 2004
1.5
3–6
Considerable
Igeo
1
0.5
0
-0.5
>6
C
GPE 1 GPE 2 GPE 3 GPE 4 GPE 5
Muy Alta
Muestra
Fig. 2 Indice de geoacumulación de Pb, Línea C-GPE
Para la determinación de los Índices geoquímicos de
contaminación se determinaron las concentraciones
de las muestras de suelo tomadas en zonas
ISSN: 0187-3296
397
MEMORIAS EN EXTENSO
En muestras colectadas en Septiembre de 2004, se
4
determinaron concentraciones menores de plomo,
3
Igeo Cr 2001
Igeo Cr 2004
2
cadmio y cromo en las muestras de suelo analizadas
1
Igeo
en comparación del año 2001, por lo que en general
0
C
-1
los valores de los índices geoquímicos no evidencian
ES 1
-2
ES 2
ES 3
ES 4
ES 5
Muestra
contaminación por acumulación de estos metales. Los
mayores índices geoquímicos los presentó el zinc
Fig. 5 Indice de geoacumulación de Cr, Línea C-ES
(Figuras 3 y 4).
4
4
3.5
3
Igeo2.5
2
1.5
1
0.5
0
Igeo Cr 2001
Igeo Cr 2004
3
Igeo Zn 2001
Igeo Zn 2004
2
Igeo
1
0
C
-1
SB 1
SB 2
SB 3
SB 4
-2
C
SB 1
SB 2
SB 3
-3
SB 4
Muestra
Muestra
Fig. 3 Indice de geoacumulación de Zn, Línea C-SB
Fig. 6 Indice de geoacumulación de Cr, Línea C-SB
CONCLUSIONES
Igeo
3.5
3
2.5
2
Aunque en general se aprecia una disminución de la
concentración de metales en suelo superficial de la
1.5
1
0.5
0
Igeo Zn 2001
Igeo Zn 2004
zona metropolitana de Monterrey de 2001 a 2004, se
han detectado puntos en los cuales se presentan
C
ES 1 ES 2 ES 3 ES 4 ES 5
valores de índices de geoacumulación mayores de 3,
Muestra
lo cual indica contaminación por Pb en líneas de
Fig. 4 Indice de geoacumulación de Zn, Línea C-ES
muestreo orientadas a San Nicolás y Guadalupe,
En muestras de las líneas de muestreo orientadas
también por cromo y zinc se evidenció contaminación
hacia Escobedo y San Bernabé fueron encontrados
por acumulación de estos en las líneas hacia San
los mayores índices de geoacumulación para cromo,
Bernabé y Escobedo.
en relación a las demás líneas de muestreo (Figuras 5
Con los resultados obtenidos de las concentraciones
y 6).
de Pb, Cr y Zn y sus índices geoquimicos de
contaminación se determinó la acumulación de estos
metales
en
algunos
puntos
ISSN: 0187-3296
de
muestreo,
la
398
MEMORIAS EN EXTENSO
localización de estos puntos nos ayuda a predecir las
and speciation. Marine Pollution Bulletin 46 491–
fuentes de contaminación.
521.
Los resultados muestran la distribución de los metales
Del
y su concentración en suelo de la zona metropolitana
Determinación de factores de enriquecimiento y
de Monterrey, lo cual puede servir a las autoridades
geoacumulación de metales en suelo de la cuenca alta
correspondientes
la
del Río Lerma. Ciencia Ergo Sum, julio-octubre,
implementación de acciones preventivas a favor del
año/volumen 12, número 002, Toluca, México, pp.
medio ambiente.
155-161
como
recomendaciones
en
L.,
Moreno,
A.,
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ISSN: 0187-3296
399
MEMORIAS EN EXTENSO
LA CULTURA Y LA PERCEPCIÓN SOCIAL DEL AGUA EN LA
CUENCA DEL RIO TULA.
S. Vargas Velázquez,
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Paseo Cuauhnáhuac 8532, Col. Progreso, CP 62550 Jiutepec,
Morelos. Correo electrónico [email protected]
RESUMEN. En los últimos años se han agudizado
el deterioro ambiental y los conflictos por la
distribución y abasto del agua en ciudades y zonas
agrícolas. Diversas acciones gubernamentales se
han implementado para reducir el impacto social
y económico de los problemas por agua. Una de
ellas ha sido impulsar una “nueva cultura del
agua”, entendiendo generalmente con esto
cambios hacia una mayor racionalidad en su uso,
suponiendo mayor eficiencia técnica y menor
desperdicio. Sin embargo, esta definición no
expresa la problemática sociocultural en torno al
agua. Aquí se describe una investigación en donde
se aplicaron encuestas y entrevistas a distintos
usuarios del agua potable para construir índices
complejos, con los cuales se concluye en algunas
limitaciones del enfoque institucional, y la
necesidad de ampliar la perspectiva conceptual
respecto a las formas culturales de aprovechar y
percibir el deterioro de los recursos naturales.
Palabras Clave: Cultura del Agua, Contaminación,
Índices de percepción, Tula
INTRODUCCION
Nuestro país se caracteriza por un complejo
panorama hidrológico, en el cual se sobreponen, no
siempre en forma ordenada, grandes variaciones en la
distribución espacial y temporal del agua y los
patrones de crecimiento demográfico y de la
actividad económica: en más de la mitad de nuestro
territorio, localizado en el norte y en el altiplano del
país, se dispone del 19% del escurrimiento medio
anual, pero dicho territorio comprende dos tercios de
la población nacional, el 70% de la actividad
industrial y el 40% de las tierras de temporal; en el
sureste, en cambio, que abarca menos de la cuarta
parte de la superficie, escurre el 67% del total
nacional, habita el 24% de la población y la industria
es incipiente. Ello conlleva a que ahí, donde escasea
el agua, se deba hacer llegar el agua a costos elevados
y crecientes, desde sitios cada vez más distantes.
En lo que corresponde al campo, el problema
presenta aspectos igualmente preocupantes, en la
medida en que en las zonas áridas y semiáridas,
donde se concentra más de la mitad de los suelos
aptos para la agricultura, se dispone de menos del 1%
del total del agua en el país y, aunado a lo anterior, es
donde se presenta un considerable desperdicio por el
empleo de sistemas de riego de bajo rendimiento,
pérdidas en la conducción de agua e insuficiencias de
bombeo; predominan bajas eficiencias en las
superficies de riego en donde se generan pérdidas de
entre el 45% y el 60% del agua entregada. Se observa
que en altitudes superiores a los 2000 metros sobre el
nivel del mar, en lo que se denomina altiplano, se
asienta más de la cuarta parte de la población y se
dispone sólo del 4% del escurrimiento; y, por el
contrario, debajo de los 500 metros de altitud, se
concentra el 50% del escurrimiento para una
población de porcentaje similar.
La Comisión Nacional del Agua ha sostenido que la
mayoría de los cuerpos de agua superficial del país
reciben descargas de aguas residuales de los tipos
doméstico, industrial, agrícola o pecuario, sin
tratamiento alguno, lo que ha provocado grados
variables de contaminación que limitan el uso directo
del agua, estimando que el 19% de las aguas
nacionales se encuentran contaminadas; el 54% están
poco contaminadas; el 20% tiene una calidad
aceptable, y; sólo el 7% de ellas es de excelente
calidad.
La situación de la cuenca del río Tula es característica
de
esta
problemática.
Ahí
se
recibe
Aproximadamente 1,000Mm3 de aguas negras de la
Ciudad de México entran a El Valle del Mezquital sin
ningún tipo de tratamiento, por año. La competencia
por el agua negra para su uso agrícola ha hecho que
este sea un recurso estratégico para la producción
agrícola. Sin embargo, en la región aún prevalecen
las condiciones de pobreza entre los productores
agrícolas, aunque fuertemente contrastado entre
quienes tienen agua y aquellos que no.
Particularmente los agricultores manifiestan lo
importante que es tener acceso al agua negra, como
base de su producción. Los sistemas de agua potable
se encuentran en una situación no menos difícil, ya
que en muchos casos no han logrado sostener su
servicio por falla de pago de los mismos usuarios, ya
que prevalece una idea en la región, compartida con
los agricultores, de que es un servicio público y debe
ser subsidiado, y no les pueden cortar el agua.
En entrevistas y encuestas realizadas durante 2001 y
2002, se manifiesta que la percepción es que en la
región del río Tula no existen problemas, aunque
existen en el discurso las constantes sobre el
desperdicio del agua, contaminación, escasez de agua
(en presente o en forma futura), descargas
industriales como más contaminantes. Casualmente,
la mayoría de los entrevistados coincidieron en decir
que no existían problemas con el agua (ni de riego ni
doméstica), pero externaron que, dadas ciertas
condiciones, podrían aparecer problemas o conflictos.
Es claro que su percepción cultural del ambiente y
sus prácticas obedecen a cierta lógica social, y no a
criterios técnicos respecto a la eficiencia o su
deterioro.
ISSN: 0187-3296
400
MEMORIAS EN EXTENSO
METODOLOGIA
De la definición teórica de cultura del agua a otra de
carácter empírico a través de la operacionalización, se
definieron tres parámetros para medir la cultura del
agua: información, percepciones, y prácticas. Los
parámetros son las dimensiones en que teóricamente
organizamos al conjunto de rasgos culturales que nos
interesa estudiar respecto de la relación de los grupos
sociales con los recursos hídricos. Cada parámetro lo
podemos operacionalizar en un conjunto de
indicadores, a los cuales hay que fundamentar
empíricamente con datos. En algunos casos hay
indicadores directamente observables (que podemos
registrarlos directamente ya sea preguntando al
usuario, realizando recorridos de campo, etc.), en
otros se necesitó desglosar sus observables. Puede
ocurrir que un mismo indicador sea útil para dos
subsistemas o dimensiones del concepto de cultura
del agua.
Para llevar a cabo el estudio se definió una encuesta a
una muestra representativa de usuarios del agua en la
cuenca. En este caso se presentan sólo los resultados
de los usuarios domésticos, tanto urbanos como
rurales, de manera comparativa. Se aplicaron
entrevistas y cuestionarios que permitieron
caracterizar los distintos rasgos culturales. Aquí se
presentan los resultados de la encuesta, agrupados en
tres índices, en donde con base en técnicas
estadísticas multivariadas que permiten estratificar y
clasificar a los encuestados.
Los referentes para el diseño de la encuesta fueron el
objetivo del proyecto y el concepto de cultura del
agua. En estos términos, el objetivo del proyecto es
desarrollar una metodología para evaluar y orientar el
proceso de cambio de la población del país en materia
de cultura del agua. Y, en términos operativos,
concebimos la cultura del agua como el conjunto
sistémico formado por la información, los
conocimientos, percepciones, actitudes y prácticas,
características de la forma como una comunidad se
relaciona con el recurso no sólo en función del
contexto histórico local y regional en el que habita, y
como resultado de un proceso del cual es
sucesivamente causa y efecto, sino en función de los
diferentes usos a los que se destina y la clase de
usuario de que se trate, así como de los valores,
costumbres e ideologías prevalecientes, los
conocimientos en boga y la estructura social
existente.
Ejes temáticos
Con lo anterior en mente, se trató de operacionalizar
el concepto de cultura del agua, diseñando encuestas
que contemplaran parámetros para el análisis de los
cambios de la población en materia de cultura del
agua. En estos términos,
el diseño de los
cuestionarios para la realización de la encuesta se
realizó teniendo como ejes los siguientes tópicos:
1.
Fuentes y sistemas de abastecimiento de agua
2.
Uso del agua para la agricultura de riego y/o de
temporal
3.
Uso eficiente del agua en industrias
4.
Uso del agua en ciudades
5.
Formas de reúso del agua
6.
Costos y tarifas del agua
7.
Prevención y control de las consecuencias de la
presencia de fenómenos meteorológicos extremos
8.
Principales problemas en relación con el agua
9.
Participación comunitaria en la solución de
problemas del agua
10. Conocimiento de campañas que promueven el
cuidado del agua
11. Responsabilidades
por la contaminación,
consumo y cuidado del agua
Asimismo, los temas arriba mencionados fueron
cruzados con parámetros para el análisis y medición
de los cambios de la población en materia de cultura
del agua, lo que hemos llamado como indicadores y
que son los siguientes:
i)
Información en cuanto a: las características de
la región hidrológica que habitan; los principales usos
del agua en la región; las instituciones que atienden
los servicios y problemas relacionados con el agua;
los derechos y obligaciones de la población con
respecto al uso y cuidado del agua; y las prácticas de
participación organizada de la población para afrontar
la problemática del agua de la región.
ii) Percepción de: los principales problemas del
agua en la región que habitan; la importancia de los
problemas de la región que habitan; y las
posibilidades de participación individual y colectiva
en la solución de la problemática del agua de la
región.
iii) Prácticas en relación con: los usos del agua;
los reúsos del agua; la contaminación del agua y/o
prevención de la misma; el pago de los servicios; la
participación individual en la solución de la
problemática del agua; y la participación organizada
en la solución de la problemática del agua de la
región.
Los cuestionarios incluyen los rubros mencionados
en materia de información, percepción y prácticas,
además de contener un apartado común, referente a
generalidades. Asimismo, cada uno de los
cuestionarios tiene un apartado referente a los datos
de identificación del encuestado.
Índice I: Percepción de Problemas
Después de haber calculado el Índice por persona, se
recurrió a Estratificar los resultados. A partir de esta
estratificación se construyeron tres grupos que sirven
para evaluar como la gente en las comunidades
perciben los problemas referidos al recurso agua.
Estos grupos son:
•
Muchos e importantes Problemas
•
De importancia regular
•
Pocos y menos importantes Problemas
De acuerdo a esto, en general las personas perciben
que sus problemas son:
•
De una importancia regular (70.8%),
•
El 19.1% declara que los problemas que
tienen son muy importantes y
•
Sólo el 10.1% dijo que ellos tenían pocos
problemas o eran de poca importancia.
ISSN: 0187-3296
401
MEMORIAS EN EXTENSO
De acuerdo a la evaluación de las preguntas que
fueron utilizadas para la construcción de este índice,
se puede concluir:
•
Al parecer en promedio la población de
todos los municipios perciben pocos problemas con
respecto al agua que ocupan en sus comunidades
(sobre el 63.6% cree que los problemas son poco
importantes y sólo el 36.3% si cree que existen).
•
Según lo declarado, los mayores problemas
se referirían a la escasez en alguna época del año
(63.5%).
•
Respecto al servicio y calidad del agua, en
promedio todos los entrevistados coinciden en señalar
que el suministro de agua y su calidad son buenas.
•
Además reconocen que las campañas
tendientes a tomar conciencia sobre el cuidado del
agua ayudan mucho.
Respecto a la distribución de los estratos según
municipio, se puede apreciar que:
•
Los municipios en donde los pobladores
declaran percibir mayor cantidad de problemas son
los de Ixmiquilpan, Tepeji y Tula de Hidalgo. Este
hecho viene a remarcar lo dicho más arriba cuando se
evaluaron las respuestas de las preguntas que
intervinieron en la construcción de este índice de
problemas. De acuerdo a esto cabría analizar si estos
municipios son comparativamente más marginados
que los restantes levantados.
•
De acuerdo a la declaración de percibir
pocos problemas y poco importantes, destacan los
municipios de Tezontepec y Mixquiahuala todos del
Estado de Hidalgo.
•
Como es de esperar, en el ámbito rural es
dónde se perciben con mayor peso los problemas
importantes, en general sobre el 70% declara percibir
muchos o de regular intensidad los problemas dentro
de su comunidad. En el ámbito urbano, el porcentaje
que declara percibir problemas importantes o de
mediana importancia sólo llega al 19%.
•
En general y de acuerdo a los estratos
definidos y a los grupos de edad, los declarantes de
los grupos centrales (25 a 44 años) son quienes
perciben mayores problemas; por su parte, las
personas de los mismos grupos de edad son también
los que perciben en su mayoría problemas de
importancia intermedia. Los pobladores que declaran
percibir pocos problemas se ubican entre los grupos
de edad de 25 a 34 años y mayores de 54 años.
•
De acuerdo a la Ocupación, las jefas de
hogar o trabajadoras domésticas son las que más
destacan dentro de este grupo, en segundo lugar se
encuentran los TCP y posteriormente están los
empleados u obreros. El 54% de las jefas de hogar,
declararon percibir problemas de una importancia
regular o alta, cosa que en el caso de los TCP sólo se
dio en un 19% y en el 12% de los obreros.
Índice II: Uso, Contaminación y Deberes
A partir de la estratificación de este índice, se
construyeron los tres grupos que sirven para evaluar
como la gente en las comunidades usan el recurso
obtenido. Estos grupos son:
•
Mayor uso y deberes, y poca contaminación
•
Menor uso y deberes y contaminación
intermedia
•
Poco uso y deberes y alta contaminación
De acuerdo a esto, en general se tiene que::
• Se presenta poco uso y deberes, y alta
contaminación en un 53.52% de los casos,
• El 37% se encuentra en el grupo de menor uso y
deberes, y contaminación intermedia, y
• Sólo el 9.9% está en el estrato de mayor uso y
deberes, y poca contaminación.
De acuerdo a la distribución de las respuestas por
tema dentro de la construcción de este índice, se
aprecia a grandes rasgos que:
• El suministro del recurso si alcanza para las
necesidades de los usuarios, tanto así que ellos
declaran que les alcanza para ahorrar y almacenar el
agua. Sin embargo, la gran mayoría de los declarantes
argumenta que ellos no son los mayores
consumidores, sino que estos son los agricultores y la
industria.
• De acuerdo al tema de la contaminación, los
declarantes reconocen no saber de problemas de
contaminación puntuales del agua, pero sí tienen
conciencia de que los mayores contaminadores son
ellos mismos y los que producen las actividades
agrícolas.
• Por último, de acuerdo a los gastos que ocasiona
tener el recurso, declaran pagar el agua y que el
monto que pagan por él es adecuado.
Respecto a la distribución de los estratos según
municipio, se puede apreciar que:
• De acuerdo a la distribución de este índice por
municipio, se puede apreciar que en general los
municipios de Tepeji, Tula de Hidalgo e Ixmiquilpan,
son los que más participación tienen dentro de la
distribución. Por estrato, se aprecia que el 53.2% de
los municipios se encuentran en un estrato extremo
de poco uso y alta contaminación; destacando en
esta los municipios de Tepeji y Tezontepec. Por su
parte el mismo municipio de Tepeji y el de
Ixmiquilpan son los más destacados dentro del estrato
de menor uso y contaminación intermedia.
• De acuerdo al tipo de encuesta, se aprecia que en
general esta fue de tipo rural, en donde destacan
principalmente el estrato tres sobre poco uso y alta
contaminación, el que representa sobre el 41% del
total de la categoría rural. Por su parte, el estrato de
menor uso y contaminación intermedia participa con
un poco más del 29%. En el caso de la categoría
urbana, la tendencia se mantiene, pero los porcentajes
son considerablemente más bajos.
• De acuerdo a los grupos de edad de los
declarantes, las tendencias siguen favoreciendo a los
que se encuentran en los grupos centrales, es decir,
entre 25 y 44 años, en estos destacan nuevamente los
estratos de poco uso y alta contaminación y el de
menor uso y contaminación moderada. De acuerdo a
esto los porcentajes de participación por estrato, y
para cada grupo señalado en cualquier categoría
apenas sobrepasan el 15% de los casos.
• Con respecto a la ocupación, en general las jefas
de hogar dentro del estrato de menor uso y alta
contaminación representan sobre el 26%, mientras
que los trabajadores por cuenta propia sólo lo hacen
en casi un 12%. Dentro del estrato de menor uso y
contaminación intermedia, la participación de las
ISSN: 0187-3296
402
MEMORIAS EN EXTENSO
jefas de Hogar decae al 21% y la de los TCP a casi el
7%.
Índice III: Participación ciudadana e Institucional
A partir de la estratificación de este índice, como en
los otros, se construyeron los tres grupos que
sirvieron para evaluar como la gente participa en
forma individual y comunitaria y como ve la
participación de las instituciones. Estos grupos son:
•
Siempre participan
•
Pocas veces participan, y
•
Casi nunca participan
De acuerdo a esto, en general se tiene que:
• Se presenta una alta participación en un 49.6% de
los casos,
• El 26.1% se encuentra en la categoría de
participar en pocas ocasiones, y
• Sólo el 24.4% está en el estrato de no
participación.
De acuerdo a la revisión de las preguntas que pasan a
participar en la construcción de este índice, se puede
destacar:
• En promedio se aprecia que la participación en
pro de actividades referentes al cuidado del agua son
en algún grado escasas o pocas,
• Lo anterior se aprecia en forma importante en la
participación individual en el manejo a los
problemas, sobre el 76% de los encuestados declaró
en este sentido.
• Por lo mismo, las personas comentan juntarse en
pocas oportunidades para tratar problemas del agua
(65.7%) y sólo cerca del 5% declaró juntarse siempre.
De acuerdo a la distribución de la muestra por estrato
para este índice, se puede apreciar que los municipio.
• En general la muestra de municipios para este
índice, indica que en un 49% de ellos la participación
es alta o numerosa, tanto de personas como de
instituciones. En esta posición se encuentran
principalmente los municipios de Ixmiquilpan y
Atitalaquia. Dentro del estrato de participación
intermedia destacan los municipios de Tepeji y Tula
de Hidalgo, mientras que estos mismos, más el
municipio de Tezontepec es donde se presenta una
mayor proporción de baja participación ciudadana.
• De acuerdo al tipo de encuesta, sobre el 42% de
las levantadas en el ámbito rural, se encuentran
dentro del estrato de alta participación. En las del
ámbito urbano, destacan las que se encuentran en el
estrato de muy poca participación (casi el 10% se
encuentra en esta condición).
• De acuerdo a las ocupaciones, se ve que sobre el
29% de las jefas de hogar declararon si participar
activamente en acciones en pro del cuidado del agua,
dándose la misma tónica dentro de los otros dos
estratos del índice. En cuanto a los TCP, estos
destacan bajo la misma tendencia, pero con
porcentajes más reducidos.
CONCLUSIONES
Los resultados para la cuenca del río Tula muestran
como contrasta la percepción de los problemas entre
quienes la utilizan, y aquellos que definen desde un
punto de vista técnico. Igual ocurre con el uso y las
prácticas.
A
sí
mismos
se
consideran
mayoritariamente como buenos usuarios, en tanto que
los funcionarios ven como muy problemático el tipo
de prácticas que realizan, poniendo énfasis en el
desperdicio. Esto lleva a muchos desencuentros en las
políticas educativas y de “uso eficiente” del agua.
Después de exponer las principales tendencias de los
tres indicadores creados y teniendo como variables de
control las variables de municipio, tipo de
levantamiento, edad del declarante por grupos de
edad y ocupación, podemos llegar a concluir que en
general, los encuestados presentan una alta
percepción sobre problemas más o menos
importantes, caracterizados principalmente por la
escasez del recurso en ciertas épocas del año,
declaran además tender a usar poco el recurso y
ocasionar una alta contaminación, a pesar de que
también reconocen que en ocasiones les alcanza para
almacenarlo; por su parte, desde el punto de vista de
la participación dicen tener una alta conciencia o
disposición para participar en la solución de
problemas, esto en forma individual o comunitaria,
reconocen además que las instituciones en ciertas
ocasiones tienen una participación bastante activa, a
pesar de criticar su desempeño en la gestión del
recurso (administración y distribución).
La cultura del agua está conformada por un complejo
sistema de rasgos o atributos, organizados en este
estudio piloto en tres parámetros: prácticas,
percepciones e información. Para lograr su adecuada
caracterización y representación a través de índices e
indicadores, se requiere de un proceso de validación,
prueba y corrección, que permita rediseñar y
estandarizar los instrumentos de encuesta y entrevista
aplicados con la metodología aquí desarrollada.
El estudio de los fenómenos culturales relacionados
con el agua requiere de la utilización de técnicas de
investigación social cuantitativas así como también
de aquellas de carácter cualitativo, ya que muchos de
los rasgos referidos en los tres parámetros
anteriormente mencionados, no son susceptibles de
medición en una primera instancia, o difícilmente se
les puede organizar en una escala que permita su
comparabilidad.
Es posible desarrollar índices e indicadores de cultura
del agua que permitan caracterizar los principales
rasgos de la cultura del agua por región hidrológica,
los cuales pueden ser útiles para orientar las acciones
de la política del agua encaminadas a estimular la
participación social en la gestión integral y
sustentable del recurso.
El cálculo de los índices requiere de validar su
comparabilidad, y están abiertos a su reformulación o
estimación con otras técnicas que permitan corregir y
afinar su valor explicativo, e incorporar las
necesidades de información de los usuarios
potenciales de esta metodología.
El desarrollo de índices e indicadores de cultura del
agua requiere de la posibilidad de comparar los
resultados de este estudio realizado en la subcuenca
del río Tula, con los que se obtendrían en otras
regiones del país, en donde las característica
hidrológicas y la disponibilidad y calidad del agua
sea distinta, con el fin de construir una escala con la
cual se logre la estandarización de cada índice e
indicador.
Los instrumentos de encuesta y entrevista a
profundidad se pueden adaptar a la diversidad de
situaciones socioculturales e hidrológicas, con el fin
ISSN: 0187-3296
403
MEMORIAS EN EXTENSO
de poder desarrollar un sistema de índices e
indicadores sistematizados en un sistema de cómputo
que permita realizar reportes generales como de
temas específicos.
La metodología desarrollada y validada en el estudio
de caso de la cuenca del río Tula, permite desarrollar
estudios particulares. Esta metodología se puede
emplear para caracterizar problemas y las situaciones
conflictivas, como ha sido la del distrito de riego 003,
Tula, ubicado en esta región, o también para
profundizar en las razones por las que los usuarios de
los sistemas de agua potable, por ejemplo, se niegan a
pagar la cuota de agua.
Esta metodología se puede emplear para suministrar
información sobre los aspectos sociales y culturales a
los sistemas de gestión por cuenca hidrológica, en
particular para la orientación de las actividades de los
consejos, comisiones y comités de cuenca, así como
comités de aguas subterráneas, y en particular al
Movimiento ciudadano por el agua.
Asimismo, los resultados de esta metodología se
pueden emplear para analizar las necesidades y
requerimientos de información, así como las
deficiencias y contenidos de las campañas de cultura
del agua que se realizan por los distintos niveles de
gobierno involucrados en la gestión del agua.
Se pueden correlacionar los resultados de esta
encuesta con la información hidrológica con el fin de
caracterizar las dificultades y obstáculos sociales para
la solución de los problemas del agua.
Se pueden correlacionar información de este
instrumento con la información socio |demográfica
para realizar inferencia estadística sobre toda la
población de una cuenca.
El diseño actual del cuestionario es aún poco ágil
para su levantamiento, captura y análisis, y requiere
de su rediseño para su posterior aplicación y
transferencia a usuarios potenciales de sus resultados.
REFERENCIAS
Brumann, Christoph. 1990. “Writing for culture: Why
a successful concept should not be discarded”, en
Current Anthropology Vol. 40, suplemento, febrero.
pp. S1-S27
García, Rolando. 1986. “Conceptos básicos para el
estudio de los sistemas complejos”, en Los problemas
del conocimiento y la perspectiva ambiental del
desarrollo. México, Siglo XXI.
Levi, C., S. Vargas, et al. 2001. Metodología para la
Evaluación de Programas de Cultura del agua
(Primera Etapa). IMTA-CNA.
ISSN: 0187-3296
404
MEMORIAS EN EXTENSO
REDUCCION DE CROMO HEXAVALENTE CONTENIDO EN
AGUAS RESIDUALES MEDIANTE UN TRATAMIENTO
BIOLÓGICO
Natalia Flores Bolívar, Karina Gurrola Gómez, María Teresa Moorillón Piedra*, Felipe Samuel
Hernández Rodarte, Graciela Enríquez Flores, Blanca Estela García Caballero.
Dpto. de Ingenierías Química y Bioquímica, Instituto Tecnológico de Durango
Blvd. Felipe Pescador 1830 Ote. C.P. 34080, Durango Dgo.
Tel. (01 618) 8-29-09-00 ext.128 Fax. (01 618) 8-18-48-13
E-mail. [email protected].
RESUMEN
El presente trabajo aplica un método
de 30horas a temperatura ambiente con un
biológico para la reducción del cromo
10% de inóculo.
hexavalente presente en aguas residuales que
proceden de las industrias cromadoras
Palabras
establecidas en la Ciudad de Durango,
fluorescens, reducción, biotransformación,
utilizando el microorganismo Pseudomonas
agua
fluorescens,
por
sus
características
clave:
cromo,
Pseudomonas
de
sobrevivencia en sitios contaminados con
INTRODUCCIÓN
metales pesados.
La acumulación de desechos, sobre todo en
Los objetivos particulares se refieren a la
áreas urbanas, genera la dispersión de gran
caracterización de la muestra inicial, aislar e
diversidad de compuestos en suelos, aguas
identificar Pseudomonas fluorescens nativa,
superficiales
así como su propagación en aguas residuales
filtración de los mismos hacia las aguas
contaminadas con cromo.
subterráneas: los acuíferos que constituye la
y
aire,
con
la
consecuente
el
reserva de agua potable (Vullo, D., 2003). El
crecimiento del microorganismo mediante la
problema de contaminación con cromo en la
técnica de la densidad óptica y se valoró el
ciudad de Durango, es debido a la existencia de
potencial óxido – reducción como método
cromadoras y talleres automotrices que utilizan
indirecto que representa la variación de la
el cromo como una de sus materias primas, y
carga de electrones, utilizando un electrodo
estas empresas desechan el agua utilizada en sus
(Conductronic), el cual reportó como valores
procesos directamente al drenaje, con lo cual el
iniciales 0.002Volts y como valores finales –
cromo se mezcla con el agua residual, lo cual
0.001Volts. Se calculó el potencial óxido –
afecta seriamente el uso de este recurso para el
reducción mediante la ecuación de Nernst,
consumo humano. Además de que la
dando un valor inicial de 0.0051Volts y final
de cromo presente en el agua es más alta que la
de 0.0031Volts, ambos en la muestra 3.
permitida por la NOM-002-ECOL-1996 que
La determinación de cromo hexavalente se
establece los límites máximos permisibles (0.5 a
hizo mediante la técnica de absorción
1mg/L), la NOM-AA-44-1981 que instituye el
atómica (Spectr AA-400). La muestra 3
método para la determinación de cromo
presentó un porcentaje de reducción de
hexavalente en agua, la NMX-AA-005-2001
20.98, al término de la propagación que fue
que implanta los análisis de agua y la
Durante
la
propagación
se
midió
ISSN: 0187-3296
cantidad
405
MEMORIAS EN EXTENSO
determinación
de
metales.
(Secretaría
de
El objetivo general del proyecto es someter el
Economía). El cromo se encuentra presente en
agua residual contaminada con cromo VI a un
agua y suelo principalmente en dos formas de
tratamiento
oxidación: Cr (III) o Cr (VI), pero también
fluorescens con el fin de reducir la valencia del
puede encontrarse como óxido de cromo, sulfato
cromo VI.
de cromo, trióxido de cromo, ácido crómico y
Como objetivos particulares se realiza la
dicromato. En presencia de la materia orgánica,
caracterización de la muestra y se miden sus
el Cr (VI) presente en aguas y suelos es
niveles de cromo VI, así como aislar, identificar
reducido a Cr (III); sin embargo, las altas
y propagar, un microorganismo nativo, capaz de
concentraciones del ión en estado hexavalente
llevar a cabo la reducción del cromo.
biológico
con
Pseudomonas
pueden sobrepasar esta capacidad de reducción,
lo que impediría su adecuada eliminación
METODOLOGÍA
(Acosta, I. y col., 2005). Puesto que los métodos
Toma de la muestra.
químicos existentes son muy costosos, y a veces
Para fines prácticos, se tomaron 2 tipos de
no aplicables in situ, es necesario optimizar un
muestra, agua cromada y agua residual. La
método
llamado
muestra del agua cromada se tomó en la
remediación, de eliminación o reducción del
industria Cromadora “Cromos” de la ciudad de
cromo, ya que éstos ofrecen alta especificidad
Durango, en la tina de lavado, que es la última
en la remoción del metal de interés, tanto en
tina del proceso. La muestra del agua residual
sistemas in situ como ex situ, con lo cual
fue tomada de la Planta Tratadora de Aguas
podríamos eliminar en parte el problema de
Residuales del Municipio de Durango (PTAR),
contaminación en el medio ambiente por
en la vertiente de entrada.
metales pesados. (Levitus, G. y col., 2004).
Caracterización de la muestra inicial.
En
biológico,
este
tipo
de
también
remediación
se
usan
Para caracterizar las muestras iniciales se
microorganismos directamente en el foco de la
tomaron
contaminación. Los microorganismos utilizados
contenido de cromo hexavalente, la densidad
en biorremediación pueden ser los ya existentes
óptica (D.O.) (AOAC, 1990) o turbidez, el pH
(autóctonos) en el sitio contaminado o pueden
(NMX-AA-008-SCFI-2000 análisis de agua –
provenir de otros ecosistemas, en cuyo caso
determinación de pH- método de prueba), la
deben ser agregados o inoculados (Levitus, G. y
conductividad, y un parámetro muy importante
col., 2004).
para este proyecto como es el potencial oxido -
Los
microorganismos
más
comúnmente
en
cuenta
parámetros
como
el
reducción.
utilizados para la precipitación de metales
Aislamiento del microorganismo.
pesados
y
Para aislar el microorganismo deseado, se
Pseudomonas aeruginosa. Se optó por utilizar P.
preparó el medio de cultivo, utilizando el medio
fluorescens debido a que su patogenicidad es
selectivo King B para Pseudomonas fluorescens
mínima en comparación con la P. aeruginosa y
y mediante la técnica de vaciado, e incubación a
su interacción con los metales pesados es
30° C por 24hr se obtuvieron colonias
excelente. (Wale, J. y col., 2004)
sospechosas.
son:
Pseudomonas
fluorescens
ISSN: 0187-3296
406
MEMORIAS EN EXTENSO
Se compararon los resultados obtenidos en las
lavado de la cromadora, como del agua residual
pruebas
de entrada de la PTAR, se observan en la tabla
bioquímicas,
y
se
comparó
la
morfología descrita. También con la ayuda de
2.
una lámpara de luz ultravioleta, se confirmaría
que el microorganismo aislado es Pseudomonas
Tabla 2. Caracterización de la muestra inicial
fluorescens debido a su luminiscencia.
Preparación del inóculo.
Muestra
Cromo
Partiendo de tubos inclinados con medio King
6
B, se incubaron los tubos sembrados a 30° C por
(mg/l)
pH
D.O
Conduc_
(trans)
tividad
(µs)
48hr para un mejor crecimiento. Al término, a
1
4.05
7.77
99.4
263
estos tubos se les incorporó 10ml de agua
2
~
8.13
83.4
0.08
destilada estéril para suspender las colonias
bacterianas y utilizar esta suspensión como
Con base a las muestras preparadas, se
inóculo
determinó las distintas proporciones de cada
para
realizar
las
cinéticas
de
crecimiento.
agua a utilizar, así como el inóculo, con el fin de
Cinéticas de crecimiento.
determinar su contenido de cromo inicial, como
Se prepararon 3 muestras de agua, conteniendo
se muestran en la tabla 3.
las siguientes proporciones señaladas en la tabla
1.
Tabla 3. Contenido de cromo en las muestras
iniciales
Tabla 1. Preparación del inóculo
Matraces
N°
Contenido
Cromo
Agua
ml
cromada
residual
inóculo
(ml)
(ml)
utilizado en
25% agua residual
cada matraz
10% inóculo
de Agua
muestra
Muestra
de
mg/l
1
2
65%
55%
agua
agua
cromada,
cromada,
130
50
20
35% agua residual
2
110
70
20
10% inóculo
3
90
90
20
1
3
45%
agua
cromada,
2.6325
2.2275
1.8225
45% agua residual
Se trabajó a condiciones ambientales, lo cual
10% inóculo
conduce a no tener el control de factores como
lo son la temperatura, la evaporación, corrientes
Al terminar la cinética de degradación, se
de aire, etc. La propagación se realizó hasta
reportan los datos finales sobre las muestras, en
30hrs.
comparación a los parámetros medidos al inicio
con el fin de conocer el porcentaje de reducción,
como se muestra en la tabla 4.
Los resultados obtenidos de la caracterización
de las muestras tomadas tanto de la tina final de
Tabla 4. Datos finales del experimento
ISSN: 0187-3296
407
MEMORIAS EN EXTENSO
Cromo
D.O
700
6
pH
(abs)
(mg/l)
1
2.32
8.56
0.106
2
2.0
8.24
0.093
3
1.44
8.28
0.091
680
660
640
Conductividad
Muestra
620
600
580
560
0
6
12
18
24
30
Potencial
%
Conduc_
oxido-
reducción
tividad
reducción
de cromo 6
Figura 3. Conductividad muestra 3
(µs)
E (V)
553
0.0072
11.87
Las figuras 4 y 5 muestran la conducta de las
563
0.0060
10.21
muestras analizadas, respecto al potencial óxido
679
0.0031
20.98
– reducción medido mediante un electrodo y
Tiempo (hr)
calculado con la ecuación de Nernst.
La muestra en la que se tuvo mayor porcentaje
mejor visión de su comportamiento, se muestran
a continuación las figuras 1, 2 y 3 de los
parámetros medidos para esta muestra.
0.006
Pot Ox - Red E (V)
de reducción fue la muestra 3, para tener una
0.004
0.002
0
0
6
12
18
24
30
-0.002
Tiempo (hr)
Muestra 1
0.12
D.O (abs)
0.1
Muestra 2
Muestra 3
Figura 4. Potencial de reducción de cromo
0.08
medido con el electrodo.
0.06
0.04
0.02
0
0.01
0
6
12
18
24
30
E (V)
Tiempo (hr)
0.008
Figura 1. Densidad óptica muestra 3
0.006
0.004
0.002
0
0
9
6
12
18
24
30
Tiempo (hr)
pH
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
8
Figura 5. Potencial de reducción de cromo
calculado
7
0
6
12
18
Tiempo (hr)
24
30
CONCLUSIONES
El aislamiento del microorganismo, así como su
Figura 2. pH muestra 3
identificación y propagación, fue logrado,
aunque no de una manera rápida, debido a que
ISSN: 0187-3296
408
MEMORIAS EN EXTENSO
el crecimiento del microorganismo en la
Secretaría
incubadora fue un poco lento y algunas veces se
MEXICANA NMX-AA-005-2001. Análisis de
encontró
agua.
contaminación
en
las
placas
sembradas. El tratamiento biológico al que fue
de
Ecomonía.
Determinación
de
“NORMA
metales.
Método
espectrofotométrico de absorción atómica”.
sometida el agua residual, tuvo los efectos
esperados de reducción de la valencia del
Secretaría de Economía. Secretaría del Medio
cromo, así como también consecuencias propias
Ambiente,
del microorganismo utilizado, como son la
“NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-002-
floculación de la materia orgánica y la
ECOL-1996. Que establece los límites máximos
disminución de los malos olores por la
permisibles de contaminantes en las descargas
eliminación de grasas del medio.
de
aguas
Recursos
residuales
Naturales
a
los
y
Pesca.
sistemas
de
alcantarillado urbano o municipal”.
REFERENCIAS
Acosta, I., Moctezuma-Zárate, M. G., Gutierrez,
Secretaría de Economía. Secretaría de Salud.
C. 2005. “Bioadsorción de Cromo (VI) en
“NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-AA-
Solución Acuosa por la Biomasa Celular de
44-1981. Que establece el método para la
Cryptococcus neoformans y Helminthosporium
determinación de cromo hexavalente en agua”.
sp”
Vullo, D. 2003. “Microorganismos y metales
en
Revista
SciELO
Información
Tecnológica. Vol. 16. Número 1. México.
pesados: una interacción en beneficio del medio
ambiente” en Revista Química Viva. Vol. 2.
Levitus, G., Acuña, C., Frid, D. 2004.
Número 3. Argentina.
“Biorremediación: organismos que limpian el
ambiente” en Revista Por Que Biotecnología.
Wales, J., Sanger, L. 2004. “Pseudomonas” en
Cuaderno 36. Argentina.
Wikipedia, la enciclopedia libre. E.U.A.
ISSN: 0187-3296
409
MEMORIAS EN EXTENSO
ANÁLISIS FISICOQUÍMICO DE DIEZ SUELOS DE CULTIVO
USANDO ESPECTROSCOPÍA DE RAYOS X Y CUANTIFICACIÓN
DE LA MICROBIOTA NATIVA.
Castañeda-Roldán Elsa I1, Morales Tepatl Edmundo2,
Rafael Calderón Polo2, Chávez Bravo Edith1, Muñoz-García Andrés1, Espinosa-Texis
Alejandra1 y Avelino Flores Fabiola1
[email protected], Fax: (222) 2-33-20-10 ext 25. 1Centro de Investigaciones en Ciencias
Microbiológicas (CICM) de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), 2Facultad
de Ingeniería Química-BUAP.
RESUMEN
En la presente investigación se realizó el
análisis fisicoquímico de diez suelos de
cultivo de la localidad de Emilio Portes
Gil utilizando para ello la espectroscopía
de rayos X, lo que proporcionó la
composición del suelo tanto en
porcentaje de SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO,
MgO, SO3, Na2O y K2O, así como en
porcentaje de minerales como cuarzo,
sanidina, calcita, cristobalita, albita,
diopsida, anartoclasa y berlinita. Esta
composición del suelo estableció una
condición ambiental que permitió el
desarrollo microbiano de bacterias,
hongos y actinomicetos como flora
natural. Las poblaciones microbianas se
aislaron y tipificaron utilizando el
método de dilución en placa en medios
selectivos, siendo los actinomicetos la
población microbiana más abundante en
la mayoría de los suelos. El pH de los
suelos fue alcalino alcanzando valores
desde 7.9 hasta 8.9.
Palabras clave: Análisis fisicoquímico de
suelos, microbiota nativa del suelo,
minerales del suelo.
INTRODUCCIÓN
Se ha mantenido ignorado la evaluación de
riesgos y la salud ambiental del suelo en
cuanto a la complejidad de retención de
microbios por el suelo, para conocer sus
propiedades, sus usos y condiciones
óptimas como suelo sano, para que en
casos de contaminación y erosión se
tengan antecedentes básicos de cada área
geográfica. Sin embargo, la complejidad y
heterogeneidad del ecosistema suelo ha
dificultado ese tipo de estudio. Por un lado,
no solamente las características de la
superficie de las partículas del suelo y la
actividad de los microorganismos son
importantes, sino también la carga, la
humedad, la textura y la diversidad de los
suelos. La variabilidad de la composición
iónica de las películas de suelo se debe a
la composición fisicoquímica del agua de
percolación, y a la actividad de
descomposición de los diversos tipos de
microorganismos que están presentes en él
(Beveridge., T. J. y S. F. Koval. 1981.,
Krumbein, W. E., y D. Werner. 1983).
Los microorganismos obtienen muchos de
sus nutrientes de la porción inanimada del
suelo por lo que se requiere considerar la
composición química de este medio
ambiente. Algunas especies obtienen
carbono o nitrógeno de la atmósfera, pero
el resto de los nutrientes microbianos se
obtienen de la fase líquida o sólida del
suelo. La composición química del suelo
es muy variable pero algunos elementos
siempre son abundantes. A excepción de
los suelos orgánicos, cuya constitución es
completamente diferente, la sustancia
predominante en el suelo es el dióxido de
sílice (SiO2) que con frecuencia representa
del 70 al 90% de la masa total. El aluminio
y el hierro también son abundantes,
además hay calcio, magnesio, potasio,
titanio, manganeso, sodio, nitrógeno,
fósforo y azufre en cantidades menores
(Martín A, 1980, Hackl E., et al, 2004). La
cantidad de materia orgánica en suelos
minerales es variable y ocupa de 0.5 al
10% del peso total (Martín A, 1980).
El suelo contiene cinco grupos principales
de
microorganismos:
bacterias,
actinomicetos,
hongos,
algas
y
protozoarios. El suelo, como ecosistema,
incluye
estos grupos microbianos, así
como a los constituyentes orgánicos e
inorgánicos de determinado lugar. Las
bacterias del suelo pueden colocarse en
dos grandes grupos: las especies
autóctonas o nativas que son los residentes
ISSN: 0187-3296
410
MEMORIAS EN EXTENSO
verdaderos y los organismos invasores o
alóctonos (Martín A, 1980).
Algunas de las funciones vitales que las
bacterias realizan al colonizar a los suelos
son metabólicas como es la reducción de
metales, en donde los microorganismos
obtienen energía para soportar el
crecimiento anaerobio. Este metabolismo
puede
influenciar
grandemente
la
geoquímica de suelos y los sedimentos
anaerobios (Caccavo, F, et al., 1997).
Escherichia
coli
es
la
bacteria
representativa de las Gram negativas, por
lo que se aisló y purificó su envoltura
celular para determinar la capacidad de
ésta para unir a metales usando
espectroscopía de rayos X y microscopía
electrónica. Se detectó la unión de metales
en concentraciones intermedias de Hf, Os,
Pb, Zn, Zr, Fe III, Mn, Mo, Mg, Co y Ce IV y
pequeñas cantidades de Na, K, Rb, Ca, Sr,
Cu, Sc, La, Pr, Sm, U, Fe II, Ru, Ni, Hg, Pt,
Pd, Au. Esos datos sugieren que la
deposición de la mayoría de los metales
ocurre en las regiones con extremos
polares de los constituyentes de membrana
o a lo largo de la capa de peptidoglicana
(Beveridge T.J. y S. F. Koval 1981).
También se ha demostrado que E. coli y
otras bacterias patógenas son capaces de
sobrevivir en suelos con pH desde 4.5
hasta 9, para el caso de hongos, éstos
pueden soportar pHs desde 0 hasta 11 (Jay
J. M.1992).
Se ha encontrado que la superficie de las
bacterias Gram positivas como Bacillus
subtilis contribuye a la formación de finos
agregados
de
silicatos.
Estos
microorganismos en suelos de pH cercano
al neutro, poseen cargas positivas en cierto
número de grupos amino, que están
disponibles para reaccionar con aniones
ambientales solubles como los silicatos
(SiO3). A pesar de que es poco frecuente
la unión de aniones a superficies
bacterianas, éstas se han dado, por
puentes de calcio que han sido
demostrados durante la formación de
calcitas
sobre
la
superficie
de
Cyanobacterium synechococcus (UrrutiaMera M. y T. J. Beveridge. 1993).
En este trabajo se determinó la
composición de diez suelos de cultivo
mediante espectroscopía de Rayos X y su
microbiota asociada, con la finalidad de
establecer las bases de datos de estos
suelos
provenientes
de
la
zona
neovolcánica del estado de Puebla.
MATERIALES Y MÉTODOS
Selección de muestras de suelo y
preparación. Los suelos se recolectaron
de la zona norte, sur, este y oeste de la
localidad de Emilio Portes Gil (eje
neovolcánico: 19º18’ de latitud y 97º33’ de
longitud con una altitud de 2, 400 metros
sobre el nivel del mar). El muestreo
utilizado fue superficial según lo establece
la NMX-AA-132-SCFI-2006.
Figura 1: Ubicación de Emilio Portes Gil: 19º18’
de latitud y 97º33’ de longitud con una altitud.
Las muestras de suelo de cultivo se
recolectaron de las zonas norte, sur, este y
oeste de la localidad.
Todos los suelos pertenecieron al
ecosistema agrícola del cultivo de maíz y
se clasificaron como Foezems. Las
muestras de suelo se llevaron al
laboratorio, se tamizaron y se determinó el
pH potenciometricamente.
Espectroscopia de rayos X. Se realizó
con un Espectrómetro Philips X-PW 1660.
Las muestras de suelos se secaron,
tamizaron y entabletaron. El análisis de
cada suelo se reportó en porcentajes de
SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, SO3, Na2O
Se utilizó una colección de
y K2O.
estándares y muestras de suelos del tipo
Foezems para determinar la composición.
Microbiota autóctona o nativa: Se realizó
la determinación de bacterias mesofílicas,
actinomicetos y hongos presentes en los
ISSN: 0187-3296
411
MEMORIAS EN EXTENSO
suelos, para ello se utilizó el método de
dilución en placa, en agar cuenta estándar
(pH=6.8), agar Czapek-Dox (pH=7.6) y
agar
Papa-dextrosa
(pH=5.5),
respectivamente.
Tabla 1: Valores de pH obtenidos en los diez
suelos de cultivo analizados. El intervalo de pH
fue desde 7.9 hasta 8.9.
Los diez suelos de cultivo presentaron
características del tipo Foezem calcárico,
por contener compuestos de calcio y
concentraciones de materia orgánica
pobres (1%) además de ser suelos de
cultivo de temporal en Emilio Portes Gil,
comunidad del eje neovolcánico del estado
de Puebla (Figura 2).
El pH de los suelos estuvo en un intervalo
entre 7.6-8.9, siendo los suelos 4, 5 los de
pH más alcalino, de mayor porcentaje de
CaO y en donde se recuperó la menor flora
nativa (Tabla 1 y figura 3).
Nueve de los suelos presentaron una
relación
SiO2/Al2O3>3.3
y
tuvieron
propiedades de alta adherencia, mientras
que el suelo 8 fue el único suelo arcilloso
con una relación de SiO2/Al2O3 <3.3.
Se detectaron Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO,
SO3, Na2O y K2O, minerales que
proporcionan la mayoría de los metales
indispensables
para
el
crecimiento
bacteriano (Figura 3).
Existen reportes de que los cationes como
Ca, K, Mg y Na favorecen la adherencia
bacteriana a los suelos mediante uniones
con la pared celular microbiana y
posteriormente, los minerales se incorporan
a la fisiología de crecimiento del
microorganismo (Weinberg E.D. 1966).
Figura 2: Los diez suelos superficiales de Emilio
Portes Gil analizados fueron del tipo Foezem
calcárico, con pobre materia orgánica.
La presencia de compuestos de calcio,
sodio y potasio en 5 de los suelos
analizados produjo pH alcalino, estas
condiciones permitieron el desarrollo
mayoritario de los actinomicetos, aunque la
población bacteriana también se recuperó
en la mayoría de los suelos.
Los valores de pH de cada suelo se
muestran en la tabla 1, éstos variaron en
los diez suelos desde 7.9 hasta 8.9, siendo
los suelos más alcalinos el 4 y 5, este
hecho explica que la composición de cada
suelo influye en el tipo de flora nativa que
se recuperó.
Figura 3: Resultado del análisis de la
composición química de los diez suelos de
Emilio Portes Gil. El suelo 8 fue francamente
ISSN: 0187-3296
412
MEMORIAS EN EXTENSO
arcilloso mientras que los suelos restantes
presentaron propiedades de alta adherencia.
En cinco suelos se detectaron cantidades
significativas de CaO, que oscilaron entre 7
hasta 31.7% que fue el suelo 8 (Figura 3).
Las poblaciones microbianas nativas en
cada suelo fue diferente en proporción,
predominando los actinomicetos y las
bacterias, los hongos estuvieron presentes
en valores de UFC/ml muy bajos en
comparación con las otras dos poblaciones.
Fue notorio que los suelos 4 y 5 fueron los
que menos cantidad de flora nativa
presentaron, probablemente debido al pH
de 8.8 y 8.9 respectivamente. Se ha
reportado que el intervalo de pH de
sobrevivencia de algunas bacterias y E. coli
está entre 6 a 9, mientras que algunos
hongos pueden resistir pH de cero hasta
11. Los actinomicetos en cambio mejoran
su crecimiento con la presencia de
compuestos de calcio (Jay J., 1992).
(Figura 4).
Figura 4: Poblaciones microbianas nativas ó
autóctonas de los diez suelos de cultivo. Los
actinomicetos estuvieron en mayor proporción
en todos los suelos, siguiendo las bacterias. Los
hongos fue la población minoritaria en la
mayoría de los suelos.
Los Espectros de rayos X de cada suelo
mostraron la identificación de cuarzo
(SiO2), sanidina (KO, NaO, CaO, AlSiO3O8),
calcita
(CaCO3),
albita
Na(AlSi3O8),
Ca(AlSi3O8) , anortoclasa (Na2O, K2O,
ALSiO3O8), baja cristobalita (SiO2), berlinita
(AlPO4) y
diopsida (CaO, MgO, FeO,
Si.FeO en diferentes porcentajes. La
composición de los suelos 1, 2 y 3 fue muy
similar en composición química, porcentaje
de
minerales,
pH
y
poblaciones
microbianas recuperadas. (Tabla 1 y 2,
figura 3 y 4).
Tabla 2: Composición química de los diez
suelos reportados en porcentaje de minerales.
Se conoce muy poco acerca de la unión de
silicatos, calcitas y otros componentes del
suelo con los microorganismos, sin
embargo, hay reportes de que Bacillus
subtilis posee sitios electropositivos dentro
de sus paredes celulares para interaccionar
con aniones ambientales, además de que
tienen algunos aminoácidos en sus
envolturas con carga positiva que pueden
asociarse a aniones silicato (SiO3-),
explicando de esa manera su sobrevivencia
en algunos suelos de cultivo (Urrutia-Mera
M. and T. J. Beveridge. 1993). También se
ha reportado que la presencia de arcillas y
kaolinitas en los suelos permite la
supervivencia de bacterias, actinomicetos y
hongos filamentosos (Weinberg E.D. 1966).
En la figura 5 se muestran los porcentajes
en minerales de los diez suelos de cultivo,
ISSN: 0187-3296
413
MEMORIAS EN EXTENSO
observándose nuevamente la composición
muy similar de los suelos 1, 2 y 3 y la
diferencia notable del suelo 8. Los
compuestos minerales que predominaron
en ocho suelos fueron el cuarzo, sanidina,
albitas, calcitas, berlinita y en menor
proporción la anortoclasa y diopsida.
Figura 5: Composición porcentual de minerales
en los diez suelos de cultivo de Emilio Portes
Gil.
CONCLUSION
Los compuestos encontrados en diez
suelos de cultivo de un área neovolcánica
del estado de Puebla fueron SiO2, Al2O3,
Fe2O3, CaO, MgO, SO3, Na2O y K2O
presentes en diferentes porcentajes en el
suelo proporcionando un pH alcalino de
valores desde 7.6 a 8.9, permitiendo el
crecimiento de actinomicetos en mayor
proporción que bacterias y hongos como
microbiota nativa.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos al Ing. Quím. Rafael
Calderón Polo, así como al laboratorio de
análisis de Cementos de México por el
apoyo otorgado a la realización de este
trabajo.
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of Escherichia coli K-12. Appl.
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in
Host-Parasite
Interactions.
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136-151.
ISSN: 0187-3296
414
MEMORIAS EN EXTENSO
PROPUESTA PARA EL ESTABLECIMIENTO DE UN PARQUE
URBANO ECOLÓGICO EN LA COMUNIDAD DE BELLAS
FUENTES, MUNICIPIO DE COENEO, MICHOACÁN
Rubí Flores Ruiz(1), Jaime Nava Velázquez (1), Pablo Bañuelos García (1)
Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional CIIDIR-IPN Unidad Michoacán,
Jiquilpan, Michoacán, México Tel. 013535330218
(1)
BECARIOS COFAA
[email protected]
RESUMEN
El embalse de Bellas Fuentes posee un valor
paisajístico importante y un potencial de uso
recreativo, que lo convierten en un lugar idóneo para la
práctica del llamado “ecoturismo”, en donde se puedan
desarrollar actividades de esparcimiento y recreación
en familia. Además de que este recurso representa la
principal fuente de abastecimiento de agua potable
para la comunidad y para la región en general, por lo
que será fundamental realizar las gestiones necesarias
ante la Secretaria de Urbanismo y Medio Ambiente
del estado de Michoacán para que este sitio sea
decretado como Área Natural Protegida en la categoría
de “PARQUE URBANO ECOLÓGICO” y por
consiguiente garantizar su protección y conservación.
Palabras claves: Medio ambiente, Area Natural
Protegida, Parque Urbano
INTRODUCCION.
La mayor parte del agua del planeta está almacenada
en los océanos (97.39%) y en los inlandsis, glaciares y
banquisas (2.01%). El resto está contenido, en su
mayoría, en las formaciones geológicas (0.54%). Sólo
0.06% escurre como agua superficial, de la cual más
de la mitad es salada, y por lo tanto, no potable. En
realidad, el agua dulce disponible constituye menos de
0.02% de la hidrósfera. De estas aguas superficiales,
95% está almacenada en lagos, dejando tan sólo
0.001% para todos los ríos y arroyos.
La escasez del agua es uno de los principales
problemas que enfrenta actualmente la humanidad y su
tendencia es a agudizarse en las décadas siguientes. La
vulnerabilidad de los recursos hídricos está
aumentando debido a presiones que surgen por el
aprovechamiento y explotación del agua, que hacen
perder de vista sus efectos secundarios, como son la
contaminación
y
el
deterioro
ambiental.
Probablemente este problema será fuente de
inestabilidad social y política en muchas localidades y
regiones del mundo
En nuestro País, la gran diversidad de climas,
ecosistemas, fisiografía y actividades económicas,
hace que se presenten al mismo tiempo problemas de
escasez y de exceso de agua, así como de
contaminación del recurso. Por ejemplo, el 82% del
volumen almacenado se tiene bajo la cota de 500
metros sobre el nivel del mar, mientras que el 76% de
la población nacional vive arriba de dicha cota, es
decir, tanto la población como las actividades
económicas en México, se distribuyen en relación
inversa con la disponibilidad de agua. Menos de una
tercera parte del escurrimiento superficial ocurre en
75% del territorio, donde se concentran los mayores
núcleos de población, las industrias y la agricultura de
riego. Michoacán, es uno de los estados de la
República Mexicana que cuenta con importantes
recursos hídricos, tanto superficiales como
subterráneos, siendo los primeros los más abundantes
y los que más se aprovechan. El estado forma parte de
cuatro regiones hidrológicas a saber: en la porción
norte se localiza la región número 12, Lerma-ChapalaSantiago, en la porción central se ubica la región
número 18 del Río Balsas, y en la Sierra de
Coalcomán y la Zona Costera, están ubicadas las
regiones números 16, Armeria-Coahuayana y 17
Costa de Michoacán.
En la región hidrológica número 12, Lerma-ChapalaSantiago, se localiza el embalse de “Bellas Fuentes”,
dentro del municipio de Coeneo, (Fig.1), que no sólo
representa un lugar de belleza natural, sino que
también, representa una fuente importante de
suministro de agua para los habitantes de “Bellas
Fuentes”, que además, contribuye a sustentar la
producción agrícola de la Ciénega de Zacapu.
Sin embargo, actualmente el embalse enfrenta una
serie de problemas como es: el azolvamiento excesivo,
con la consecuente disminución de su profundidad, la
proliferación de malezas acuáticas y la contaminación,
por lo que el objetivo del trabajo es, realizar un
diagnóstico sobre las condiciones en que se encuentra
el embalse, para un aprovechamiento más racional, y
que a la vez se definan una serie de acciones que
protejan a los manantiales, asegurando la fuente de
abastecimiento de agua y la conservación de la belleza
escénica de sitio. Adicionalmente se pretende
determinar la categoría de manejo que le corresponde
al lugar de acuerdo a las características propias del
área y en base a la Ley de Equilibrio Ecológico y
Protección al Ambiente del Estado de Michoacán.
Zona de Estudio
El lago de “Bellas Fuentes” geográficamente se ubica
en las coordenadas 19º49’18’’ de latitud norte y
101º40’47’’ de longitud oeste, a una altitud de 1990
metros sobre el nivel del mar.
Fig. 1 Localización geográfica
ISSN: 0187-3296
415
MEMORIAS EN EXTENSO
Pertenece al municipio de Coeneo, el cual se ubica al
norte del Estado de Michoacán, con una superficie de
400 kilómetros cuadrados aproximadamente. Limita al
norte con los municipios de Huaniqueo y Jiménez, al
este con Morelia, al sur con Quiroga y Erongarícuaro y
al oeste con Zacapu.
El clima característico de esta región es templado
subhúmedo con lluvias en verano, clima de tipo C
(W1) W con temperatura promedio anual es de 1618ºC,, porcentaje de precipitación invernal menor de
cinco, intermedio en cuanto a humedad, frecuencia de
granizadas en el rango de 2-4 días anuales,
precipitación media anual rango de 800-1000 mm y
frecuencia de heladas de 40-60 días anuales
El lago de “Bellas Fuentes” se ubica en una región de
suelos lacustres, integrados por depósitos recientes del
material derivado de la destrucción de rocas por
agentes químicos y climatológicos, generalmente está
formado por arcillas y sales, dichos suelos, forman
parte del Distrito de Riego No. 22 “Ciénega de
Zacapu”.
METODOLOGÍA.
Estudio de Vegetación
Se realizó un recorrido por la orilla del lago de, así
como de cada una de las islas que lo integran, durante
el trayecto se efectuó un conteo directo del arbolado
existente, además de determinar los nombres científico
y común, se midió el diámetro, la medición de éste
parámetro se ha uniformizado en el llamado diámetro a
la altura del pecho (DAP), que se toma a 1.30 m de la
superficie del suelo, para determinar este parámetro se
empleó una forcípula marca Haglof, modelo S 88200.
Estudio Limnológico.
Con el objeto de conocer lo calidad del agua y las
condiciones en que se encuentran los organismos
presentes, se tomaron con un multisensor Data Sonde
4 marca Hydrolab los siguientes parámetros:
•
Temperatura.
•
Concentración de oxígeno disuelto.
•
Porcentaje de saturación de oxígeno disuelto.
•
Conductividad eléctrica.
•
Sólidos totales disueltos.
•
pH.
•
Salinidad.
•
Profundidad.
•
Turbidez.
•
Nitrógeno amoniacal.
También, se colectaron muestras de agua para
determinar:
•
Alcalinidad y dureza total.
•
Bacteriológicos: Coliformes totales y
fecales
•
Determinación de Demanda Biológica y
Química de Oxígeno
Adicionalmente
se
tomaron
muestras
de
microorganismos del fondo (Bentos), y de la columna
de agua (Plancton). Los primeros con una Draga
Eckman, los segundos con una red circular con copo a
la cual se vierte un volumen conocido de agua del sitio
La evaluación biológica se realizó a través del análisis
de los niveles de energía: bentos y plancton, el
primero de ellos se hizo mediante la revisión de las
muestras de fondo tomadas con una draga Eckman de
20 x 20 cm., posteriormente se lavó colocando la
muestra en una cubeta en cuyo fondo se ubicó un
cernidor de 420 micras con el propósito de eliminar el
exceso de lodo, a continuación se colocó en un frasco
y se fijó con alcohol al 70 %, estas muestras se revisan
en laboratorio a la lupa y se separan e identifican los
grupos de organismos presentes; para el segundo caso
se cualifican y cuantifican los organismos resultantes
de filtrar 50 litros de agua, a través de una red de 220
µ, los organismos capturados se concentran en el copo
de dicha de red y se pasan a un frasco el cual contiene
al alcohol al 70 %, con el propósito de fijarlo para su
posterior análisis en el laboratorio.
Para el inventario de especies de peces en el lugar se
instalaron dos redes agalleras por 12 horas incluyendo
una noche, de 3 1/8 “ y 4 ½ “ de luz de malla y 50 m
de largo.
Secuencia de diseño arquitectónico
Se abordó definiendo en primera instancia el
programa de necesidades del sitio, para lo cual se
realizaron entrevistas y consultas entre la comunidad y
autoridades de “Bellas Fuentes” sobre lo que ellos
consideraban más importante de lo que su embalse
debe ser y sobre su potencial. De manera paralela se
llevó a cabo la caracterización física del sitio, la cual
consistió en la realización de un levantamiento
topográfico, fotográfico y la delimitación general de la
zona de estudio. El levantamiento topográfico se
realizó mediante la utilización de una estación total
marca Spectra Physics, modelo DC600, con
aproximación de 5 segundos, tres prismas y un
geoposicionador (GPS) marca ASTECH, modelo
Reliance con corrección de posproceso en una
estación de primer orden ubicada en el propio CIIDIR.
Como parte importante en la secuencia de diseño se
realizó un levantamiento fotográfico del sitio con la
finalidad de hacer el correspondiente análisis de
paisaje, a través del cual se dará la pauta a las
propuestas formales de carácter arquitectónico; el
levantamiento fotográfico se llevó a cabo con una
cámara digital de 3 mega píxeles de resolución que da
la
posibilidad de hacer secuencias fotográficas
necesarias en el análisis.
En este orden se generó el Programa Arquitectónico
del sitio que conjuntamente con un sencillo análisis de
sus sistemas de relación, se determinó un esquema
general de zonificación, el cual quedó estructurado a
través de las siguientes actividades:
a)
b)
c)
d)
Actividades de recreación y deporte.
Actividades de convivencia comunitaria.
Actividades de educación
ambiental.
Producción de alimentos.
Finalmente se procedió a elaborar la propuesta
arquitectónica, la cual se resolvió a través del método
de “calcas sucesivas”. La interpretación gráfica del
proyecto se efectuó utilizando un programa de diseño
asistido por computadora (AutoCAD). Es importante
hacer mención que el material gráfico generado no
tiene un carácter ejecutivo, sino exclusivamente
ISSN: 0187-3296
416
MEMORIAS EN EXTENSO
indicativo, lo cual, quiere decir que se establecieron
exclusivamente criterios generales de diseño que
puedan servir de base para la toma de decisiones de
toda acción y proyecto que se lleve a cabo en el
embalse de “Bellas Fuentes” y que para llegar a la
etapa ejecutiva del proyecto será menester realizar los
estudios técnicos pertinentes.
RESULTADOS.
Estudio de Vegetación
La vegetación se caracteriza por la presencia de un
estrato arbóreo constituido por fresnos, sauces,
ahuehuetes, eucaliptos y pirules distribuidos en cada
una de las islas y a lo largo de la orilla, esta asociación
no constituye un tipo de vegetación bien definido, ya
que suelen mezclarse elementos nativos e
introducidos.
Se inventariaron un total de 320 árboles, de los cuales
el 91.5% se encuentran en las islas, registrándose en
estas 293 árboles, entre especies propias del bosque de
galería y de especies introducidas, en el cuadro 1, se
muestra el número de individuos por especie y su
diámetro promedio.
En dicho cuadro se puede observar que el arbolado
más numeroso en las islas es el fresno, mientras que la
especie que muestra el mayor valor promedio de
Cuadro 1 Arbolado inventariado en las islas del lago de “Bellas Fuentes”
diámetro a la altura del pecho (DAP) es el Sauce, lo
cual, puede ser indicativo de la adaptabilidad de la
Nombre
Común
Nombre
Científico
Número
de
Individuos
Diámetro
Promedio
Fresno
Fraxinus
uhdei
202
19.49
Sauce
Salix
humboldtiana
76
36.89
Ahuehuete
Taxodium
mucronatum
7
19.25
Eucalipto
Eucalyptus
globulus
7
21.77
Pirul
Schinus molle
1
33.0
especie a las condiciones ecológicas de la localidad de
“Bellas Fuentes” ya que además, en su mayoría son
árboles dominantes con copas bien formadas.
El Fresno es la especie que presenta una mayor
densidad y ocupa el segundo lugar en el valor de
diámetro promedio, que sirvió de base para calcular el
área basal y el valor de dominancia, dato que permite
inferir que la masa arbolada de fresnos está integrada
por individuos jóvenes.
El número de árboles registrados en la orilla es de 27,
y la especie que presenta el mayor valor promedio de
diámetro a la altura del pecho (DAP) es el Ahuehuete,
seguido del Fresno, alcanzando valores superiores a
los de las islas, manifestándose claramente que la
calidad de sitio de la orilla es mejor que el de las islas.
Durante los recorridos se observaron daños a los
árboles causados por el hombre, que van desde el
descortezado de algunos eucaliptos, hasta la quema de
la base de los troncos de varios fresnos, lo cual puede
provocar su debilitamiento y favorecer el ataque de
plagas y enfermedades que pudieran propagarse a todo
el arbolado.
Limnología
Como se cita por (Ceballos 1994), de los problemas
que aquí se perciben son el azolvamiento y la
interacción con la cercana población, ahora también
la modificación en el flujo de los veneros hacia la
disminución, y actividades humanas como lavado de
ropa y en menor grado, cierta contaminación por la
actividad humana.
Los datos de parámetros físicos y químicos de varias
partes del cuerpo de agua, en tres fechas distintas, no
arrojan una clara zonación; En agosto se encontraron
variaciones en la concentración de oxigeno
explicables a la baja concentración con que las aguas
surgen de los nacimientos, y a su disminución ya
hacia las salidas por su concentración de organismos
consumidores del mismo. Una concentración de
sólidos totales relativamente baja - moderada y
consistente en el tiempo. Unidades de pH hacia la
franca alcalinidad, atenuada en algún caso ligeramente
por procesos acidificantes, pero entre 8 y 9
usualmente. El amonio en sus formas iónica y total se
presentan relativamente altos en agosto y
posteriormente más bien bajos y homogéneos.
Resultados de Demanda Biológica y Química de
Oxigeno, no son significativos para el tipo y magnitud
de contaminación que aquí se tienen, por lo que se
descarta su aplicación sistemática en el lugar.
Los datos de carga microbiana reflejan una zonación
en el cuerpo de agua, no muy clara ciertamente y
posiblemente amplificada hacia los desagües por la
retención de detritos, de origen humano y animal
(aves), los valores se encuentran alrededor del orden
de magnitud de 102, considerándose moderada. Una
muestra tomada a finales de septiembre se ve
corroborada por la de mediados de noviembre en lo
arriba manifestado. La existencia de coliformes
fecales en el lago son indicadores de la presencia de
materia fecal. Esta presencia indica un problema
potencial de organismos patógenos, elevados niveles
de coliformes fecales están asociados con un alto
contenido de nutrientes y puede significar otro recurso
de contaminación que no debe ser ignorado, ya que de
agravarse pudiera restringir el uso del lago por los
bañistas y buceadores.
Se tiene reportado para el lugar que el grupo
dominante son especies de diatomeas pennales de la
división Chrysophyta en otoño, invierno y verano, y
en primavera predominan Chlorococcales de la
división Chlorophita; en total cerca de 50 especies de
algas. De lo anterior se desprende al aplicarles por los
autores de este estudio el índice algal que se trata de
un cuerpo de agua eutrófico. Algas peritofiticas en su
mayoría y excluyendo a las diatomeas como
corresponde a cuerpos de agua someros.
Como se puede observar en la gráfica de la fig. 2, el
número de organismos encontrados en las estaciones 1
ISSN: 0187-3296
417
MEMORIAS EN EXTENSO
y 2 son semejantes, y pobres precisamente cuali y
cuantitativamente, como consecuencia de que se ubica
en un área abierta y los organismos planctónicos son
arrastrados hacia las compuertas. La estación tres se
encuentra entre las islas, lo cual hace que se comporte
como un cuerpo de agua distinto, presentando una
abundancia numérica distinta que las dos anteriores,
debido a que la densidad del plancton en un
ecosistema es variable y depende de los nutrientes y de
la estabilidad del agua.
Composición planctónica en
Bellas Fuentes
120
Abundancia numérica
100
80
60
40
20
0
1
2
3
Estaciones
Cladoceros
Copépodos
Rotíferos
Figura 2.- Composición planctónica por estaciones.
Los organismos bentónicos poseen ciertos mecanismos
adaptativos que los hacen reaccionar ante los cambios
del contenido de oxígeno y consumo de materia
orgánica viva o muerta debido a la alimentación,
entrando en estados de reposo hasta el
restablecimiento de las condiciones fisiológicas más
favorables, trasladándose a otras zonas o muriendo.
Las variaciones estaciónales de aportes de materia
orgánica natural procedentes de corrientes de agua que
penetran a los embalses o en este caso producto de la
defecación de las aves, pueden provocar demandas
variables sobre el contenido de oxígeno y su
distribución. Es importante mencionar que los grupos
más representados de esta comunidad corresponden a
los dípteros, oligoquetos y ostracodos, estos grupos
tienen una distribución que se basa en la selección de
su hábitat y los efectos de la contaminación orgánica.
Para la ictiofauna se encontró la referencia de
Ceballos 1994, de tenerse una especie nativa: Goodea
atripinis, pero ésta no fue localizada, al menos
pudiera estar como un godeido reintroducido, al igual
que poecilidos observados como: Poeciliopsis infans y
Xiphophorus helleri; especies comunes en acuariofilia
y por lo tanto factibles de haberse reintroducido
intencional o semi intencionalmente. La pesca que
pudiera llamarse comercial esta compuesta por
Mojarra y Carpa, el arte de pesca utilizado no es
favorable para la captura de Lobina si es que aún se le
encuentra en este sitio; de ser así, los ejemplares de
esta especie deben ser pocos pues siendo carnívoros es
poco el recurso de peces “forrajeros”.
Diseño Arquitectónico
En base a la información generada en la
caracterización biológica del embalse (vegetación y
agua) y tomando en consideración la opinión de
autoridades y habitantes de “Bellas Fuentes”, se
desarrolló el proyecto arquitectónico, el cual parte de
la base de crear un equipamiento mínimo que fomente
el desarrollo turístico del sitio; para el efecto se
ordenaron las propuestas en cuatro actividades
básicas: Recreación y Deporte, Convivencia
Comunitaria, Educación Ambiental y Producción de
Alimentos. (Plano de Propuesta Arquitectónica)
Es importante mencionar que se sugiere que los
materiales de construcción y los sistemas
constructivos a utilizar sean los tradicionales de la
región, que sean de fácil adquisición y bajo, costo,
(tabique de barro recocido, piedra natural, madera,
adobe, teja de barro, etc.).
a)
Recreación y Deporte
Esta actividad en particular es la que más importancia
representa, ya que la intención de dotar de la
infraestructura y el equipamiento necesarios para
incentivar la asistencia de visitantes al embalse de
“Bellas Fuentes”, es que además se genere una
derrama económica
que permitan en primera
instancia costear la preservación del recurso y por otro
lado propiciar un ingreso económico alternativo para
las propias familias de la comunidad. En estos
términos se llegó al consenso de proyectar para el
embalse de “Bellas Fuentes” las siguientes propuestas
de equipamiento:
Andador perimetral
Al respecto, se contempla la construcción de un
circuito perimetral que permita a los visitantes realizar
recorridos a pie, ya sea caminando o corriendo de una
manera segura y agradable en torno al embalse.
Aprovechando el recorrido se proyecta dejar pequeñas
áreas, estratégicamente distribuidas, en donde los
visitantes puedan sentarse y dedicarse al descanso y a
la contemplación del paisaje. Un aspecto muy
importante en el presente planteamiento es el
tratamiento que se tendrá que hacer con los bordes del
embalse, es decir, que debido a las diferentes
condiciones y dependiendo de las actividades y usos
propuestos en torno al embalse, se plantean cuatro
diferentes tipos de borde.
Embarcadero
Con el objeto de fomentar una actividad recreativa de
interés, se proyecta la construcción de un embarcadero
para que los visitantes tengan la posibilidad de alquilar
embarcaciones de remo con fines recreativos o
deportivos. Será importante tomar en cuenta que el
tipo de embarcaciones que se utilicen, sean las
adecuadas a las características del embalse y no se
permita el tránsito de embarcaciones de motor que
puedan contaminar el agua. Asimismo se tendrá que
limitar el número de embarcaciones que transiten en el
embalse en base a un estudio de saturación.
Cenadores
Para propiciar la asistencia de visitantes al lugar se
proyecta la construcción seis cenadores rústicos, en
que las personas puedan consumir alimentos
disfrutando de la belleza escénica del embalse. Debido
a las limitaciones de espacio se proyecta la
construcción de cuatro cenadores con una capacidad
aproximada de diez personas, mismos que se ubicarán
sobre la margen norte del embalse, y dos cenadores
con una capacidad para quince personas sobre la
margen sur. Adosados a los cenadores se proyecta
construir asadores y algunas mesas de juego con el
tablero integrado para la práctica de ajedrez o damas
chinas. Es importante señalar que la instancia en la
ISSN: 0187-3296
418
MEMORIAS EN EXTENSO
que recaiga el manejo del embalse, tendrá que evaluar
la posibilidad de cobrar una módica cuota de
recuperación como alquiler de los cenadores para su
propio mantenimiento.
Área de juegos infantiles
Con la intención de favorecer la creación de espacios
recreativos para los niños, se proyecta construir un
área de juegos infantiles en la parte sur del embalse. Se
sugiere, de ser posible, se implementen de manera
rústica.
Área para la práctica de la natación
Dado que tradicionalmente los pobladores de “Bellas
Fuentes” utilizan al embalse para bañarse, se plantea
dejar un área específica para esta práctica en la porción
norte del embalse, la parte más lejana de los
manantiales, acondicionando esta parte del embalse
para brindar seguridad a los bañistas; desazolvar,
retirar piedras, basura, etc.
Cancha de usos múltiples
Dado que en “Bellas Fuentes” los espacios para la
convivencia de los jóvenes son escasos, se plantea que
se construya una cancha de usos múltiples en el
terreno aledaño al embalse en donde se ubican los
lavaderos comunales.
Servicios sanitarios
Aquí se ha mencionado la importancia de proyectar
turísticamente al embalse de “Bellas Fuentes”, para lo
cual es menester se brinden un mínimo de servicios a
los visitantes. Los sanitarios representan un servicio de
elemental importancia que se proyecta construir
adosados al equipo de bombeo de agua potable, y en
donde además se crearía un espacio para la venta de
alimentos.
Concesión para la venta de alimentos
Otro de los atractivos que se pretende dar a los
visitantes es el de crear un espacio para la venta de
alimentos de fácil preparación, el cual estaría ubicado
junto a los servicios sanitarios para su mejor control y
mantenimiento. En este caso se buscaría que la
concesión se le diera a alguna familia de “Bellas
Fuentes”, con el fin de favorecer la creación de
empleos y que la derrama económica beneficie a la
comunidad.
b)
Convivencia comunitaria
Remodelación de la plaza pública
Se quiso abordar este aspecto en el presente trabajo
dada la estrecha relación que existe entre los espacios
de socialización de la comunidad de con su embalse, el
cual se manifiesta como un indisoluble factor de
identidad, que se significa como un elemento de vital
importancia para sus habitantes. En estos términos se
incluye a la plaza pública como un elemento central
dentro del proyecto de integración urbana. Es
importante señalar que todas las propuestas aquí
vertidas se sometieron a la consideración de la
comunidad y sus autoridades, por lo que la
remodelación de la plaza consistió en el
reordenamiento de bancas y jardineras, la
construcción de un kiosco con vista al embalse y la
continuación del andador perimetral propuesto
adosado al muro de contención de la plaza actual. En
estos términos se pretende que el embalse constituya
una extensión visual de la plaza pública, lo cual le
otorga al proyecto unas características visuales muy
interesantes que harán de “Bellas Fuentes” un sitio
singular en la región.
c) Educación Ambiental
Parte fundamental del proyecto, será el de fomentar en
la población de “Bellas Fuentes” una cultura ecológica
y de mayor cuidado a su embalse, ya que es bien
sabido que entre más identificación haya de la gente
con su entorno, más será su interés y preocupación
por preservarlo. Por esta razón dentro de las
propuestas de integración que se hicieron están las de
realizar actividades formativas que lleven implícito un
contenido educativo tendiente a preservar el entorno
natural del embalse y de crear una cultura de respeto
al medio ambiente.
Aula de usos múltiples
Para llevar a cabo actividades de educación ambiental
de manera adecuada, se plantea la construcción de un
aula de usos múltiples, en donde se puedan hacer
reuniones de trabajo, impartir pláticas, conferencias,
talleres y cursos que promuevan una cultura ecológica
entre la población de la región. Para el efecto se
sugiere que la ubicación de esta aula se haga en el
terreno en donde se localizan los lavaderos de la
comunidad.
Vivero didáctico
Parte fundamental de las propuestas, es la
reforestación del embalse de “Bellas Fuentes” y su
entorno, con especies adecuadas y adaptadas al lugar.
Con esta idea se plantea la creación de un vivero
didáctico que tenga el doble propósito, de servir con
fines didácticos a los niños y jóvenes de la región de
cómo se reproduce un árbol y se observa su
desarrollo, y a la vez servir como centro de
reproducción del arbolado para reforestar el área, ya
que es de fundamental importancia la recuperación de
los espacios deforestados circundantes, que
constituyen la zona de recarga acuífera que alimenta a
los manantiales que afloran en “Bellas Fuentes”. La
ubicación del vivero didáctico se plantea se haga junto
al aula de usos múltiples.
ISSN: 0187-3296
419
MEMORIAS EN EXTENSO
Islas de información ecológica
Con la finalidad de difundir y dar a conocer temas
sobre aspectos generales de ecología y en particular
sobre información de la flora, la fauna y aspectos
geohidrológicos de “Bellas Fuentes”, se proyecta
ubicar varias islas de información ecológica a lo largo
del circuito perimetral del embalse, aprovechando para
el efecto las áreas de descanso.
d) Producción de alimentos
De manera complementaria se hace una propuesta que
pretende impulsar en la comunidad de “Bellas
Fuentes” una fuente alternativa de ingresos hacia la
población basada en el aprovechamiento del recurso
agua, que de alguna manera se deja correr sin darle
aprovechamiento alguno. En estos términos se sugiere
implementar en la zona federal que se encuentra el la
parte poniente del embalse una pequeña granja para la
cría y engorda de pescado que pueda ser vendido en
fresco, o bien preparado, lo cual conlleva construir un
sitio adecuado para que los visitantes puedan acudir a
consumirlo. Este equipamiento además de ser una
alternativa productiva para la comunidad le daría un
atractivo turístico adicional. Es importante recalcar
que esta parte del proyecto solamente es una idea que
podrá o no ser recogida por la población y autoridades
de “Bellas Fuentes”.
RECOMENDACIONES
a)
Durante el desarrollo del trabajo de campo,
se pudo observar la presencia de basura tanto en la
orilla del lago como en las islas, por lo que, debe
considerarse en primer lugar su limpieza, así como la
definición y establecimiento de mecanismos que
permitan la participación activa de la población en las
actividades de conservación del lugar.
b)
Debe de realizarse el derribo del arbolado
muerto en pie y proceder al retiro del arbolado muerto
tirado, recogiendo todos los desperdicios de madera.
c)
Para estabilizar las orillas de las islas se
sugiere reforestarlas con Sauce, y en caso de no tener
planta disponible, se pueden utilizar estacas con dos
yemas de crecimiento, extraídas de ramas del año
pasado o de dos años, plantándose directamente de
modo que solo sobresalgan de la superficie de 10 a 15
centímetros aproximadamente.
d)
Los fresnos huecos de la base del tronco y
dañados por el fuego deben de restaurarse colocando
piedra y cemento.
e)
La orilla del lago puede reforestarse con
especies propias del “Bosque de Galería” como
ahuehuetes, sauces y fresnos, contribuyendo a
incrementar la belleza escénica del lugar.
f)
Es urgente buscar la recuperación y
conservación de todos los encinares de la región para
preservar el equilibrio ecológico del área.
g) El azolvamiento es un proceso natural en todo
embalse, el mejorar la profundidad del mismo debe
ser una acción plenamente planeada y organizada.
Para lo cual se recomienda contactar con el módulo
correspondiente al Distrito de Riego No. 22, para
evaluar y concertar trabajos de desazolvamiento,
básicamente por la extracción de materia orgánica
asentada, ó limo, en el fondo del embalse; y no la
excavación a más profundidad.
h)
La carga microbiana encontrada, aunque no
contamos con datos anteriores a los que estamos
reportando, consideramos es moderada en estos
momentos, obvia no apta como agua potable sin un
tratamiento, pero tampoco un problema de salud
pública.
i)
Eliminar la isla que esta formada casi en su
totalidad por tule, además evitar que las aguas de
lluvia confluyan al embalse y mantener limpias las
salidas (compuertas) del lago.
ISSN: 0187-3296
420
MEMORIAS EN EXTENSO
j)
Utilizar el excedente de agua que esta
saliendo del embalse a través del establecimiento de
granjas acuícolas.
k)
Utilizar algún material que cerque las isletas
para darles solidez y la posibilidad de enraizarse por
los mismos árboles que ahí existan. Estos materiales
consisten en textiles de materiales como yute, fibras de
coco, polipropileno y otros materiales plásticos o
sintéticos que servirían como envolturas perimetrales.
l)
En el área de los lavaderos se propone
establecer una biblioteca ecológica, en donde además
de consultar material, se dicten conferencias y se
proyecten películas con temas de interés para la
población de la región.
m)
Anexo a la biblioteca se propone el
establecimiento de un vivero forestal con fines
didácticos, para que niños y jóvenes conozcan y lleven
a cabo los procesos de germinación de semilla para la
obtención de plantas que se destinarán para reforestar
la población de “Bellas Fuentes” y sus alrededores,
coadyuvando de esta manera a la formación de una
cultura y conciencia ecológica en la juventud de la
región.
n)
Es prioritario realizar los estudios de
hidrológica y vulnerabilidad acuífera del embalse.
o)
El embalse de “Bellas Fuentes” posee un
valor paisajístico y recreativo importante, que lo
convierten en un lugar privilegiado para el
esparcimiento y la convivencia familiar, además que
representa una insustituible fuente de abastecimiento
de agua para consumo humano y para el riego en la
región, por lo cual, será de vital importancia gestionar
ante la Secretaria de Urbanismo y Medio Ambiente
que se decrete como Área Natural Protegida en la
categoría de “PARQUE URBANO ECOLÓGICO”.
Agradecimientos.
Agradecemos a las autoridades de la
Presidencia del Municipio de Coeneo
Michoacán, por el apoyo brindado para la
realización de este trabajo, así como al
encargado del orden de la Comunidad de
“Bellas Fuentes”.
LITERATURA CONSULTADA
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ISSN: 0187-3296
421
MEMORIAS EN EXTENSO
ISSN: 0187-3296
422
MEMORIAS EN EXTENSO
REDUCCIÓN DE Cr(VI), UTILIZANDO FRUCTUOSA, GLUCOSA Y
SACAROSA
Patricia Balderas Hernández, Carlos Andrés Hernández Monroy, Gabriela Roa Morales, Rosa María Gómez Espinosa,
Carlos Eduardo Barrera Díaz.
Facultad de Química. Universidad Autónoma del Estado de México Paseo Colón esq. Paseo Tollocan. Toluca, México
Resumen. El Cr(VI) representa un grave riesgo
Palabras Clave (Keywords)
para la salud debido a su alta toxicidad, por lo que
Toxicidad, riesgo, temperatura, concentración, %
se busca transformarlo a una forma que representa
remoción
un menor riesgo para la salud, el Cr(III). Para ello,
Toxicity, risk, temperature, concentration, % of
se realizaron pruebas con diversos azúcares como
removal
son la glucosa, fructuosa y sacarosa con el fin de
comprobar su utilidad en la reducción de este
Introducción
metal, además de observar el efecto del pH, la
A
temperatura y la concentración, en las condiciones
hexavalente han sido ampliamente utilizados en los
óptimas de reducción. Para saber el nivel de
últimos años, como es el caso de procesos como el de
concentración de cromo en el agua, así como el
las pinturas, colorantes, acero, cerámicas, tratamiento
grado
nivel
industrial
los
compuestos
de
cromo
el
de pieles, fotografía y refinamiento del petróleo
tratamiento con los azúcares se utilizó un método
(Johnson, 2006), esto ha provocado un aumento en la
colorimétrico,
contaminación de suelos, aguas subterráneas y
de
remoción
el
alcanzado
cual
consta
mediante
de
técnicas
espectrofotométricas para la determinación del
superficiales (Tecnun, 2006).
metal de interés. La prueba de reducción consistió
El Cr(VI) es un compuesto altamente peligroso
en la preparación de soluciones de 5 mg/L de
(Merck, 2006), que puede causar graves efectos en la
cromo hexavalente (K2Cr2O7), las cuales se hicieron
salud
reaccionar con soluciones de glucosa, fructuosa y
mayoritariamente, sensibilización de la piel, entre
sacarosa en concentraciones de 3.84, 28.57 o 50
otros no menos importantes (Enciclopedia de Salud,
mg/mL respectivamente a diferentes temperaturas
2006). En la actualidad existen varios métodos de
como son 70°C, 45°C y temperatura ambiente
remoción de este metal (Donghee, 2004; Viamajala,
(24°C), manteniendo un pH de 2.0. De acuerdo a
2002; Evans, 1997; Aldrich, 2003; Patterson, 1997;
los resultados obtenidos, a temperaturas de 45 y
Pettine, 2002) Es por esto que se busca lograr un
70°C todas las pruebas con los tres azúcares
cambio en el estado de oxidación del cromo (Chang,
resultan satisfactorias, así como la fructuosa
2002), para con ello llegar a una forma menos
[50mg/mL] a temperatura ambiente, ya que
peligrosa como es el cromo trivalente (Merck, 2006).
presentan un % de remoción superior al 92% y
Es así que se realizaron pruebas con diversos azúcares
concentraciones finales de Cr(VI) entre 0.23 y 0.27
como son la glucosa, fructuosa y sacarosa con el fin de
mg/L.
comprobar su utilidad en la reducción de este metal,
como
son
el
cáncer,
de
pulmón
además de observar el efecto que provoca la
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423
MEMORIAS EN EXTENSO
manipulación de variables como el pH, la temperatura
medir el avance de la reacción se repitió el mismo
y la concentración, así como la dependencia entre
procedimiento, solo que ahora se tomó 1.6 mL del
estas para encontrar las condiciones óptimas de
sistema en reacción (cromo – azúcar).
reducción.
La lectura de absorbancia del complejo rojo-violeta
formado, se llevó a cabo en un espectrofotómetro
Material y Métodos
Perkin Elmer de doble haz a una longitud de onda de
Para llevar a cabo las pruebas experimentales, se
543 nm.
tomaron 25 mL de la solución estándar de Cr(VI) de
concentración 5 mg/L y se colocaron en un recipiente
Resultados
con tapa. Se agregaron gotas de H2SO4 concentrado
En las figuras 1 a 5 se presentan algunas de las curvas
hasta ajustar el pH a 2.0.
obtenidas para los porcentajes de remoción parciales
Las soluciones de cromo hexavalente se hicieron
de cromo hexavalente.
reaccionar con 1, 10 o 25 mL de las soluciones de
En la Figura 1, se muestran los resultados parciales
Dextrosa, Fructuosa o Sacarosa (100 mg/mL), según la
obtenidos en las pruebas efectuadas con diferentes
concentración de azúcar deseada (3.84 , 28.57 o 50
concentraciones de fructuosa a 70°C.
mg/mL respectivamente).
Temperatura, para lo cual se realizaron cada una de las
determinaciones a Temperatura Ambiente, 45°C (+
1°C) y 70°C (+ 1°C), en el caso de la Temperatura
Ambiente (24°C con variaciones de + 3°C, además de
las nocturnas), únicamente se requirió de mantener
% Remoción Cr(VI)
Asimismo fue necesario evaluar el efecto de la
3.84 mg/ml
28.57 mg/ml
50 mg/ml
100
80
60
40
20
0
0
30
60
agitación constante por medio de una parrilla de
90
120
150
180
Tiempo (min)
agitación. En cambio, para mantener una temperatura
constante de 45 °C o 70 °C, fue necesario utilizar una
Figura 1 % Remoción de Cr(VI) a 70°C con
parrilla de calentamiento con agitación constante.
diferentes concentraciones de fructuosa
El avance de la reacción se midió por medio del
método colorimétrico establecido en el Standard
Asimismo, en la Figura 2, se muestran los resultados
Methods for the Examination of water and Wastewater
parciales obtenidos con la fructuosa a 45°C.
(APHA, 1995), en donde por medio de la medición de
la absorbancia es posible conocer la concentración de
3.84 mg/ml
28.57 mg/ml
Cr(VI) presente en la solución.
medir concentraciones de 0.1 a 1 mg/L, por lo que fue
necesario recurrir a la dilución del sistema para
aplicarlo. Para hacer el ajuste, de la solución inicial de
Cr(VI) se tomaron 1.6 mL y se colocaron en un matraz
50 mg/ml
% Remoción Cr(VI)
El método colorimétrico funciona adecuadamente para
de 10 mL, al cual se agregaron 0.1 mL de la solución
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
30
60
de H2SO4 0.1 M y 0.2 mL de la solución de
90
120
150
180
210
Tiempo (min)
difenilcarbazida preparada anteriormente, se llevó al
aforo a 10 mL con agua desionizada y se agitó. Para
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424
MEMORIAS EN EXTENSO
3.84 mg/ml
28.57 mg/ml
50 mg/ml
diferentes concentraciones de fructuosa
% Remoción Cr(VI)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
En la Figura 3 se muestran los resultados obtenidos al
emplear la fructuosa a temperatura ambiente
% Remoción Cr(VI)
3.84 mg/ml
28.57 mg/ml
50 mg/ml
70
60
50
40
30
20
10
0
0
0
30
60
30
60
90
120
Tiempo (min)
150
180
90 120 150 180 210 240 270 300
diferentes concentraciones de glucosa.
Tiempo (min)
En la Tabla 1 se muestran los resultados finales
obtenidos en las pruebas de interacción de Cr(VI) con
Figura 3% Remoción de Cr(VI) a temperatura
ambiente
con
diferentes
concentraciones
glucosa,
de
fructuosa
y
sacarosa
en
diferentes
concentraciones y a distintas temperaturas.
fructuosa
Tabla 1. Porcentaje de remoción y concentraciones
Asimismo, en la Figura 4, es posible observar el
finales de cromo heavalente después de siete días
comportamiento del % remoción con respecto al
(10 080 min) de reacción con Glucosa, Fructosa, y
tiempo utilizando sacarosa a 70°C en sus diferentes
Sacarosa utilizadas en diferentes concentraciones y
concentraciones.
temperaturas
3.84 mg/ml
28.57 mg/ml
50 mg/ml
% Remoción Cr(VI)
100
80
Temperat
Concentra
ura
ción
(°C)
de azúcar
Azúcar
%
Concentració
Remoción
n final
(mg/L)
(mg/mL)
60
24
40
3.84
Glucosa
43.9
2.52
Fructuosa
51.8
2.23
Sacarosa
41.3
2.79
Glucosa
60.4
1.86
Fructuosa
81.3
0.86
Sacarosa
60.4
2.79
20
0
0
30
60
90
120
150
28.57
180
Tiempo (min)
50
Figura 4% Remoción de Cr(VI) a 70°C con
diferentes concentraciones de sacarosa.
45
3.84
Finalmente, en la Figura 5 se presentan los resultados
parciales a 70°C utilizando glucosa.
28.57
50
Glucosa
78.8
0.98
Fructuosa
92.6
0.33
Sacarosa
76.67
1.13
Glucosa
92.1
0.36
Fructuosa
94.4
0.25
Sacarosa
94.6
0.24
Glucosa
92.2
0.35
Fructuosa
94.3
0.26
Sacarosa
94.8
0.23
Glucosa
94.5
0.26
Fructuosa
95.0
0.23
Sacarosa
94.5
0.26
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425
MEMORIAS EN EXTENSO
70
3.84
28.57
50
Glucosa
94.7
0.23
mg/L y % de remoción finales superiores al 92%.
Fructuosa
94.5
0.25
Estas condiciones corresponden a pruebas realizadas a
Sacarosa
94.7
0.23
Glucosa
94.4
0.25
Fructuosa
94.5
0.25
Sacarosa
94.22
0.25
que es la única condición a temperatura ambiente que
Glucosa
93.5
0.30
sí cumple con los parámetros exigidos en la norma,
Fructuosa
94.9
0.24
por lo que es considerada una de las condiciones mas
Sacarosa
94.8
0.23
Discusión
45 y 70°C, así como la fructuosa
en una
concentración de 50 mg/L a temperatura ambiente,
satisfactorias.
De acuerdo a los criterios antes mencionados se
En los gráficos presentados se puede observar que
pueden resaltar las siguientes pruebas:
existen diferentes tiempos de medición con respecto a
los tiempos parciales, a 70°C el tiempo es de 180
Tiempo: Si se busca un tiempo de
minutos debido a que en algunas de las pruebas se
reacción corto, las mejores condiciones
alcanza un valor máximo de remoción en ese tiempo,
son a 70°C utilizando Fructuosa en
lo que permite comparar de mejor manera los tres
concentraciones de 28.57 y 50 mg/mL, en
azúcares, a 45°C y a temperatura ambiente los tiempos
las cuales prácticamente se alcanza el
aumentan, a 210 y 300 minutos respectivamente, dado
máximo % de remoción en 1 hora.
que es necesario mas tiempo para analizar el progreso
de la reacción, sin embargo en ninguno de estos casos
Energía: Si se busca un % de remoción
se llega al % máximo posible.
satisfactorio sin emplear energía para que
Asimismo, podemos ver que los % de remoción se
incrementan
con
la
temperatura,
la reacción se lleve a cabo de forma más
llegando
rápida, entonces una buena opción es
prácticamente al máximo de 95% en el caso de la
utilizar Fructuosa en una concentración de
fructuosa a 70°C en tiempos inferiores a los parciales,
50 mg/mL a Temperatura Ambiente, con
siendo de 180 minutos con la concentración de 3.84
la cual se alcanza un % de remoción
mg/mL, de 90 min. con la de 28.57 mg/mL y de 60
superior al 92%, cercano a los valores
min. con la de 50 mg/mL. En tanto que si comparamos
máximos obtenidos con otras pruebas.
con respecto a los azúcares es posible ver un
comportamiento similar en los gráficos de fructuosa y
Cantidad de Reactivos: Si se busca
sacarosa a 70°C, obteniendo el máximo % de
utilizar la menor cantidad de reactivos
remoción en ambos casos. No así en el caso de la
(azúcares), las condiciones más favorables
glucosa, en el cual los % de remoción parciales son
son utilizando una concentración de 3.84
inferiores.
mg/mL de Sacarosa o Fructuosa a 70°C,
Después de analizar los resultados finales y tomando
ya que en 1 día se alcanza prácticamente
como base el límite máximo permisible de Cr(VI) en
el máximo % de remoción.
las descargas de aguas residuales a los sistemas de
alcantarillado urbano y municipal que marca la Norma
Oficial Mexicana (NOM- 002 – SEMARNAT –
1996), que es de 0.5 ppm, es posible afirmar que en 19
de las 27 condiciones analizadas se cumple con este
parámetro de manera satisfactoria, ya que se presentan
Conclusiones
Los tres compuestos propuestos para llevar a cabo la
reducción de Cr(VI) a Cr(III), que son Glucosa,
Fructuosa y Sacarosa, pueden ser considerados como
alternativas naturales, eficientes y económicas para
concentraciones finales de Cr(VI) entre 0.23 y 0.27
ISSN: 0187-3296
426
MEMORIAS EN EXTENSO
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2/63.pdf#search=%22propiedades%20qu%
Reduction in Shewanella oneidensis MR-1
C3%ADmicas%20del%20cromo%22 )
Is an Inducible Process Associated with
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS
Anaerobic Growth Biotechnol. Prog.18:
TECNOLÓGICO DE LA UNIVERSIDAD
290-295
ISSN: 0187-3296
427
MEMORIAS EN EXTENSO
CARACTERIZACIÓN QUIMIOMÉTRICA DEL MATERIAL
PARTICULADO SUSPENDIDO EN ZONAS IMPACTADAS EN EL
ÁREA METROPOLITANA DE MONTERREY
Juan M. Alfaro Barbosa1, Daisy Irania Barajas Herrera1
1 Laboratorio de Química Analítica Ambiental, Facultad de Ciencias Químicas, División de Estudios Superiores,
Universidad Autónoma de Nuevo León, Apartado Postal 1864 Monterrey, Nuevo León, México. Teléfono 01 8220
4900 Ext. 3461 [email protected]
Resumen
En este estudio se ha aplicado la herramienta quimiométrica, para la determinación de estructuras de contaminación en
material particulado. Para este trabajo se realizó un muestreo en el Área Metropolitana de Monterrey, los metales
analizados fueron: Cd, Cu, Cr, Fe, Pb, Mg, Mn, K y Zn. Se realizó la digestión por microondas de las muestras y su
concentración fue obtenida mediante Espectrofotometría de Absorción Atómica por flama. Las concentraciones
obtenidas fueron analizadas mediante el uso del Análisis de Factores en donde fue posible observar 4 factores y su
correspondiente fuente de contaminación; el Análisis por Agrupamiento nos revela la presencia de 3 grupos
importantes corroborando con los resultados del análisis de factores. Se encontró que las posibles fuentes de emisión
del material particulado son actividades industriales como la industria metal-mecánica, de pinturas y pigmentos; la
erosión del suelo y obras públicas.
Palabras Clave: Material Particulado, Contaminación, Análisis por Agrupamiento, Análisis de Factores, Metales Pesados,
Quimiometría.
Introducción
La contaminación del aire es uno de los problemas más
complejos y de mayor impacto ambiental a nivel
mundial, está relacionado directamente con la gran
densidad de población, elevado número de vehículos y
con la presencia de núcleos industriales inmersos en las
áreas urbanas, los cuales afectan, tanto la salud de
ecosistemas, como la de los habitantes. 1
Los principales contaminantes en la ciudad de
Monterrey son el Ozono y las Partículas Suspendidas
Totales (PST) donde estas últimas, pueden contener
metales pesados, debido a que sus vapores tienden a
condensarse sobre la superficie de las partículas.
Las Partículas Suspendidas Totales (PST) se dividen de
acuerdo a su tamaño en partículas menores a 10 µm
PM10 y las menores a 2.5 µm PM2.5 estas ultimas siendo
una de las mas peligrosas para la salud humana. La
atención sobre las PST, se ha concentrado
principalmente en las partículas PM10, que pueden ser
inhaladas y penetrar con facilidad al sistema
respiratorio, causando efectos adversos a la salud de las
personas.
No obstante que las PM2.5 al ser inhaladas penetran con
mayor facilidad al sistema respiratorio humano. Es así
como, la Norma Oficial Mexicana NOM-025-SSA11993 establece el valor de 210, 120 y 65 µg/m3 como
límite máximo permisible promedio en 24 horas de
PST, PM10 Y PM2.5 respectivamente, esta norma
modifico los límites
permisibles antes planteados y se agrego la
concentración máxima permisible de PM2.5.2 De cual se
deduce que el tamaño y la composición de la materia
particulada suspendida son de gran relevancia en una
gran variedad de procesos, lo que ha motivado que
actualmente se desarrollen a nivel mundial diversas
investigaciones con el objeto de proporcionar
información sobre su impacto en los ecosistemas.
Por otro lado, la evaluación de la calidad del ambiente
da como resultado bases de datos complejas en donde
se encuentran muchas variables Para el análisis de
estas matrices de datos complejas
es necesario
implementar herramientas de la estadística de variables
múltiples como son las de Análisis de Factores y
Análisis por Agrupamiento.
Desde los años 90 se han realizado caracterizaciones
quimiométricas en material particulado donde se
aplicaron métodos estadísticos como análisis por
agrupamiento y análisis de factores para caracterizar las
áreas contaminadas e identificar las fuentes de
emisión.3, 4
De lo anterior expuesto se desprende la necesidad de
emprender un proyecto, cuyo objetivo sea emitir juicios
sobre el origen del material particulado en la atmósfera
del Área Metropolitana de Monterrey (AMM) mediante
su caracterización química y aplicación de herramientas
ISSN: 0187-3296
428
MEMORIAS EN EXTENSO
quimiométricas, como son el análisis de factores y
análisis por agrupamiento.
tratamiento estadístico re realizó mediante el Software
SPSS versión 11.0, 2003.
Material y Métodos
Resultados y Discusión
Las actividades de muestreo se llevaron acabo durante
el período de julio a septiembre del 2006, donde se
instalaron muestreadores para Partículas Suspendidas
Totales (PST) en 4 estaciones del Sistema Integral de
Monitoreo Ambiental y 6 en algunos puntos específicos
donde la Agencia de Protección al Ambiente del Estado
de Nuevo León tuvo una mayor demanda en incidentes
contaminantes. La recolección de muestras se efectuó
mediante un muestreador de alto volumen, marca
Wedding Asociates Inc., de acuerdo a la norma NOM035-SEMARNAT-1993 donde los filtros que se
utilizaron fueron de fibra de vidrio con dimensiones 8
x 10 pulgadas, se dejaron impactar por 24 horas y se
tomaron 3 muestras de PST en cada punto de muestreo,
a lo largo de una semana de actividad normal. En la
tabla 1 se presenta los puntos de muestreo
georeferenciados en el Área Metropolitana.
Se tomaron y analizaron muestras de Partículas
Suspendidas Totales en el área metropolitana y a
continuación se muestra los valores de las
concentraciones obtenidas del muestreo.
En la tabla 2 se presenta los resultados de las
concentraciones de las PST junto con su velocidad y
dirección del viento. Donde se puede observar que el
punto 4.3 mostró un valor de concentración por arriba
de las normas oficiales mexicanas, donde el valor
máximo permisible es de 210 µg/m3.
Los vientos predominantes del muestreo era de Este al
Oeste, donde sus velocidades promedios encontradas
fueron de 7 km/h.
Tabla 2: Concentración de las Partículas Suspendida
Totales
Tabla 1: Puntos de Muestreo
N 25º43'19'', W 100º18'35'', alt 526 msnm
Punto
µg/m3
Velocidad
Viento
(km/h)
N 25º44'58", W 100º18'52", alt 512 msnm
1.1
204.7
6.9
ESTE
N 25º40'32", W 100º20'18", alt 556 msnm
1.2
101.8
4.0
NORESTE
4
N 25º40'30", W 100º17'34", alt 524 msnm
1.3
107.1
4.4
ESTE
5
N 25º44'42", W 100º15'17",alt 500 msnm
2.1
75.2
8.9
ESTE
N 25º45'11", W 100º22'11",alt 554 msnm
2.2
49.3
8.2
ESTE
N 25º44'43", W 100º10',44", alt 456 msnm
2.3
84.1
8.2
ESTE
3.1
49.6
7.6
ESTE
3.2
43.1
7.3
NORESTE
3.3
47.8
8.4
ESTE
4.1
142.2
6.6
ESTE
4.2
124.0
6.4
ESTE
4.3
287.1
7.7
ESTE
Se utilizó un método modificado basado en 40 CFR
PART- 50, que recomienda un tratamiento con HNO3 y
HCl. La modificación consistió en una digestión por
microondas en vaso cerrado, el cual se realizó de
acuerdo al método SW 3051- USEPA, para la digestión
del material sólido. La determinación de las
concentraciones de los metales se llevó a cabo
utilizando un Espectrofotómetro de Absorción Atómica
de flama marca GBC Modelo 932 AAS. Las curvas de
calibración se obtuvieron mediante 6 estándares a partir
de un estándar certificado de 1000 ppm, donde los
metales determinados fueron Cd, Pb, Cu, Fe, K, Mg,
Mn y Zn. Los resultados obtenidos fueron sometidos a
un análisis de técnicas estadísticas multivariadas. El
5.1
75.6
7.5
NORESTE
5.2
60.2
8.6
NORESTE
5.3
68.6
6.7
NORESTE
6.1
89.6
9.1
ESTE
6.2
82.5
9.9
SURESTE
6.3
106.1
12.3
SURESTE
7.1
155.6
11.2
NORESTE
7.2
96.4
9.1
NORESTE
7.3
138.3
6.2
NORESTE
8.1
62.3
2.9
NORESTE
ISSN: 0187-3296
Punto
1
2
3
6
7
PST
Coordenadas
8
N 25º45'33", W 100º18'56",alt 507 msnm
9
N 25º40'35'', W 100º28'10'', alt 714 msnm
10
N 25º41'33'', W 100º18'24'', alt 541 msnm
Dirección
Viento
429
MEMORIAS EN EXTENSO
8.2
33.5
3.2
NORESTE
8.3
33.4
2.2
NORESTE
9.1
82.4
6.9
SURESTE
9.2
82.4
4.4
SUR
9.3
84.8
8.6
SURESTE
10.1
108.9
3.6
ESTE
10.2
25.1
3.6
NORESTE
10.3
78.8
2.9
ESTE
Tabla 3: Prueba de linealidad Mandel y Límites de
Detección para los metales analizados por AAS-Flama
Metal
Ecuación
Cu y = 0.0566x - 0.0002
Mn y = 0.0735x + 0.0104
19.7
0.21
y = 0.0143x + 0.0116
0.8
1.61
Cr
y = 0.136x - 0.0021
y = 0.0074x + 0.0013
7.0
2.0
Fe
y = 0.0022x + 0.0145
2.6
3.01
Mg y = 0.0186x + 0.0276
K y = 0.0712x + 0.0176
3.0
0.31
13.6
0.44
y = 0.1176x + 0.0028
19.5
0.11
Pb
Cd
Además se realizó el tratamiento estadístico a los datos
obtenidos para las curvas de calibración, donde se
obtuvo la ecuación de regresión por el método de
mínimos cuadrados y se realizaron pruebas estadísticas
para determinar la linealidad de las curvas de
calibración, 5 así como los límites de detección del
método de Espectrofotometría de Absorción Atómica
empleado en la determinación de metales. En la tabla 3
se muestra los resultados obtenidos de las prueba de
linealidad.
F
Valor (Tabla)
LD
Prueba 95% (ųg/ml)
12.6
0.12
Zn
0.10
0.38
34.12
Como se puede observar los valores de prueba fueron
satisfactorios ya que son menores que el valor critico
(F) al 95%, por lo tanto las curvas de calibración son de
primer orden.
En la tabla 4 se presenta los resultados que se
obtuvieron de las concentraciones para cada metal.
Tabla 4: Concentraciones de los metales en las Particulas Suspendidas Totales
Pb
Mg
Fe
3
Zn
K
Cr
Cd
Cu
Mn
1.1
µg/m
0.032
µg/m
1.714
µg/m
22.855
µg/m
0.053
µg/m
0.002
µg/m
0.018
µg/m
0.001
µg/m
0.208
µg/m3
2.950
1.2
0.045
10.411
6.935
0.017
1.877
0.002
0.002
0.199
2.821
1.3
0.063
0.310
2.032
0.047
1.001
0.016
0.002
0.321
4.668
2.1
0.011
0.159
0.462
0.452
1.246
0.017
0.001
0.028
0.227
2.2
0.029
0.102
0.225
0.180
0.767
0.015
0.001
0.027
0.209
2.3
0.026
0.199
0.484
0.206
1.227
0.015
0.001
0.028
0.220
3.1
0.010
0.064
0.169
0.140
0.222
0.001
0.001
0.182
2.561
3.2
0.012
0.060
0.198
0.170
0.229
0.004
0.002
0.233
3.333
3.3
0.004
0.080
0.218
0.033
0.454
0.007
0.001
0.071
0.883
4.1
0.227
0.717
2.239
0.032
1.393
0.014
0.002
0.073
0.914
4.2
0.159
0.449
0.643
0.023
1.593
0.011
0.002
0.062
0.741
4.3
0.467
1.786
9.337
0.007
1.420
0.013
0.004
0.106
1.409
5.1
0.034
0.264
1.054
0.022
0.153
0.003
0.001
0.090
2.136
5.2
0.021
0.210
0.729
0.016
0.126
0.006
0.001
0.090
2.151
5.3
0.031
0.239
0.837
0.018
0.135
0.006
0.001
0.117
2.830
Punto
3
3
3
3
3
3
3
ISSN: 0187-3296
430
MEMORIAS EN EXTENSO
6.1
0.081
0.271
0.868
0.019
0.156
0.006
0.001
0.084
1.985
6.2
0.024
0.274
0.771
0.017
0.164
0.006
0.001
0.076
1.783
6.3
0.031
0.389
1.099
0.023
0.047
0.008
0.001
0.066
1.544
7.1
0.016
0.417
0.963
0.012
0.047
0.012
0.001
0.089
2.131
7.2
0.005
0.242
0.441
0.006
0.166
0.013
0.001
0.068
1.596
7.3
0.027
0.221
3.262
0.004
0.159
0.016
0.001
0.180
4.414
8.1
1.140
1.775
0.629
0.014
0.100
0.014
0.002
0.089
2.134
8.2
0.101
0.066
0.212
0.006
0.053
0.014
0.001
0.072
1.702
8.3
0.109
0.073
0.522
0.012
0.059
0.017
0.002
0.097
2.323
9.1
0.021
0.464
0.130
0.067
0.020
0.057
0.003
0.101
0.121
9.2
0.029
0.504
0.142
0.138
0.015
0.042
0.003
0.141
0.131
9.3
0.020
0.437
0.114
0.018
0.013
0.039
0.002
0.079
0.149
10.1
0.027
0.668
0.122
0.085
0.022
0.097
0.005
0.157
0.153
10.2
0.008
0.375
0.247
0.013
0.006
0.015
0.002
0.194
0.199
10.3
Coeficiente
de
variación
0.031
0.415
0.160
0.052
0.012
0.041
0.005
0.384
0.070
5-10%
1%
1%
5-10%
5-10%
10%
15%
2%
10%
Los valores se muestran con su respectivo coeficiente
de variación. Cabe mencionar que para el punto 4.3 y
8.1, se observan las mayores concentraciones de Pb,
con 0.47 y
1.14 µg/m3 respectivamente, sin embargo, estas no
sobrepasan el Limite Máximo Permisible (1.5µ g/m3)
establecido por la NOM-026-SSA1-1993. 6
Figura 1. Análisis de los valores de los factores
ISSN: 0187-3296
431
MEMORIAS EN EXTENSO
Los métodos estadísticos de variables múltiples más
usados en la investigación del ambiente son el análisis
de factores y el análisis por agrupamiento y se
fundamentan en el análisis simultáneo de las variables
(parámetros químicos y físicos) y objetos (puntos de
muestreo) que conforman la matriz de datos.
Para la evaluación estadística de la matriz de datos se
utilizó el análisis de factores y análisis por
agrupamiento.
distancia entre conglomerados (Método de Ward) y por
último la obtención del Dendrograma.
Por otro lado mediante el análisis por agrupamiento se
logro
corroborar los factores obtenidos por
el anterior análisis dando como resultado tres grupos los
cuales expresan la semejanza que existe entre puntos de
muestreo y entre grupos de acuerdo a las proximidades
Análisis de Factores
El Análisis de Factores consiste en resumir la información
contenida en una matriz de datos con múltiples variables,
identificando un número de nuevas variables llamadas
factores los cuales
representan a las variables originales, con una pérdida
mínima de información 7.
El objetivo es determinar la correlación entre las variables,
los pasos que se siguieron fueron primeramente
estandarizar la matriz de datos (cada variable tiene una
media 0 y la desviación estándar es de ±1). Se obtuvo la
matriz de correlación, se determinó el número de factores,
se extrajo la matriz de las cargas de los factores. Y por
ultimo se obtuvo los valores de los factores.
En la figura 1 se muestra los valores de los factores
obtenidos a partir de la matriz de datos, donde agruparon en
4 factores.
El F1 (Cr, Cd, Cu) predomina en los puntos (9.1, 10.1,
10.3) a este factor se le puede asociar a actividades de la
industria minera (extracción de metales).
El F2 (Fe, Cu Mn) predomina en los puntos (1.1-1.3, 7.3,
10.3), estos metales son típicos de descargas de industrias
Metal- Mecánica como también del
procesado de
materiales ferrosos.
El F3 (Mg, Fe, K) se encuentra en los puntos (1.2, 2.1, 4.3),
donde se observa que estos metales son origen natural ya
que pueden estar relacionados por actividades de extracción
de minerales o por acción de la erosión eólica así como,
contaminación difusa por actividades de la construcción.
Y el F4 (Pb, - Zn) predomina en los puntos (2.1, 4.3, 8.1).
Los metales pertenecientes a este factor se pueden asociar
a diferentes actividades industriales. Por posición de la
estación de monitoreo se puede concluir que esta
contaminación es propiciada por industrias del tipo de
fabricación de pigmentos y procesado de minerales.
Análisis por Agrupamiento
Permite desarrollar subgrupos significativos de individuos
u objetos, es decir, se forman grupos que contienen
elementos lo más parecido posible entre sí y lo más
diferente al compararse con otros. 7
El objetivo es agrupar objetos que se encuentren
próximos en el espacio de las variables, los pasos que se
siguieron fue el cálculo de la distancia entre dos puntos
en el espacio (Distancia Euclideana), el cálculo de la
entre ellos. En la figura 2 se muestra la distribución de
los puntos muestreados.
Figura 2. Análisis por Agrupamiento
El grupo 1 está constituido por los puntos de muestreo
(3.1- 7.3), los cuales muestra un menor valor de los
Factores, dando como resultado que están por debajo de
la media con respecto a todos los puntos analizados.
El grupo 2 se subdivide en 3 subgrupos: el primer
subgrupo está integrado por los puntos (2 y 4), donde
se encuentran valores del Factor 3 y 4 donde predomina
el Pb, Zn, Mg, Fe, K, el segundo subgrupo se encuentra
en el punto 8.1, los cuales muestran a la vez los
mayores valores del Factor 4 donde predomina el Pb y
el tercer subgrupo está formado por los puntos 1.1 y
ISSN: 0187-3296
432
MEMORIAS EN EXTENSO
niveles
y composición
de
PM10”.
Universidad de Navarra. Dpto. Química y
Edafología e Instituto de Ciencias de la Tierra
Jaime Almera (CSIC). Miller J.C., Miller
J.N., Estadística para Química Analítica. Ed.
Addison-Wesly Ibereoamericana. Capítulos 3
y 5. 1998
1.2, donde se observa la fusión de 2 factores integrados
por el Factor 2 y 3 (Fe, Cu, Mn, Mg, K).
En el grupo 3 se forman dos subgrupos: el primero es
integrado
por
el
punto
9
se
encuentra
predominantemente el Factor 1, mientras que en
segundo está conformado por el punto 10 donde existe
la mezcla del Factor 1 y 2 (Cr, Cd, Cu, Fe, Mn).
5.
Diario Oficial de la Federación (1993):
NOM-026-SSA1-1993.
De la Garza, J. (1995): “Análisis de la
información mercadológica a través de la
estadística multivariada” México: Alhambra.
Ministry of the Environment Ontario, Canadá
(2001):
Air
Quality
in
Ontario,
http://www.ene.gov.on.ca/index.htm
US-EPA (1999): National Ambient Air
Quality
Standards
(NAAQS),http://www.epa.gov/air/criteria.ht
ml
6.
Conclusiones
Mediante la aplicación de las herramientas
quimiométricas fue posible determinar las estructuras
de contaminación presentes en el AMM.
7.
8.
El uso del Análisis de Factores nos muestra que los 9
metales analizados correlacionan en 4 principales
factores, de los cuales el Factor 1 y 2 están asociados a
origen
antropogénico como son procesos de
Metalúrgicos, procesado de materiales ferrosos,
pinturas y pigmentos, procesado de minerales, origen
difuso por actividades de construcción y trafico
vehicular. Mientras que el factor 3 es de origen natural.
9.
US-EPA (1997): National Primary and
Secondary Standars for Lead, 43CFR
46245,http://www.epa.gov/oar/oaqps/greenbk
/lindex.html
Además el Análisis por Agrupamiento nos confirma la
presencia de los 4 factores, ya que es posible observar 3
grupos principales los cuales están agrupados debido a
la similitud de las concentraciones existentes entre cada
punto muestreado.
Este, estudio nos permitió observar puntos impactados
significativamente con respecto a la media existente en
el área metropolitana, donde se puede observar que los
valores de concentración de Plomo en el punto 8.1,
están por debajo de las normas oficiales tanto
Mexicanas como de la EPA donde el límite máximo
permisible es de 1.5 µg/m3, obteniendo como valor
máximo 1.14 µg/m3;
Por otro lado, se encuentran valores mayores de
concentraciones de Fe en el punto 1.1, con 22.8 µg/m3
en comparación con valores medios encontrados de
ciudades industriales como es el caso de Hamilton,
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