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Mecanismo de Evaluación y Biorremediación ante un Accidente de
Aguas Residuales Urbanas en una Laguna Costera .
Descripción del Problema.
La descarga de aguas residuales urbanas a una laguna costera tropical
añade grandes cantidades de materia orgánica, compuestos tóxicos y
microorganismos patógenos, que alteran la calidad del agua y el ecosistema
acuático.
La materia orgánica que se deposita en el sedimento se descompone por
organismos aeróbicos y este proceso demanda una gran cantidad de oxígeno y
libera nutrientes .
MO + O2 == CO2 + H2O + NO3- + SO4-2 + PO4-3
El consumo del oxígeno crea zonas anaerobias donde la materia orgánica
es entonces degradada por microorganismos reductores de sulfato y se liberan
gases, de olor desagradable, que son tóxicos y hasta letales pera los peces, este
proceso, también, reduce el pH del agua.
MO = CO2 + NH3 + H2S + CH4
La liberación y exceso de nutrientes promueve el desarrollo masivo de
algas y microalgas que incrementan la turbidez del agua, reducen la fotosíntesis,
merman la flora y fauna del ecosistema y al morir masivamente incorporan
grandes cantidades de materia orgánica a los sedimentos e incrementan el
efecto nocivo de la descarga de aguas residuales.
Objeto del Proyecto.
Evaluar el impacto de un derrame accidental, de aguas residuales
urbanas, sobre el ecosistema de una laguna costera tropical para incorporar
medidas viables de corrección por biorremediación
Antecedentes Técnicos.
La contaminación de una laguna costera y en general de un cuerpo de
agua puede definirse de muchas formas, pero en todo caso las definiciones
contemplan las máximas concentraciones de sustancias concretas durante
periodos de tiempo suficientes para provocar efectos identificables. La calidad del
agua puede definirse sobre la base de su caracterización física, química y
biológica, los parámetros físicos incluyen color, olor, temperatura, sólidos y
turbidez, los parámetros químicos asociados con el contenido de materia
orgánica del agua contaminante incluyen la demanda bioquímica de oxigeno
(DBO), demanda química de óxigeno (DQO) y carbón orgánico total (COT),
principalmente. Los elementos inorgánicos incluyen la sales, dureza, pH y
metales. Las propiedades biológicas incluyen parámetros bacteriológicos como
presencia de coliformes, coliformes fecales, patógenos y virus [1]. Canter 1998,
propone un mecanismo de etapas para evaluar el impacto de una descarga en
un cuerpo de agua.
La Biorremediación es la utilización de tecnologías mediante las cuales se
estimula la biodegradación del contaminante o la capacidad de recuperación del
ecosistema mediante procesos biológicos, con el fin de minimizar las
consecuencias de derrames. Estos procesos de biodegradación pueden ser
llevados a cabo por la micro biota autóctona de la zona contaminada o por
microorganismos adicionados al efecto, en ambos casos, lo que se consigue es la
biotransformación de sustancias peligrosas en sustancias menos tóxicas o
inocuas. [2] la temperatura es un factor muy importante en este proceso. La
revista teorema ambiental [3] publica el uso de cal para promover la
biorremediación de los ecosistemas de lagunas costeras contaminadas con aguas
residuales urbanas.
Metodología.
Identificación de los impactos de cantidad/calidad de las aguas y
entorno biótico, descripción del entorno afectado. Uso de directivas y/o
reglamentos, empleo del conocimiento, revisión de antecedentes y referencia de
la misma zona o casos similares, manejo de listas y evaluación del impacto
ambiental. [1]
Consecución de los estándares de cantidad/calidad del agua en la
laguna costera, leyes y reglamentos. Contacto con agencias
gubernamentales. Objetivos contra degradación, objetivo de eliminación o
corrección y/u objetivos para preservar los ecosistemas acuáticos y la belleza del
paisaje. [1]
Predicción de los impactos, modelos, bioensayos, ensayos de toxicidad
crónica.
Balance de masas mediante modelos de celdas (box models) de los
constituyentes del vertido o las variables en la descarga accidental, estos
modelos asocian condiciones hidrodinámicas y calidad de agua [4] por ejemplo
para el balance de masas para el oxígeno [5] en cada celdilla del modelo la
ecuación es:
Vi
dCi
 EiAi
Cj  Ci  QjCj   Wi  QiCi  Ki(Cs  Ci)  Pi  Si  Ri
 
dt
 Li

Vi= volumen de la celdilla I
Ci= Concentración de oxigeno en la celdilla i
t= tiempo.
Ei= Coeficiente de dispersión en la frontera de la celdilla.
Ai= Superficie de contacto entre la celdilla i y la j
Li= Distancia entre los centros de la celdilla i y j
Cj= Concentración de oxigeno en la celdilla j.
Ci= Concentración de oxigeno en la celdilla i
Qj= Caudal que entra a la celda j.
Wi= Carga de oxigeno tributario en la celdilla i.
Qi= Caudal de salida en la celdilla i
Ki= Coeficiente de intercambio de oxigeno atmosférico en la celdilla i.
Pi= Producción fotosintética de oxígeno en la celdilla i.
Si= Respiración del sedimento en la celdilla i.
Ri= Respiración de la columna de agua en la celdilla i.
Se puede aplicar este tipo de modelo de balance de masas para conocer la
distribución de otras variables, físicas, químicas y biológicas del vertido. La
dilución del vertido depende del tipo de difusor si es vertical o horizontal, las
corrientes del cuerpo receptor, si el gradiente de densidad es estratificado o
uniformes se aplican ecuaciones de dispersión [6]. Los bioensayos se pueden
desarrollar con análisis de especies que tienen capacidad de acumular
constituyentes,
Valoración del significado de los impactos, cambio de la calidad de
agua y biodiversidad.
Aplicación de estándares de agua superficial costera y estándares de vertidos de
aguas residuales, aplicación de opinión profesional sobre los significados de
pérdidas de habitats, especies y cadena alimenticia, capacidad de sostenimiento,
resistencia de flora y fauna a los cambios cambios en especies amenazadas o en
peligro.
Identificación e incorporación de las medidas correctoras
a) Eliminación de la fuente de descarga.
b) Biorremediación por bioestimulación para promover la degradación
aerobia y estabilización de sedimentos. Mediante la incorporación de
cal (Ca(OH)2 o CaO). Los microorganismos que causan mareas rojas proliferan
a pH inferior a 8.5, el mantener el pH a este nivel promueve la degradación bajo
condiciones aerobias e inhibe los microorganismos reductores, en los sedimentos
la adición de cal disminuye la actividad de sulfo-reductores, activan los
microorganismos aerobios que permiten la regenaración del medio ambiente con
bajo impacto secundario. Las condiciones ácidas de los sedimentos promueven la
lixiviación de sales y metales lo que provoca eutroficación y mareas rojas, por
ejemplo el fósforo. Las sales de calcio de fosfatos, sulfatos y complejos de
metales son poco solubles, químicamente estables y permanecen en el
sedimento sin lixiviarse.
Referencias
1. Canter, L.W. 1998. “Manual de Evaluación de Impacto Ambiental”. Ed
McGraw-Hill/Interamericana de España. Madrid, España.
2. “Guia de Referencias y Selección de Técnicas de Biorremediación en
Ambientes Marinos” 2002. Facultad de Ciencias del Mar y Ambientales,
AECIPE, Cadiz, España.
3. “Uso de la Cal para Remediar Lagos y Lagunas”. 2003. Revista Teorema
Ambiental, No 39, abril mayo. pp. 29-30, México, D.F. México.
4. Bird, S.L. y Hall, R.1988. “Environmental Impact Research Program: Coupling
Hydrodinamics to a Multiple Box Water Quality Model”, WES/TR/EL-88-7,
US Army. Vicsburg, Miss.
5. Canale, R.P. y Auer, M.T. 1987. “Personal Computers and Environmental
Engineering: Part II- Applications” Environmental Science and Technology,
vol 21, no 10, pp. 936-942.
6. Lee, J.H y Neville Jones, P. 1987. “Initial Dilutionof Horizontal Jet in
Croosflow” Journal of Hydraulic Engineering. ASCE, vol 115, no 5.