estudio sobre la concentración de contaminantes orgánicos
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CENTRO DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE FISIOLOGÍA Y FARMACOLOGÍA ESTUDIO SOBRE LA CONCENTRACIÓN DE CONTAMINANTES ORGÁNICOS, INORGÁNICOS Y BIOLÓGICOS EN LIXIVIADOS DEL RELLENO SANITARIO “SAN NICOLÁS” Y EN AGUA DE POZOS ALEDAÑOS TESIS Que presenta ROMELIA MARTÍNEZ GUERRERO Para obtener el grado de MAESTRA EN CIENCIAS EN EL ÁREA DE TOXICOLOGÍA TUTORES DR. FCO. JAVIER AVELAR GONZÁLEZ DRA. ALMA LILIÁN GUERRERO BARRERA Aguascalientes, Ags., Diciembre de 2007 Dedicatoria A Dios Por brindarme la maravillosa oportunidad de vivir, por todos los dones que cada día me regala y por ser mi guía A mis Padres: Romelia y José Antonio Que me han conducido por la vida con amor y paciencia, quienes con su apoyo y motivación han contribuido a la realización y culminación de este proyecto A mis hermanos: Víctor Alejandro, Claudia y Sandra Por su paciencia, comprensión y apoyo moral Agradecim Agradecimientos ientos A mis asesores: Dr. Francisco Javier Avelar González Dra. Alma Lilian Guerrero Barrera Por brindarme su gran apoyo, valiosa asesoría, conocimientos, consejos, paciencia sugerencias y enseñanzas A la Dra. Elsa Marcela Ramírez López Por su importante apoyo en la revisión de este trabajo A las siguientes personas: I.B.Q.Laura Yamamoto Flores M. en C. Samantha Ramos Gómez M. en C. Jenniffer López Baltazar M. en C. José Luis Dávila Delgado I.Q. José Luis Carrasco Rosales Biol. Keyla Neri Alvarado Estrada A.Q.B. Maribel Delgado Montoya Por su invaluable apoyo y disponibilidad que me brindaron A Carlos Eduardo Olmos Guerrero y a mi amiga Janet Aguilar Sánchez Por su apoyo incondicional y valiosos consejos Al CONACYT por la beca 185105 otorgada para la realización de mis estudios de Maestría A todos mis maestros, amigos, compañeros de maestría y a todas las personas que me alentaron en la elaboración de este trabajo, gracias. Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología ÍNDICE INDICE DE CUADROS…...…………………………………………………………………….. iv INDICE DE FIGURAS…………………………………………………………………………… vii RESUMEN……………………………………………………………………………………….. x I. MARCO TEÓRICO……………………………………………………………………………. 1 1.1 RESIDUOS SÓLIDOS………………………………………………………………….. 1 1.1.1 Clasificación de los residuos sólidos……………………………………………. 1 1.2 SITUACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES EN MÉXICO…….... 2 1.2.1 Clasificación de los residuos sólidos municipales……………………………... 3 1.2.2 Composición de los residuos sólidos municipales…………………………….. 4 1.3 ETAPAS PARA EL MANEJO DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES….. 5 1.3.1 Generación del residuo………………………………………………………….... 6 1.3.2 Almacenamiento…………………………………………………………………… 6 1.3.3 Recolección………………………………………………………………………… 6 1.3.4 Transferencia y transporte ………………………………………………………. 7 1.3.5 Procesamiento/recuperación de los residuos sólidos municipales…..……… 7 1.3.6 Disposición final de los residuos sólidos municipales……………….….…….. 8 1.4 RELLENOS SANITARIOS……………………………………………………………… 9 1.4.1 Antecedentes de los rellenos sanitarios………………………………………… 9 1.4.2 Ventajas del relleno sanitario ………………………………………………… 10 1.4.3 Desventajas del relleno sanitario …………………………………………….. 11 1.4.4 Métodos de relleno sanitario……………………………………………………... 11 1.5 DESCOMPOSICION DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS EN UN RELLENO SANITARIO……………………………………………………………………………… 13 1.5.1 Reacciones químicas…………………………………………………………….. 14 1.5.2 Reacciones físicas………………………………………………………………... 14 1.5.3 Reacciones biológicas……………………………………………………………. 14 1.5.4 Fases de degradación de la materia orgánica…………………………………. 16 1.6 LIXIVIADOS ……………………………………………………………………………... 19 1.6.1 Composición del lixiviado ………………………………………………………... 20 1.6.2 Problemática de los lixiviados …………………………………………………… 22 1.6.3 Supervisión de aguas subterráneas ……………………………………………. 25 1.7 RELLENO SANITARIO SAN NICOLÁS………………………………………………. 26 II. JUSTIFICACIÓN…………………………………………………………………………….. 30 i Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología III. HIPÓTESIS………………………………………………………………………………….. 31 IV. OBJETIVOS…………………………………………………………………………………. 31 4.1 OBJETIVO GENERAL…………………………………………………………………. 31 4.2 OBJETIVOS PARTICULARES………………………………………………………... 31 V. ESQUEMA METODOLÓGICO…………………………………………………………….. 32 5.1 MUESTREOS…………………………………………………………………………… 32 5.1.1 Lixiviados ………………………………………………………………………….. 32 5.1.2 Pozos de agua ……………………………………………………………………. 45 5.2 TÉCNICAS EMPLEADAS ……………………………………………………………... 46 VI. RESULTADOS ……………………………………………………………………………… 50 6.1 LIXIVIADOS. TEMPORADA DE ESTIAJE………………………………………….... 50 6.1.1 Parámetros de campo ……………………………………………………………. 50 6.1.2 Contaminantes orgánicos……………………………………………………….... 51 6.1.3 Sólidos…………………………………………………………………………….... 52 6.1.4 Nutrimentos inorgánicos………………………………………………………….. 53 6.1.5 Tóxicos orgánicos…………………………………………………………………. 55 6.1.6 Tóxicos inorgánicos……………………………………………………………….. 56 6.1.7 Estabilización de la materia orgánica y balance de nutrimentos…………….. 57 6.1.8 Coliformes totales y coliformes fecales…………………………………………. 59 6.1.9 Mesofílicos aerobios y anaerobios………………………………………………. 60 6.1.10 Bacterias posiblemente patógenas en medios selectivos…………………… 61 6.1.11 Bacterias identificadas…………………………………………………………... 63 6.2 LIXIVIADOS. TEMPORADA POSTERIOR A LAS LLUVIAS……………………….. 64 6.2.1 Parámetros de campo…………………………………………………………….. 64 6.2.2 Contaminantes orgánicos………………………………………………………… 65 6.2.3 Sólidos……………………………………………………………………………… 67 6.2.4 Nutrimentos inorgánicos………………………………………………………….. 68 6.2.5 Tóxicos orgánicos…………………………………………………………………. 70 6.2.6 Tóxicos inorgánicos……………………………………………………………….. 71 6.2.7 Estabilización de la materia orgánica y balance de nutrimentos…………….. 72 6.2.8 Coliformes totales y coliformes fecales…………………………………………. 74 6.2.9 Mesofílicos aerobios y anaerobios………………………………………………. 75 6.2.10 Bacterias posiblemente patógenas en medios selectivos…………………… 77 6.2.11 Bacterias identificadas…………………………………………………………... 78 ii Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 6.3 POZOS DE AGUA. TEMPORADA DE ESTIAJE……………………………………. 79 6.3.1 Parámetros de campo…………………………………………………………….. 79 6.3.2 Contaminantes orgánicos………………………………………………………… 80 6.3.3 Sólidos……………………………………………………………………………… 81 6.3.4 Nutrimentos inorgánicos………………………………………………………….. 82 6.3.5 Tóxicos orgánicos…………………………………………………………………. 83 6.3.6 Tóxicos inorgánicos……………………………………………………………….. 84 6.3.7 Coliformes totales y coliformes fecales…………………………………………. 86 6.3.8 Mesofílicos aerobios y anaerobios………………………………………………. 87 6.3.9 Bacterias patógenas en medios selectivos…………………………………….. 88 6.3.10 Bacterias identificadas…………………………………………………………... 90 6.4 POZOS DE AGUA. TEMPORADA POSTERIOR A LAS LLUVIAS………………... 91 6.4.1 Parámetros de campo…………………………………………………………….. 91 6.4.2 Contaminantes orgánicos………………………………………………………… 92 6.4.3 Sólidos……………………………………………………………………………… 93 6.4.4 Nutrimentos inorgánicos………………………………………………………….. 94 6.4.5 Tóxicos orgánicos…………………………………………………………………. 95 6.4.6 Tóxicos inorgánicos……………………………………………………………….. 95 6.4.7 Coliformes totales y coliformes fecales…………………………………………. 97 6.4.8 Mesofílicos aerobios y anaerobios………………………………………………. 98 6.4.9 Bacterias posiblemente patógenas en medios selectivos…………………….. 99 6.4.10 Bacterias identificadas…………………………………………………………... 101 VII. DISCUSION…………………………………………………………………………………. 106 7.1 Lixiviados San Nicolás………………………………………………………………….. 106 7.2 Lixiviados Las Cumbres………………………………………………………………… 117 7.3 Pozos de agua y bordo de agua………………………………………………………. 123 VIII. CONCLUSIONES………………………………………………………………………….. 126 IX. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……………………………………………………… 129 X. ANEXOS………………………………………………………………………………………. 143 Anexo 1. Resultados globales (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos de los lixiviados del relleno sanitario San Nicolás y Las Cumbres…………………….. 143 Anexo 2. Composición del biogás del relleno sanitario San Nicolás y Las Cumbres…… 145 Anexo 3. Resultados globales (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos de los pozos de agua aledaños al relleno sanitario “San Nicolás” ………………………………... 151 iii Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología ÍNDICE DE CUADROS Cuadro 1. Clasificación de los residuos sólidos municipales………………...…........ 3 Cuadro 2. Composición porcentual de los residuos sólidos municipales en el 2006 5 Cuadro 3. Fases de degradación de la materia orgánica………………………......... 16 Cuadro 4. Composición de lixiviados de acuerdo a la fase de degradación de la materia orgánica………………………………………………...................... 21 Cuadro 5. Composición de los lixiviados de acuerdo a la edad del relleno………… 22 Cuadro 6. Composición porcentual de los residuos sólidos municipales que ingresaron al relleno sanitario “San Nicolás” en el 2005.………………… Cuadro 7. 27 Localización de los puntos de muestreo del relleno sanitario “San Nicolás” y del relleno sanitario “Las Cumbres”…...……………………...... 32 Cuadro 8. Localización de los pozos de agua aledaños al relleno sanitario “San Nicolás”………………………………………………………………………… 45 Cuadro 9. Técnicas analíticas empleadas……..………………………………………. 47 Cuadro 10. Técnicas microbiológicas empleadas………………………………………. 49 Cuadro 11. Parámetros de campo en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”: Estiaje……..………………….……………….. Cuadro 12A. Metales pesados en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”………………………………………………………………. Cuadro 12B 62 Concentración de bacterias en medios selectivos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”………...……….……. Cuadro 15. 61 Concentración de bacterias en medios selectivos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”………………………. Cuadro 14C. 59 Concentración de bacterias en medios selectivos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”………………………. Cuadro 14B. 57 Balance de nutrimentos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”…………….………………………….………….. Cuadro 14A. 56 Metales pesados en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”. …………………….………………………………………... Cuadro 13. 51 63 Identificación de bacterias en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”…………………………………………………… 63 iv Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 16. Parámetros de campo en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”: Posterior a las lluvias………………………… Cuadro 17A. 65 Metales pesados en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”………….…………………………………………………….. 71 Cuadro 17B Metales pesados en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”..………………………………………………………………. 72 Cuadro 18. Balance de nutrimentos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”……………………………………….………….. Cuadro 19A. Concentración de bacterias en medios selectivos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”………………….…… Cuadro 19B. 77 Concentración de bacterias en medios selectivos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”………….…………… Cuadro 20. 77 Concentración de bacterias en medios selectivos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”………….…………… Cuadro 19C. 74 78 Identificación de bacterias en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”…………………………………………………… 79 Cuadro 21. Parámetros de campo en agua de pozos: Estiaje……………….………... 80 Cuadro 22. Contaminantes orgánicos en agua de pozos…………………….………... 81 Cuadro 23. Sólidos en todas sus formas en agua de pozos…….…………………….. 82 Cuadro 24. Nutrimentos inorgánicos en agua de pozos…………………………….…. 83 Cuadro 25. Tóxicos orgánicos en agua de pozos ………………………………….…... 84 Cuadro 26A. Tóxicos inorgánicos (metales pesados) en agua de pozos…………….... 85 Cuadro 26B. Tóxicos inorgánicos (metales pesados) en agua de pozos…………….... 86 Cuadro 27. Coliformes totales y fecales en agua de pozos…………….……………… 87 Cuadro 28. Mesofílicos aerobios y anaerobios en agua de pozos……….…………… 87 Cuadro 29A. Concentración de bacterias en medios selectivos en agua de pozos…. 88 Cuadro 29B. Concentración de bacterias en medios selectivos en agua de pozos…. 89 Cuadro 29C. Concentración de bacterias en medios selectivos en agua de pozos…. 90 Cuadro 30. Identificación de bacterias en agua de pozos…………………………….. 90 Cuadro 31. Parámetros de campo en agua de pozos: Lluvias…….………………….. 91 Cuadro 32. Contaminantes orgánicos en agua de pozos…………………….………... 92 Cuadro 33. Sólidos en todas sus formas en agua de pozos……………….………….. 93 Cuadro 34. Nutrimentos inorgánicos en agua de pozos……………………….………. 94 Cuadro 35. Tóxicos orgánicos en agua de pozos…………………….………………… 95 v Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 36A. Metales pesados en agua de pozos………..………………………………. 96 Cuadro 36B. Metales pesados en agua de pozos………………………………………... 97 Cuadro 37. Coliformes totales y fecales en agua de pozos…………………………… 98 Cuadro 38. Mesofílicos aerobios y anaerobios en agua de pozos…………….……… 99 Cuadro 39A. Concentración de bacterias en medios selectivos en agua de pozos…. 99 Cuadro 39B. Concentración de bacterias en medios selectivos en agua de pozos…. 100 Cuadro 39C. Concentración de bacterias en medios selectivos en agua de pozos…. 101 Cuadro 40. Identificación de bacterias en agua de pozos………………….………….. 102 Cuadro 41. Descripción de las bacterias identificadas en lixiviados, pozos de agua y bordo de agua…………………...……………….…………………………. Cuadro 42. 102 Comparación de la concentración de metales en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” con las normas mexicanas………….……………. 110 Cuadro 43. Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”………………………………………….. Cuadro 44. 143 Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos en lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”………………………………………… 144 Cuadro 45. Composición promedio del biogás del relleno sanitario “San Nicolás”…. 147 Cuadro 46. Composición promedio del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres”... 150 Cuadro 47. Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos del pozo de agua San Nicolás…………………………………………………………….. Cuadro 48. Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos del pozo de agua Lázaro Cárdenas………………………………………………………. Cuadro 49. 153 Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos del pozo de agua San Antonio de los Pedrosa………………………………………….. Cuadro 51. 152 Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos del pozo de agua El Futuro………………………………………………………………… Cuadro 50. 151 154 Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos del pozo de agua Los Cocuyos……………………………………………………………. 155 vi Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Etapas para el manejo de los residuos sólidos municipales……………….. 6 Figura 2. Operación típica de un relleno sanitario……………………………………… 13 Figura 3. Productos de la degradación anaerobia de la materia orgánica presente en los residuos sólidos…………………………………………………………. 16 Figura 4. Evolución de la composición del biogás……………………………………… 19 Figura 5. Evolución de la composición del lixiviado……………………………………. 19 Figura 6. Ubicación del relleno sanitario “San Nicolás”……………………………….. 26 Figura 7. Plano del relleno sanitario “San Nicolás”……………………………………. 28 Figura 8. Ubicación del sitio de muestreo en el relleno sanitario “San Nicolás”…….. 33 Figura 9. Ubicación del sitio de muestreo en el relleno sanitario “Las Cumbres”….. 33 Figura 10. Ubicación de los pozos de agua aledaños al relleno sanitario “San Nicolás”…………………………………………………………………………... Figura 11. Concentración de DQO y DBO en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y “Las Cumbres”: Estiaje……………………………………… Figura 12. 55 Estabilización de la materia orgánica en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y “Cumbres”…………………………………………………….. Figura 19. 55 Concentración de fenoles en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y “Las Cumbres”………………………………………………... Figura 18. 54 Concentración de anilinas en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y “Las Cumbres”………………………………………………... Figura 17. 54 Concentración de P-total en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y “Las Cumbres”………………………………………………... Figura 16. 53 Concentración de N-total y N-NH3 en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y “Las Cumbres”………………………………………………... Figura 15. 52 Concentración de SST, SSV y SSF en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y “Las Cumbres” ……………………………………………….. Figura 14. 51 Concentración de STT, STV y STF en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y “Las Cumbres” ………………………………….……………. Figura 13. 46 58 Concentración de coliformes totales y coliformes fecales en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y “Las Cumbres”…………………………….. 59 Figura 20. Concentración de mesofílicos aerobios anaerobios en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”………………………………………………… 60 vii Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Figura 21. Concentración de mesofílicos aerobios y anaerobios en lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”…………….………………………………… Figura 22. Identificación de Actinobacillus pleuropneumoniae (Ap) a través de PCR anidado empleando la toxina Apx IV…………………………………………. Figura 23. Figura 37. 76 Concentración de mesofílicos aerobios y anaerobios en lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”…………….………………………………… Figura 36. 75 Concentración de mesofílicos aerobios y anaerobios en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”………………………………………………… Figura 35. 74 Concentración de coliformes totales y fecales en de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”…………………………..……….. Figura 34. 73 Concentración de coliformes totales y coliformes fecales en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”…………………….. Figura 33. 70 Estabilización de la materia orgánica en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”……………………..…………….. Figura 32. 70 Concentración de fenoles en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”…………….………………………………………... Figura 31. 69 Concentración de anilinas en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”……………….……………………………………... Figura 30. 69 Concentración de P-total en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”……………….……………………………………... Figura 29. 68 Concentración de N-total y N-NH3 en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”………………………………………………... Figura 28. 67 Concentración de SST, SSV y SSF en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”………………………..………….. Figura 27. 66 Concentración de STT, STV y STF en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” …………………………………… Figura 26. 66 Concentración de grasas y aceites en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” ……………………………………………………. Figura 25. 64 Concentración de DQO y DBO en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” :Lluvias……………………………………… Figura 24. 61 76 Porcentajes promedio de metano (CH4) y bióxido de carbono (CO2) en el biogás del relleno sanitario “San Nicolás”……………………………………. 115 Porcentajes promedio de metano (CH4) y bióxido de carbono (CO2) en el biogás del relleno sanitario “Las Cumbres”………………………………….. 121 viii Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Figura 38. Composición del biogás del relleno sanitario “San Nicolás” en todos los pozos de venteo muestreados. Estiaje 2004............................................... Figura 39. Composición del biogás del relleno sanitario “San Nicolás” en todos los pozos de venteo muestreados. Lluvias 2004............................................. Figura 40. 145 Composición del biogás del relleno sanitario “San Nicolás” en todos los pozos de venteo muestreados. Estiaje 2005............................................... Figura 41. 145 146 Composición del biogás del relleno sanitario “San Nicolás” en todos los pozos de venteo muestreados. Lluvias 2005............................................. 146 Figura 42. Composición promedio del biogás en el relleno sanitario “San Nicolás”… 147 Figura 43. Composición del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” en todos los pozos de venteo muestreados. Estiaje 2004………………………………… Figura 44. Composición del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” en todos los pozos de venteo muestreados. Lluvias 2004……………………………….. Figura 45. Figura 47. 148 Composición del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” en todos los pozos de venteo muestreados. Estiaje 2005………………………………… Figura 46. 148 149 Composición del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” en todos los pozos de venteo muestreados. Lluvias 2005……………………………….. 149 Composición promedio del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres”….. 150 ix Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología RESUMEN Este trabajo de tesis forma parte del proyecto denominado: Estudio Integral del relleno sanitario “San Nicolás” y su impacto en el ambiente. Proyecto financiado por Fondos Mixtos CONCYTEA-CONACYT (Clave AGS-2003-C02-11326). El relleno sanitario “San Nicolás” se localiza en el poblado de San Nicolás de Arriba a 14 km al noreste de la ciudad de Aguascalientes, recibe al año más de 330,000 toneladas de basura generada en el municipio y el resto del estado, lo cual equivale a 920 toneladas en promedio al día. El tiempo de vida útil del Relleno Sanitario es de 10 años, de los cuales ya han transcurrido 9 años de operación. En el presente trabajo, se realizó un análisis de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos de los lixiviados provenientes del relleno sanitario “San Nicolás”, de los pozos de agua circunvecinos al relleno, así como de un bordo de agua localizado aproximadamente a 150 m del relleno, con el objetivo de establecer el grado de estabilización de la materia orgánica, el balance de nutrimentos, la concentración de tóxicos orgánicos, metales pesados y de agentes patógenos en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, estudiar la posible infiltración de contaminantes al agua de los pozos aledaños, así como determinar si se tiene dispersión de contaminantes provenientes del relleno sanitario “San Nicolás” hacia el agua superficial adyacente. Para llevar acabo una comparación en la estabilización de la materia orgánica de lixiviados provenientes de un relleno en actividad con lixiviados antiguos, también se analizaron los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” el cual se encuentra clausurado. Se efectuaron dos muestreos: uno en época de estiaje, en marzo del 2005, y otro posterior a las lluvias, en septiembre del 2005. Los parámetros determinados en lixiviados, en el agua de los pozos y en el bordo de agua fueron: pH, conductividad, temperatura, potencial óxido-reducción, oxígeno disuelto, demanda química de oxígeno, demanda bioquímica de oxígeno, grasas y aceites, sólidos totales totales, sólidos totales fijos, sólidos totales volátiles, sólidos suspendidos totales, sólidos suspendidos fijos, sólidos suspendidos volátiles, grasas y aceites, fósforo total, nitrógeno total, nitrógeno amoniacal, sulfatos, detergentes medidos como sustancias activas al azul de metileno, fenoles, anilinas, metales (aluminio, arsénico, cadmio, cobre, cromo, hierro, manganeso, mercurio, níquel, plomo y zinc), mesofílicos aerobios y anaerobios, coliformes totales y fecales, concentración de bacterias patógenas en medios selectivos; así también se llevó a cabo la identificación de bacterias. Para corroborar el estado de descomposición de los residuos confinados también x Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología se analizaron los porcentajes de metano y bióxido de carbono registrados en la composición del biogás. Los parámetros fisicoquímicos evaluados en el relleno sanitario “San Nicolás”, en general, presentaron un aumento de aproximadamente más del doble en la temporada de lluvia respecto a la temporada de estiaje, debido a que en el 2005 las precipitaciones pluviales no fueron elevadas en Aguascalientes (397 mm) por lo que no se observó el efecto de dilución. Los metales pesados que se encontraron en mayor concentración en los lixiviados de “San Nicolás” fueron hierro (27.29 mg/l en estiaje y 36.92 mg/l posterior a las lluvias), aluminio (9.27 mg/l en estiaje y 2.48 mg/l posterior a las lluvias) y manganeso (1.48 mg/l en estiaje y 0.42 mg/l posterior a las lluvias), no obstante, las concentraciones de metales pesados en los lixiviados fueron bajas para un residuo de este tipo. Los resultados de los parámetros fisicoquímicos en ambos muestreos proporcionan evidencia de que los residuos del relleno sanitario “San Nicolás” presentan un bajo grado de estabilidad de la materia orgánica, se obtuvieron valores elevados de las relaciones DBO5/DQO y SSV/SST indicando que se tiene una gran cantidad de materia orgánica fácilmente biodegradable, estos resultados muestran consistencia con los resultados que se tienen de referencia del año 2004. El potencial óxido reducción disminuyó continuamente en cada muestreo llegando hasta -230 mV, mostrando condiciones muy reductoras propicias para el desarrollo de las bacterias metanogénicas, probablemente consolidándose la etapa de metanogénesis. La evidencia obtenida de la composición del biogás convalida que se trata de un lixiviado con un bajo grado de estabilización de la materia orgánica, debido al elevado porcentaje de metano y al aumento gradual en cada muestreo, indicando una alta y creciente actividad de las bacterias metanogénicas debido a una elevada disponibilidad de la materia orgánica fácilmente biodegradable. Las concentraciones de DQO, DBO5 y la relación DBO5/DQO, corresponden a la fase de fermentación ácida, por lo que en los lixiviados se presenta una mezcla de las características de la fase acidogénica y la fase metanogénica. Los resultados de las relaciones N total/DQO aportan evidencia de que no se presenta deficiencia de nitrógeno en los residuos del relleno sanitario “San Nicolás”; sin embargo, la relación P total/DBO indica una probable deficiencia de fósforo en los residuos de dicho relleno, lo que podría ser un factor limitante en la velocidad de degradación de la materia orgánica. De forma contraria, las determinaciones microbiológicas disminuyeron en la temporada posterior a las lluvias; probablemente esta disminución se haya debido al aumento de contaminantes y tóxicos en los lixiviados, lo que podría haber limitado el desarrollo de los xi Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología microorganismos. Se observó un considerable grado de contaminación por materia fecal en temporada de estiaje (coliformes fecales 30 000 UFC/100ml). La mayor parte de las bacterias identificadas en los lixiviados de “San Nicolás” son patógenas oportunistas. Los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” presentaron concentraciones elevadas de anilinas y metales pesados, concentraciones de los metales particularmente de aluminio y hierro. Las pesados, anilinas y fenoles se encontraron considerablemente por arriba respecto a las concentraciones obtenidas de los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, lo que podría indicar un mayor control en la entrada de residuos peligrosos en el relleno sanitario de “San Nicolás”, comparado con el relleno de “Las Cumbres”. Las relaciones DBO5/DQO, SSV/SST y el potencial redox, proporcionan evidencia de que los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”, provienen de residuos con un alto grado de estabilización de la materia orgánica. La evidencia recabada de la composición del biogás muestra que en los puntos que corresponden a las fases más antiguas del relleno sanitario, el porcentaje de metano es pequeño, y se presentan elevadas concentraciones de nitrógeno y oxígeno correspondientes a las últimas fases de degradación de la materia orgánica, lo que corrobora que posiblemente se tiene una limitada disponibilidad de materia orgánica fácilmente biodegradable en el relleno sanitario “Las Cumbres”. En lo que se refiere al balance de nutrimentos, los resultados mostraron que no se presenta deficiencia de nitrógeno ni de fósforo en los residuos del relleno “Las Cumbres”. Los resultados de los análisis microbiológicos realizados en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” fueron notablemente inferiores a las concentraciones que se determinaron en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, no se encontró contaminación fecal en lixiviados del relleno “Las Cumbres”, y la mayoría de las bacterias aisladas son patógenas oportunistas. Los pozos de agua no presentaron contaminación físico química pero se observó contaminación microbiológica. El bordo de agua cercano al relleno sanitario “San Nicolás” presenta un considerable grado de contaminación tanto fisicoquímica como microbiológica. Es probable que se tenga dispersión de contaminantes físicos, químicos y biológicos provenientes del escurrimiento de lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” al agua superficial aledaña al relleno, representando un riesgo latente a la salud pública y de contaminación al ambiente. Sin embargo, no se encontró evidencia concluyente de infiltración de contaminantes provenientes de los lixiviados al acuífero subyacente. xii Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología I. MARCO TEÓRICO 1.1 RESIDUOS SÓLIDOS Residuo sólido es cualquier material cuya calidad después de haber sido manipulado o usado no permite incluirlo nuevamente en el proceso que lo generó, por lo cual se transforma en indeseable y es desechado. Por lo tanto, todos los sectores de la sociedad, desde las actividades domésticas hasta las diversas actividades industriales y de servicios privados y públicos, generan actualmente residuos (NMX-AA-091-1987; Tchobanoglous et al., 1994; Kiely, 1999; Jiménez, 2001; Brown, 2004). Los residuos varían según el tipo de actividades y formas de consumo que los generan, por lo que también pueden cambiar conforme evolucionan éstas. La proporción de uno u otro tipo de residuos varía de país a país, en las diferentes ciudades de un mismo país, y aún en las diferentes comunidades de una misma ciudad, reflejando los hábitos de consumo (Kaoser et al., 2000; CEPIS, 2001). 1.1.1 CLASIFICACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS En general se les puede clasificar en tres tipos: residuos sólidos municipales, residuos sólidos industriales no peligrosos y residuos sólidos peligrosos. Residuos sólidos municipales. Son los residuos generados en las casa habitación, que resultan de la eliminación de los materiales que utilizan en sus actividades domésticas, de los productos que consumen y de sus envases, embalajes o empaques así también los residuos que provienen de cualquier otra actividad dentro de establecimientos o en la vía pública que genere residuos con características domiciliarias, y los resultantes de la limpieza de las vías y lugares públicos (NOM-083-SEMARNAT-2003). Residuos sólidos industriales no peligrosos. Son generados por la actividad industrial que no reúnen las características para ser considerados como peligrosos o como residuos sólidos urbanos, o que son producidos por grandes generadores de residuos sólidos urbanos como los plásticos, cenizas, residuos de demolición y construcción (Castells, 2000; Arellano 2002, NOM-083-SEMARNAT-2003). Residuos sólidos peligrosos. Son los que por sus propiedades físico-químicas o biológicas pueden provocar serios daños en el ambiente, en la salud y a la seguridad de los seres humanos. Estos tipos de residuos a su vez pueden clasificarse en corrosivos, reactivos, explosivos, tóxicos, inflamables y biológico-infecciosos. Estos residuos son 1 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología generados en su gran mayoría por las actividades industriales, por lo que es importante identificar la cantidad y tipo de residuos peligrosos de cada fuente, poniendo especial interés en los lugares donde se genera en cantidades considerables (NOM-052-SEMARNAT-1993; Repetto y Camean, 1995; Díaz, 1996; Rivero et al., 1996; Arellano, 2002; Brown, 2004). 1.2 SITUACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES EN MÉXICO México, al igual que muchos países en el mundo, enfrenta grandes retos en el manejo integral de sus residuos sólidos municipales (RSM). Esto debido, principalmente, al elevado índice de crecimiento demográfico e industrial del país, al cambio de hábitos de consumo de la población, la elevación de los niveles de bienestar, y la tendencia a abandonar las zonas rurales para concentrarse en los centros urbanos (Muñoz y Martínez, 2001; SEMARNAT, 2001a). Lo anterior ha modificado de manera sustancial la cantidad y composición de los RSM, la generación aumentó de 300 g por habitante por día en la década de los cincuentas a más de 860 g en promedio para el año 2000. Asimismo, la población se incrementó en el mismo periodo de 30 millones a más de 97 millones, contribuyendo a una generación nacional estimada de 84,200 ton diarias en el año 2001. En cuatro décadas la generación de RSM se incrementó nueve veces y su composición cambio de ser mayoritariamente orgánica, fácilmente integrable a los ciclos de la naturaleza, a estar caracterizada por abundantes elementos cuya descomposición es lenta y requiere de procesos complementarios para efectuarse, a fin de reducir sus impactos al ambiente (SEMARNAT, 2001a). La generación total de RSM en México durante el 2006 llegó a 36135000 toneladas; actualmente, se estima que se recolecta 83% del total de los RSM generados, es decir 82170 ton por día, y quedan dispersos diariamente 16830 ton. Del total generado, sólo poco más de 49% se deposita en sitios controlados, esto es, 48510 ton por día; lo que quiere decir que 50490 ton se disponen diariamente a cielo abierto, en tiraderos no controlados o en tiraderos clandestinos. Existen graves daños provocados al ambiente por el manejo inadecuado de los RSM, entendiendo manejo como las diferentes fases del ciclo de vida de los residuos desde que se generan, almacenan, transportan, tratan y disponen en algún sitio. Tal situación se debe a que por mucho tiempo en México, el control sobre los RSM ha sido inadecuado, y aún no se logra en todo el territorio nacional, la incorporación de técnicas modernas de administración para la solución de este problema que, en forma directamente proporcional al tiempo que pasa, se va agravando (SEMARNAT, 2001a; INEGI, 2007). 2 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 1.2.1 CLASIFICACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES Cuadro 1. Clasificación de los residuos sólidos municipales Fuente Domiciliarios Institucionales Áreas y vías públicas Comercial y de servicios Construcción y demolición Origen específico Casas habitación Escuelas, Institutos y Universidades, Museos Iglesias Oficinas de gobierno Bancos Reclusorios Calles y avenidas Carreteras federales o estatales Parques y jardines Zoológicos Playas Áreas arqueológicas Parques nacionales Balnearios Circos Cines Teatros Estadios Hipódromos y galgódromos Parques deportivos Autodromos Velódromos Plazas de toros Mercados Tianguis y centros de abastos Hoteles y moteles Oficinas Rastros Panteones Restaurantes Tiendas terminales: marítimas terrestres áreas. Tipos de residuos Clasificación de residuos comunes por sus propiedades físicas: Materiales inertes: Vidrio Plástico Metales Lozas y cerámicas Tierras Cenizas Materiales fermentables: Residuos alimenticios Residuos de jardinería Huesos Flores Materiales combustibles: Algodón Papel Cartón Tetrapack y tetrabrick Textiles naturales Pañales desechables Madera Cuero Hule Otros Cascajo Fuente: Norma Mexicana NOM-AA-22-1985; Seoánez et al.,1999, modificado de: Organización Panamericana de la Salud, Gobierno del Distrito Federal y Gobierno del Estado de México, 1997. 3 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología La gran diversidad y heterogeneidad de los RSM dificulta el establecimiento de criterios claros de clasificación y por tanto, de manejo de los mismos. En el Cuadro 1 se muestra una clasificación en la que se utiliza la fuente de generación, indicando el origen específico. Así también se muestran los tipos de residuos de acuerdo a sus propiedades físicas, que permiten identificar las posibles implicaciones de su manejo y confinamiento (SEMARNAT, 2001b). También es factible encontrar residuos peligrosos que se mezclan junto con los RSM ya que hoy en día se tiene un estilo de vida cada vez más dependiente de las sustancias químicas, muchas veces tóxicas. Algunos ejemplos de residuos que contienen sustancias peligrosas son pilas, desengrasantes, plaguicidas, naftalinas, pigmentos, productos electrónicos, entre otros (James, 1977; ATSDR, 2001). 1.2.2 COMPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES Composición es el término utilizado para describir los componentes individuales que constituyen los residuos sólidos y su distribución relativa basada en porcentajes por peso. La información sobre la composición de los residuos sólidos es importante para evaluar las necesidades de equipo, los sistemas y los programas y planes de gestión. Así también el conocimiento de la composición permite valorar la biodegradabilidad de los residuos sólidos (Berent y Vedoya, 2005). Los restos de comida, así como los de jardín forman el grupo de residuos orgánicos de degradación rápida; son residuos con alto contenido en humedad. El papel, el cartón y en general, todos los derivados de la madera, forman un grupo de residuos orgánicos de lenta degradación; ello es debido a que presentan en su composición química moléculas orgánicas no solubles en agua. El resto, vidrio, metales, cenizas, etc., son materiales no biodegradables (Martín, 1997). La composición de los RSM no es homogénea en todo el territorio nacional, sino que responde a la distribución de hábitos de consumo, poder adquisitivo de la población y estación del año (John et al., 2006). Así también, los RSM generados en zonas rurales tienen una composición distinta a los generados en la ciudad (Martín, 1997). En el Cuadro 2 se muestra la composición típica porcentual de los RSM en México. El mayor porcentaje corresponde a los residuos orgánicos, aproximadamente el 51 %, de los cuales los residuos de comida representan del 39 al 46% y los de jardinería del 3 al 10%. Del 4 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología papel y cartón que se encuentra en la basura, del 8-10 % corresponde a papel y el resto, entre 4 y 6% a cartón. El vidrio, tanto de color como transparente, participa con alrededor del 6.5% de la generación total. El plástico representa aproximadamente el 6% de la composición total. Los materiales metálicos, incluyendo latas de aluminio, aportan alrededor del 3% de la generación total y los textiles aproximadamente el 1.5 % (INE, 1997; INEGI, 2007). Cuadro 2. Composición porcentual de los residuos sólidos municipales en el 2006 Subproducto Porcentaje Basura de comida, de jardines y materiales orgánicos similares 50.74 Papel y cartón 14.91 Vidrios 6.39 Plásticos 6.11 Metales Aluminio 1.75 Ferrosos 0.95 Otros ferrosos (incluye cobre, plomo, estaño y níquel) 0.65 Textiles 1.50 Otro tipo de basura (residuos finos, pañal desechable, etc.) 17 Total 100 Fuente: INEGI, 2007. 1.3 ETAPAS PARA EL MANEJO DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES Las actividades que se llevan a cabo en el manejo de los residuos sólidos desde su generación hasta su disposición final, se pueden clasificar en seis etapas principales, las cuales se muestran en la Figura 1: 5 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Generación del residuo Almacenamiento Recolección Transferencia y transporte Procesamiento y recuperación Disposición Final Fuente: Arellano, 2002; Brown, 2004 Figura 1. Etapas para el manejo de los residuos sólidos municipales 1.3.1 GENERACIÓN DEL RESIDUO En esta etapa se deben analizar la cantidad y la composición general del material residual para el diseño de los sistemas de manejo y tratamiento, así como la cantidad y el volumen del mismo. También se deben contemplar los factores que afectan estos parámetros como la localización geográfica, época del año, frecuencia de recolección, características de la población y legislación (Arellano, 2002; Brown, 2004). 1.3.2 ALMACENAMIENTO En dicha etapa se deben hacer consideraciones para el almacenamiento, que involucra el tipo de contenedores a utilizar dependiendo de los residuos, la localización de los mismos, la salud pública, aspectos estéticos y los métodos de recolección. El procesamiento en sitio de residuos se lleva a cabo para recuperar materiales que puedan tener alguna utilidad, para reducir su volumen o para alterar su forma física (Henry y Heinke, 1999; Arellano, 2002). 1.3.3 RECOLECCIÓN En la etapa de recolección se deben de tomar en consideración los siguientes aspectos: 6 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Tipos de servicios de recolección: se dividen en servicios de recolección municipales, que son los que proporcionan los gobiernos locales y los sistemas de recolección comercial o industrial que normalmente son privados (Kokusay Kogyo Co., 1999; Arellano, 2002). Tipos de sistemas de recolección: su clasificación se basa en el tipo de operación que puede ser por sistemas de contenedores móviles y sistemas de contenedores estacionarios, los primeros son utilizados para transportar los residuos al lugar de disposición final y devueltos a su posición original; esto incluye en el sistema un camión de transporte y mecanismos de compactación. Los segundos se utilizan cuando el contenedor permanece en el lugar de generación del residuo, excepto cuando es movido para su carga o descarga de los residuos (Kokusay Kogyo Co., 1999; Arellano, 2002; Brown, 2004). Rutas de recolección: una vez que el equipo y las actividades han sido determinados, se deben establecer para aprovechar al máximo el equipo, el tiempo y el personal. Para tal fin se deben realizar trazados de las rutas y establecer horarios con la finalidad de evitar conglomeraciones que son tan comunes en las zonas urbanas (Arellano, 2002). 1.3.4 TRANSFERENCIA Y TRANSPORTE La etapa de transferencia y transporte se refiere a los accesorios e instalaciones que se utilizan para transportar los residuos de vehículos relativamente pequeños a vehículos de mayor tamaño hasta los centros de procesamiento o sitios de disposición final. Las acciones de transferencia y transporte son necesarias cuando la distancia entre las instalaciones de procesamiento o los sitios de disposición con relación a los puntos de generación es muy grande y no es económicamente factible. En esta etapa son muy importantes las estaciones de transferencia las cuales para ser diseñadas requieren de los siguientes parámetros: tipo de operación de transferencia, requerimientos en cuanto a la capacidad, equipos, medio ambiente y medios de transporte (Kokusay Kogyo Co., 1999; Arellano, 2002; Brown, 2004). 1.3.5 PROCESAMIENTO/ RECUPERACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES En esta etapa se modifican las características físicas, químicas y biológicas de los residuos para aprovecharlos, estabilizarlos o reducir su volumen antes de la disposición final, por lo que mejoran la eficiencia de los sistemas de disposición final de residuos (Arellano, 2002; Brown, 2004). Entre las técnicas que se utilizan comúnmente en los sistemas municipales tenemos: 7 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Compactación o reducción mecánica del volumen: que es quizá el factor más importante en la operación de los sistemas de manejo de los residuos sólidos. La vida útil de los rellenos sanitarios se incrementa de manera significativa con la compactación de los residuos, ya que al disminuir su volumen lleva más tiempo llenarlos. Cuando se compactan los residuos su densidad final llega a ser de 1100 kg/m3; la operación se puede llevar a cabo con vehículos equipados con mecanismos de compactación en la recolección de los residuos o con equipo fijo (Kiely, 1999; Arellano 2002). Incineración: el volumen de los residuos sólidos puede ser reducido en más de 90% por la incineración. En el pasado ésta era la más común, sin embargo, con las restricciones actuales en cuanto al control de la contaminación del aire, el costo de los equipos se ha elevado considerablemente ya que deben contar con mecanismos para reducir los contaminantes que se emitan a la atmósfera (Zabaniotou y Giannoulidis, 2002). Separación manual de los componentes: esta operación se puede llevar a cabo desde el lugar donde se generan, en una estación de transferencia o en el sitio de disposición final. Para recuperar la mayor parte de los materiales reciclables, la separación debe realizarse desde donde se generan. La cantidad y variedad del material recuperado son muy amplias, entre los más importantes podemos mencionar el cartón, papel, metales, madera, papel periódico, latas de aluminio y envases de vidrio (Hernández y González, 1997; Kiely, 1999; Arellano, 2002). Compostaje: Es la degradación aerobia de los materiales orgánicos biodegradables por microorganismos bajo condiciones controladas a altas temperaturas a través del tiempo para producir un material estable llamado composta (Brown, 2004). 1.3.6 DISPOSICIÓN FINAL DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES La disposición final sobre el suelo es el único método viable para el manejo a largo plazo de los residuos sólidos recolectados que no tendrán un uso en el futuro, de la materia residual proveniente de la elaboración de productos o generación de energía (Arellano, 2002). Los principales métodos de disposición final son (Jaramillo, 1991): Rellenos sanitarios Vertido a corrientes de agua o al mar Vertederos a cielo abierto El lanzamiento de los residuos sólidos en los cursos de agua, lagos o mares, es inaceptable debido al desequilibrio ecológico que produce, sobre todo por la adición excesiva de nutrientes y carga orgánica al agua. El abandono de los desechos a cielo abierto 8 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología ocasiona serios problemas de salud pública por la proliferación de insectos y roedores transmisores de múltiples enfermedades (Jaramillo, 1991). 1.4 RELLENOS SANITARIOS De los métodos de disposición final mencionados, los rellenos sanitarios a nivel nacional y mundial, son los que ofrecen las mejores soluciones técnicas, económicas y sanitarias (Palma et al., 1999; Kabir y Raihan, 2004; Selberg et al., 2005; Warith et al., 2005; Zhao et al., 2006; Mahar et al., 2007). De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003, un relleno sanitario es una obra de infraestructura que involucra métodos y obras de ingeniería para la disposición final de los residuos sólidos urbanos y de manejo especial, con el fin de controlar, a través de la compactación e infraestructura adicional, los impactos ambientales. En México, los rellenos sanitarios continúan siendo los elementos básicos para la disposición de los residuos sólidos; son la opción más accesible y barata para la disposición final de la basura, y el gobierno tiene la responsabilidad de reglamentar y llevar un estricto control para que no sean depositados residuos tóxicos peligrosos o bien otros productos industriales que provoquen un impacto negativo para la salud y el medio ambiente (SEMARNAT, 2001a). 1.4.1 ANTECEDENTES DE LOS RELLENOS SANITARIOS Los antecedentes de los actuales rellenos sanitarios se remontan, por lo menos, a los tiempos bíblicos. En las excavaciones de Kouloure en Chosos, antigua capital de Creta se encontraron trazas de mezclas de basura y fango, así como residuos que habían sido enterrados. Asimismo, se tienen noticias de que, en 1880, se realizaban algunas prácticas de incineración de basura en otras partes del mundo y de trituración de esta en la década de los veinte (Trejo, 1994). Algunos autores atribuyen la aplicación del método de relleno sanitario, tal como se conoce hoy, a los ingenieros ingleses Dawes y Call quienes lo utilizaron por primera vez en Bradford, Inglaterra en la década de los veinte. En Francia se comenzó a usar este método en 1935. Otras versiones indican que durante la Segunda Guerra Mundial, el ejército de Estados Unidos practicó el relleno sanitario con la ayuda de máquinas de almeja, palas de arrastre, excavadoras de cuchara y demás equipo pesado para remover grandes cantidades 9 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología de residuos. Lo cierto es que a partir de los años cuarenta el método del relleno sanitario se difundió ampliamente en todo el mundo (Trejo, 1994). En México, la primera obra de gran magnitud para el control de los RSM, se realiza en la década de 1960, cuando en la ciudad de Aguascalientes se diseña y opera el primer relleno sanitario del país, bajo la dirección de profesionales y técnicos de la Comisión Constructora e Ingeniería Sanitaria, de la Secretaría de Salubridad y Asistencia (CCISSSA). Al relleno sanitario de la ciudad de Aguascalientes, le siguieron planes integrales de recolección y disposición de los RSM en las principales capitales de los estados de la República y en otras ciudades, que por su importancia, contaban con la asesoría necesaria para resolver este problema. En 1992 la Secretaría de Desarrollo Social (SEDESOL), la cual incluye en su estructura al Instituto Nacional de Ecología (INE), continúa brindando apoyo a los municipios, a través del desarrollo de proyectos ejecutivos y del financiamiento para la construcción de infraestructura para el control de los RSM y la construcción y operación de rellenos sanitarios. La Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca (SEMARNAP), se crea en 1994, incorporando al INE y a los demás órganos que en la SEDESOL se ocupaban de cuestiones ambientales. En este contexto, el INE asume la responsabilidad del desarrollo de la normatividad de los residuos sólidos municipales y en el año de 1996, promulga la Norma Oficial Mexicana que establece los requerimientos para la selección de sitios para ubicar rellenos sanitarios (SEMARNAT, 2001a). 1.4.2 VENTAJAS DEL RELLENO SANITARIO El relleno sanitario, como método de disposición final de los desechos sólidos, es sin lugar a dudas la alternativa más conveniente. Sin embargo, es esencial asignar recursos financieros y técnicos adecuados para su planificación, diseño, construcción, operación y mantenimiento. La inversión inicial de capital es inferior a la que se necesita para implantar cualquiera de los métodos de tratamiento: incineración o compostaje. Tiene bajos costos de operación y mantenimiento Un relleno sanitario es un método completo y definitivo, dada su capacidad para recibir todo tipo de desechos sólidos urbanos, obviando los problemas de cenizas de la incineración y de la materia no susceptible de descomposición en el compostaje. Genera empleo de mano de obra no calificada, disponible en abundancia en los países en desarrollo. 10 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Recupera gas metano en grandes rellenos sanitarios que reciben más de 200 ton/día, lo que constituye una fuente alternativa de energía. Recupera terrenos que hayan sido considerados improductivos o marginales, tornándolos útiles. Un relleno sanitario puede comenzar a funcionar en corto tiempo como método de eliminación. 1.4.3 DESVENTAJAS DEL RELLENO SANITARIO La adquisición del terreno constituye la primera barrera para la construcción de un rellenos sanitario, debido a la oposición que se suscita por parte del público, ocasionada en general por factores tales como: La falta de conocimiento sobre la técnica del relleno sanitario. Asociarse el término relleno sanitario al de un vertedero de basuras a cielo abierto. La evidente desconfianza mostrada hacia las administraciones locales. El rápido proceso de urbanización que encarece el costo de los pocos terrenos disponibles. La supervisión constante de la construcción para mantener un alto nivel de calidad de las operaciones. Se puede presentar una eventual contaminación de aguas subterráneas y superficiales cercanas, si no se toman las debidas precauciones. Los asentamientos más fuertes se presentan en los primeros dos años después de terminado el relleno, por lo tanto se dificulta el uso del terreno. El tiempo de asentamiento dependerá de la profundidad del relleno, tipo de desechos sólidos, grado de compactación y de la precipitación pluvial de la zona. 1.4.4 MÉTODOS DE RELLENO SANITARIO La construcción y la secuencia de operación de un relleno sanitario están determinados principalmente por la topografía del relleno escogido, aunque también dependen de la fuente del material de cobertura y de la profundidad del nivel freático (Jaramillo, 1991). 11 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología a) Método de trinchera o zanja/celda Este método es idóneo para zonas donde se dispone de una profundidad adecuada de material de recubrimiento y donde el nivel freático no se encuentra cerca de la superficie. Normalmente se colocan los residuos sólidos en celdas o zanjas excavadas en el suelo, se acomodan dentro de la trinchera para luego compactarlos y cubrirlos con tierra. La tierra excavada se utiliza como material para el recubrimiento diario o final. (Jaramillo, 1991; Tchobanoglous, 1994; Martín, 1997; Röben, 2002). Usualmente, las celdas o zanjas excavadas se revisten con membrana sintética o con arcilla de baja permeabilidad, o con una combinación de los dos, para limitar el movimiento de los gases y de la lixiviación. Las celdas excavadas son normalmente cuadradas de hasta 300 m de largo y ancho, con pendientes laterales. Las zanjas varían desde 60 a 300 m de largo, de 1 a 3 m de profundidad y de 4.5 a 15 m de ancho. Se debe de tener cuidado en época de lluvias dado que las aguas pueden inundar las zanjas. Por lo tanto, se deben construir canales perimetrales para captarlas y desviarlas, asimismo los terrenos rocosos no son apropiados debido a las dificultades de excavación (Tchobanoglous, 1994). b) Método de área En áreas relativamente planas, donde no sea factible excavar trincheras para enterrar los residuos, estos pueden depositarse directamente sobre el suelo original, elevando el nivel algunos metros. En este caso el material de cobertura deberá ser importado de otros sitios o de ser posible, extraído de la capa superficial. El relleno se construye estableciendo una pendiente suave para evitar deslizamientos y lograr una mayor estabilidad a medida que se eleva el relleno (Jaramillo, 1991, Martín, 1997; Röben, 2002). Este método se adapta también para rellenar depresiones naturales o canteras abandonadas de algunos metros de profundidad. El material de cobertura se excava de las laderas del terreno, o en su defecto se debe procurar lo más cerca posible para evitar el encarecimiento de los costos de transporte. La operación de descarga y construcción de las celdas debe iniciarse desde el fondo hacia arriba (Jaramillo, 1991). El relleno se construye apoyando las celdas en la pendiente natural del terreno, se extiende y se aprisiona contra el y se recubre diariamente con una capa de tierra de 0.10 a 0.20m de espesor; se continúa la operación avanzando sobre el terreno, conservando una pendiente suave de unos 30 grados en el talud y de 1 a 2 grados en la superficie (Jaramillo, 1991). 12 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología c) Combinación de ambos métodos. Dado que estos dos métodos se construcción de un relleno sanitario tienen técnicas similares de operación, pueden combinarse lográndose un mejor aprovechamiento del terreno, del material de cobertura y rendimientos en la operación (Jaramillo, 2001). La operación típica de un relleno sanitario, donde se combinan ambos métodos, se muestra en la Figura 2. Area con cobertura final Area con cobertura intermedia Cobertura Final Frente Area Trabajo sin cobertura Apariencia final proyectada Evaporación Cobertura Intermedia vía Frente de Descargue o Trabajo Basura Q l/s Pérdidas por infiltración Tubería de recolección de lixiviado de fondo Sistema Impermeabilización de Fondo Pendiente Agua de escorrentía Percolación de agua lluvia Figura 2. Operación típica de un relleno sanitario 1.5 DESCOMPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS EN UN RELLENO SANITARIO Los residuos sufren un proceso de descomposición y fermentación después de ser depositados en un relleno sanitario. La descomposición y degradación de los residuos sólidos normalmente se desarrolla en periodos prolongados de tiempo, que suelen superar los 30 años (Wall y Zeiss, 1995; Palma et al., 1999; Kopytynski, 2001; Röben, 2002). Cuando los residuos sólidos son depositados en un relleno sanitario ocurren una serie de fenómenos químicos, físicos y biológicos (Trejo, 1994; Afferden et al., 2002; Arellano, 2002; Zhao, 2002; Selberg et al., 2005; Warith et al, 2005), de los cuales, los biológicos son los más importantes. 13 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 1.5.1 REACCIONES QUÍMICAS Las reacciones químicas más importantes que se producen dentro de un vertedero incluyen: La disolución y arrastre en suspensión de los materiales de los residuos y de productos de conversión biológica en los líquidos que se filtran a través de los residuos. La evaporación de compuestos químicos y de agua en el gas de vertedero. La absorción de compuestos orgánicos volátiles y semivolátiles en el material vertido. La deshalogenación y descomposición de compuestos orgánicos y Reacciones de oxidación-reducción que afectan a metales y a la solubilidad de las sales metálicas (Tchobanoglous et al., 1994; Trejo, 1994; Arellano, 2002). 1.5.2 REACCIONES FÍSICAS Entre los cambios físicos más importantes que se producen en los rellenos sanitarios están: La difusión lateral de los gases en el vertedero y la emisión de gases de vertedero al ambiente circundante. El movimiento del lixiviado dentro y hacia abajo del vertedero, a través del suelo y El asentamiento causado por la consolidación y descomposición del material de vertido (Tchobanoglous et al., 1994). 1.5.3 REACCIONES BIOLÓGICAS Las reacciones biológicas que intervienen con la degradación de la materia orgánica, son llevadas a cabo por bacterias principalmente, estos microorganismos poseen una enorme capacidad metabólica y de adaptación, lo cual les permite transformar una gran diversidad de compuestos. En términos generales, los procesos de descomposición de la materia orgánica efectuada por los microorganismos pueden ser de dos tipos: aerobio y anaerobio (Avelar, 1994; Tchobanoglous et al., 1994). 14 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Reacción general de descomposición aerobia (Mahar et al., 2007): Materia orgánica + O2 + nutrientes Células nuevas+ CO2 + H2O + NH3 + SO2+PO4 Bacterias aerobias Reacción general de descomposición degradación anaerobia (Kiely, 1999): Materia orgánica + H2O + nutrientes Células nuevas +CO2 + CH4 + NH3 + H2S Bacterias anaerobias Los residuos en el relleno sanitario tradicional se descomponen principalmente de forma anaerobia y existe descomposición aerobia sólo en las capa superiores que están en mayor contacto con el aire, donde se aprovecha la presencia de oxígeno que se encuentra en los espacios vacíos. Para favorecer esta descomposición, conviene que el espesor de la capa superior no sea mayor de 0.2 m, que la basura no este demasiado compactada, que la capa de material de cubierta sea porosa y que los taludes no sean excesivos (Trejo, 1994), sin embargo, cuando la altura de las capas de desecho se incrementa, la transformación por vía anaerobia prevalece (Jiménez et al., 2002; Torres, 2005). El enfoque tradicional para la disposición de residuos sólidos es cubrir el relleno sanitario para prevenir el ingreso de aire y agua, lo que asegura que el relleno permanezca anaerobio. Por lo que, el residuo es enterrado en condiciones tales que promueven la degradación anaeróbica cuando la humedad es adecuada. Dichos procesos presentan algunas consecuencias, las cuales se muestran en la Figura 3, como la generación de biogás y líquidos lixiviados como resultado de la biotransformación y biodegradación anaerobia de la materia orgánica presente en los desechos (Kopytynsky, 2001; Kjeldsen et al., 2002; Selberg,et al, 2005; Mahar et al., 2007). 15 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Biotransformación y biodegradación de la materia orgánica Generación Generación de de biogás líquidos lixiviados Figura 3. Productos de la degradación anaerobia de la materia orgánica presente en los residuos sólidos. 1.5.4 FASES DE DEGRADACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA Esta definición de fases parte de una sucesión de etapas, más o menos secuenciales, a través de las cuales debe pasar para su degradación el contenido de residuos sólidos de un relleno sanitario típico. En el Cuadro 3 se describen las fases de degradación de la materia orgánica en un relleno sanitario. Cuadro 3. Fases de degradación de la materia orgánica DESCRIPCIÓN FASE FASE I Ajuste inicial La basura sufre una descomposición microbiana aeróbica inmediatamente después de la evacuación de los residuos, hasta que se agota el oxígeno inicialmente presente. El proceso de descomposición biológica normalmente sucede aeróbicamente durante un corto periodo de tiempo (0-4 semanas); es más rápida, pero se requiere una proporción adecuada de aire y agua dentro de los residuos. Los microorganismos aerobios consumen el oxígeno presente y producen bióxido de carbono (CO2) en grandes cantidades. 16 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología FASE II Aproximadamente un mes de depositada la basura, se consume el Transición oxígeno disponible y se inicia progresivamente la etapa anaerobia de descomposición. El pH del lixiviado que se va formando empieza a descender como respuesta a la presencia de gases orgánicos. FASE III En esta fase el proceso de digestión es anaeróbica. La acidificación Acidificación comenzada en la fase anterior se acelera con la producción de ácidos orgánicos. Ocurre aproximadamente de 2 semanas a 2 meses de depositados los residuos. Se presentan tres etapas: 1. Hidrólisis. En esta etapa los polímeros orgánicos complejos como la celulosa, la pectina, las proteínas, etc. se transforman por hidrólisis en compuestos orgánicos simples por bacterias fermentativas. 2. Acidogénesis. Las bacterias fermentativas compuestos orgánicos simples en transforman los ácidos carboxílicos (principalmente ácidos grasos volátiles) y alcoholes, CO2 y gas hidrógeno (H2). 3. Homoacetogénesis. Los productos de fermentación producidos en las primeras etapas se transforman en ácido acético, H2 y CO2 por un grupo de bacterias denominadas bacterias acetogénicas productoras de hidrógeno. La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y la demanda química de oxígeno (DQO) aumentarán considerablemente en esta etapa. Algunos metales pesados serán solubilizados como respuesta al descenso del pH. Muchos nutrientes esenciales del proceso serán liberados al lixiviado en esta fase. 17 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología FASE IV Metanogénesis El proceso es estrictamente anaerobio. Ocurre en dos etapas: 1. Fermentación metanogénica inestable (a los 2 meses-2 años de depositados los residuos) 2. Fermentación metanogénica estable (2 años al término de fermentación que varía entre 25 a 40 años) La degradación anaeróbica de la materia orgánica es llevada a cabo por el grupo de las bacterias metanogénicas las cuales requieren potenciales REDOX muy bajos (a partir de -200 mV). Estas bacterias convierten el ácido acético y el gas hidrógeno en metano (CH4) y CO2. Es la fase anaeróbica donde la producción de CH4 alcanza su más alto nivel. El CO2 e H2 disminuyen en proporción relativa. La producción de ácidos se reduce, con lo cual el valor del pH en el lixiviado sube. FASE V El relleno entra en la fase de maduración cuando el material Maduración biodegradable, fácilmente transformable, ha sido convertido a CH4 y CO2 en la fase anterior (>25 – 40 años). Se estabiliza la metanogénesis con 50-60% de CH4 y bajos niveles de H2. El CO2es reducido en parte a metano. La cantidad de gas producida en esta fase disminuye notablemente porque los nutrientes han sido evacuados con el lixiviado en las fases previas y porque los remanentes sólidos dentro del relleno son biodegradados en forma más lenta. Fuente: Moore et al., 1970; Mohsen, 1980; Avelar, 1994; Tchobanoglous et al., 1994; Rhew y Barlaz, 1995; Martín, 1997; Espinosa y González, 2001; Nastev et al., 2001; Kjeldsen, 2002; Manso-Vieira y Wagner, 2002; Méndez et al, 2002; Nelly, 2002; Röben, 2002; Rubio et al., 2004; Slomczynska y Slomczynski, 2004; Selberg et al., 2005 y Warith et al, 2005; Colmenares y Santos, 2007. Las variaciones de los componentes del gas y de los lixiviados de un relleno sanitario, de acuerdo a las fases de degradación, se muestran en las Figuras 4 y 5. 18 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología FASE I III II IV V CO2 880 00 %v 0 N2 60 4 40 CH4 O2 2 20 H2 N2 O2 00 Figura 4. Evolución de la composición del biogás (Tchobanoglous et al., 1994) FASE I II III IV V DQO Características del lixiviado Acidos Grasos Volátiles, AGV pH Fe, Zn Figura 5. Evolución de la composición del lixiviado (Tchobanoglous et al., 1994) 1.6 LIXIVIADOS La generación de lixiviados comienza en la Fase II de evolución del relleno. El lixiviado es el líquido que se forma por (a) el agua de lluvia infiltrada en el relleno (b) el agua que se produce al compactar la basura húmeda; y finalmente (c) el líquido producido por la descomposición biológica de los residuos. La mezcla compleja resultante contiene materiales orgánicos e inorgánicos en forma soluble, suspendida o miscible, incluyendo sustancias altamente tóxicas, además de microorganismos patógenos que pueden infiltrarse en los suelos o escurrirse fuera de los sitios en los que se depositan los residuos y que puede dar lugar a la contaminación del suelo y de cuerpos de agua (Tchobanoglous et al., 1994; Trejo, 1994; Jucá, 1999; Palma, et al, 1999; NOM-083-SEMARNAT-2003; Kabir y Raihan, 2004). 19 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 1.6.1 COMPOSICIÓN DEL LIXIVIADO Al filtrarse el agua a través de los residuos sólidos en descomposición, se lixivian en solución materiales biológicos y constituyentes químicos. Los lixiviados contienen contaminantes que pueden ser clasificados en cuatro grupos: materia orgánica disuelta, sustancias inorgánicas, metales pesados y compuestos orgánicos xenobióticos (Selberg et al., 2005). Los compuestos orgánicos presentes en los lixiviados son proteínas, carbohidratos, compuestos hidroxiaromáticos, alcoholes y ácidos grasos volátiles; adicionalmente los lixiviados contienen gran cantidad de nitrógeno amoniacal (Torres et al., 2005). Variación en la composición del lixiviado Hay que resaltar que la calidad y composición de los lixiviados variará mucho fundamentalmente por la composición de la basura depositada en el relleno, diseño y operación del relleno sanitario, antigüedad del vertedero, los procesos de degradación, las condiciones de manejo del lixiviado, naturaleza del suelo, por las condiciones ambientales y la historia previa al momento de muestreo (Méndez et al., 2002; Al- Muzaini y Thiem, 2004; Slomczynska y Slomczynski, 2004; Selberg et al, 2005; Torres et al, 2005; Álvarez y Suárez, 2006; Zhao et al., 2006; Talalaj y Dzienis, 2007). De hecho, las características de los lixiviados varían incluso dentro de un mismo relleno sanitario, dado que pueden coexistir etapas aerobias en los frentes de trabajo de los rellenos, con las fases acidogénicas de las primeras semanas del relleno y con las metanogénicas que siguen a la fase ácida (Méndez, 2002). -Variación de acuerdo a las fases de degradación de la materia orgánica. Existe una relación directa entre el grado de descomposición de los desechos y los lixiviados que se generan (Méndez et al., 2002). Por lo tanto, si se recoge una muestra de los lixiviados durante la fase ácida de la descomposición, el pH será bajo y las concentraciones de DBO5, DQO, carbono orgánico total (COT) nutrientes y metales pesados serán altas. Por otro lado, si se recoge una muestra de lixiviados durante la fase de fermentación del metano el pH será mayor de 7 y los valores de las concentraciones de DBO5, COT, DQO y nutrientes serán significativamente más bajos. De manera similar, serán más bajas las concentraciones de metales pesados por que la mayoría de los metales son menos solubles para valores de pH neutros. El pH del lixiviado dependerá no solamente de la concentración de los ácidos que 20 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología están presentes, sino también de la presión parcial del CO2 en el gas de vertedero que está en contacto con el lixiviado (Tchobanoglous et al., 1994). En el Cuadro 4 se muestran los valores típicos de parámetros de lixiviados, que varían de acuerdo a la etapa del proceso del relleno sanitario. Cuadro 4. Composición de lixiviados de acuerdo a la fase de degradación de la materia orgánica Parámetro (unidad) pH DQO (mg/l) DBO5 (mg/l) DBO5/DQO Hierro (mg/l) Magnesio (mg/l) Manganeso (mg/l) Zinc (mg/l) Sulfatos (mg/l) Fermentación ácida Fermentación metanogénica Valor medio Rango Valor medio Rango 6.1 22 000 13 000 0.6 780 470 25 5 500 4.5 - 7.5 6 000 - 60 000 4 000 - 40 000 0.5 - 0.7 20 - 2 100 50 - 1 150 0.3 - 65 0.1 - 120 70 - 1750 8.0 3 000 180 0.06 15 180 0.7 0.6 80 7.5 - 9.0 500 - 4 500 20 - 550 0.04 - 0.1 3 - 280 40 - 350 0 - 45 0.03 - 4 10 - 420 Fuente: Ehrig, 1992; Méndez et al., 2002; Slomczynska y Slomczynski, 2004 -Variación de acuerdo a la antigüedad del relleno sanitario. Los lixiviados de un relleno sanitario joven contienen altas concentraciones de DQO, DBO5 y el potencial óxidoreducción es bajo. Un lixiviado antiguo se caracteriza por presentar altas concentraciones de DQO una baja concentración de DBO5, y un potencial oxido-reducción alto (Wang et al., 2003). En cuanto a los contaminantes biológicos, la concentración de microorganismos patógenos es mayor en un lixiviado joven que en uno antiguo. La biodegradabilidad del lixiviado variará con el tiempo. Se pueden supervisar los cambios en la biodegradabilidad del lixiviado mediante el control de la relación DBO5/DQO principalmente. Inicialmente, las relaciones estarán en el rango de 0.5 o más. Las relaciones en el rango de 0.4 a 0.6 se toman como un indicador de que la materia orgánica en los lixiviados es fácilmente biodegradable. En los vertederos antiguos, la relación DBO5/DQO está a menudo en el rango de 0.05 a 0.2. La relación cae por que los lixiviados procedentes de vertederos antiguos normalmente contienen ácidos húmicos y fúlvicos, que no son fácilmente biodegradables (Ehrig, 1992; Tchobanoglous et al., 1994; Slomczynska y Slomczynski, 2004; Collazos y Gómez, 2005). 21 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Se tienen datos representativos sobre las características de los lixiviados en vertederos nuevos y antiguos como los que se muestran en el cuadro 5. Como el rango de valores de la concentración observados para varios constituyentes es bastante grande, se debe de tener mucho cuidado en la utilización de los valores que se presentan (Tchobanoglous et al., 1994). Cuadro 5. Composición de los lixiviados de acuerdo a la edad del relleno Valor mg/l Relleno nuevo (menos de 2 años) Constituyente DBO5 COT DQO Sólidos Suspendidos Totales Nitrógeno orgánico Nitrato Fósforo Total Ortofosfato Alcalinidad como CaCO3 pH (sin unidades) Dureza total como CaCO3 Calcio Magnesio Potasio Sodio Cloro Sulfatos Hierro Total Rango Típico 2 000-30 000 1 500-20 000 3 000-60 000 200-2 000 10-800 5-40 5-100 4-80 1 000-10 000 4.5-7.5 300-10 000 200-3 000 50-1 500 200-1 000 200-2 500 200-3 000 50-1 000 50-1 200 10 000 6 000 18 000 500 200 25 30 20 3 000 6 3 500 1000 250 300 500 500 300 60 Relleno maduro (mayor de 10 años) 100-200 80-160 100-500 100-400 80-120 5-10 5-10 4-8 200-1000 6.6-7.5 200-500 100-400 50-200 50-400 100-200 100-400 20-50 20-200 Fuente: Tchobanoglous et al., 1994. 1.6.2 PROBLEMÁTICA DE LOS LIXIVIADOS En magnitud, los lixiviados pueden llegar a representar 100 veces la contaminación orgánica presente en un agua municipal típica (Bautista, 2000). Los lixiviados disuelven, arrastran e incorporan innumerables contaminantes a partir de los residuos sólidos; razón por la cual pueden contener concentraciones muy altas de compuestos orgánicos e inorgánicos, incluyendo sustancias altamente tóxicas, así como microorganismos patógenos (Jucá, 1999). De la misma manera, los lixiviados son una fuente de contaminación sobre la cual no se tiene un control adecuado, debido a que cada uno de los lixiviados que se 22 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología producen en los diversos lugares de confinamiento tiene distintos tipos de contaminantes (Bautista, 2000). Migración de lixiviados Por lo anterior, la inquietud principal en el movimiento de los lixiviados es el destino de los constituyentes encontrados en el lixiviado. Así pues, si la producción de lixiviados es muy elevada y/o si el relleno sanitario no tiene un revestimiento adecuado, los lixiviados pueden: 1. Escapar y derivar en escurrimientos en la superficie del suelo, lo que provocaría contaminación del suelo y potencialmente del agua superficial y/o 2. Infiltrarse hasta los mantos freáticos y contaminar el agua subterránea (Jucá, 1999; Liu et al., 2004; Talalaj y Dzienis, 2007). Ambos casos representan un riesgo potencial a la salud humana y de los demás organismos vivos. Con respecto al movimiento de la pluma de lixiviado, la distancia recorrida por los contaminantes depende de la composición y permeabilidad del suelo, así como del tipo de contaminante (Trejo, 1994; Jucá, 1999). -Contaminantes orgánicos e inorgánicos. Los contaminantes orgánicos biodegradables no viajan mucho, al contrario de los orgánicos resistentes e inorgánicos. En algunos casos, la velocidad es tan baja que durante años el impacto no se nota. En general, los componentes orgánicos son menos solubles que los inorgánicos. La presencia de elementos inorgánicos disueltos en el lixiviado se puede elevar debido a la disolución de sustancias relativamente insolubles del suelo y otras formaciones geológicas con ayuda de actividad microbiana (Trejo, 1994). -Metales pesados. Los ácidos orgánicos formados en ciertas etapas de la descomposición y contenidos en el lixiviado (como ácido acético, láctico o fórmico) disuelven los metales contenidos en los residuos, transportándolos con el lixiviado (Kopytynski, 2001). El movimiento de los metales pesados a través del relleno sanitario se relaciona con la habilidad de interactuar y formar compuestos tanto orgánicos como inorgánicos, así también la movilidad depende de factores como pH, potenciales óxido-reducción, fuerza iónica, presencia de superficies de adsorción, materia orgánica y por cambios químicos del suelo llevados a cabo por la presencia de microorganismos (Kaoser et al., 2000). En general, los metales pesados son removidos mediante reacciones de intercambio iónico que se producen mientras los lixiviados viajan a través del suelo. La capacidad de un suelo para retener los metales pesados encontrados en los lixiviados está en función de la capacidad de intercambio de cationes que tiene el suelo (Tchobanoglous et al., 1994). 23 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología -Microorganismos patógenos. Es importante considerar la presencia de microorganismos patógenos en los rellenos sanitarios, debido a la probable presencia de desechos humanos y cadáveres de animales que son eliminados en estos sitios, por lo que también pueden estar presentes en los lixiviados. Los contaminantes bacteriológicos se pueden filtrar después de varios metros de viaje a través del suelo (Röling et al., 2001; Watanabe et al., 2002), siendo de esta manera focos de proliferación de vectores de enfermedades debido a la probable dispersión de microorganismos patógenos en el entorno de los rellenos sanitarios. Impactos de los lixiviados generados en los rellenos sanitarios Se han reportado en la bibliografía varios estudios respecto a los problemas generados por la migración de lixiviados en los rellenos sanitarios. De acuerdo con un experimento llevado a cabo en Estados Unidos en 1990, se concluyó que las membranas de última tecnología de polietileno de alta densidad permiten el filtrado de lixiviados a una velocidad de alrededor de 200 litros por hectárea por día, aún instaladas de acuerdo con los más sofisticados métodos de control, debido a las pequeñas perforaciones producidas durante la construcción (Environmental Research Foundation, 1992). Así también una evaluación que se llevó a cabo en una geomembrana de polietileno de alta densidad usada para contener RSM después de 14 años, revela defectos como hoyos y grietas, lo cual sugiere que la geomembrana después de mucho tiempo no cumple con su función de contener la migración de lixiviados (Rowe et al., 2003). En un estudio de contaminación de acuíferos por efecto de los lixiviados realizado en el vertedero de desechos sólidos “La Guasita” en el estado Carabobo en Venezuela, se infiere que probablemente se están movilizando contaminantes provenientes de los lixiviados del vertedero hacia las aguas subterráneas en el sector (Polo y Guevara, 2000). Liu et al (2004) reporta que existen más de 60000 rellenos sanitarios clausurados en Norte América y aproximadamente el 40% de ellos presentan problemas de contaminación al agua subterránea. Igualmente otros estudios (Vadillo et al., 1998; Ibe y Onu, 1999; Röling et al., 2001; Martínez et al., 2004; Pujari y Deshpande, 2005; Zafar y Alappat, 2004; Tian et al., 2005; Harris et al., 2006; Talalaj y Dzienis, 2007) muestran la misma problemática de migración de lixiviados contaminando aguas subterráneas y/o superficiales. De la misma manera, en nuestro país, se encuentran antecedentes de problemas en cuanto a la movilización de los lixiviados hacia el agua subterránea. En el ex -tiradero de San Bernabé, en el municipio de Monterrey, se está generando contaminación a los acuíferos de 24 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología esa zona, en un grado tal que la ingestión proveniente de ellos causaría daños a la salud de los habitantes (Noriega y Bremer, 2001). Así también en el relleno sanitario de Morelia, se estudió la potencial migración de los lixiviados hacia el agua subterránea; mediante un análisis geoquímico del agua del acuífero se encontraron altas concentraciones de metales como cadmio, plomo y arsénico sobrepasando los limites establecidos por las normas mexicanas, junto con la presencia de de algunos contaminantes orgánicos como fenoles; los análisis de los lixiviados muestran elevadas concentraciones de los mismos contaminantes (Israde et al., 2005) La migración de lixiviados, además de ocasionar problemas de contaminación y daños a la salud, también acarrea problemas económicos. En la literatura económica de los últimos 20 años se encuentra referencia al problema de la contaminación generada por residuos sólidos municipales: En 1983 Shechter realiza un análisis de los costos, en función del daño ocasionado a un acuífero por los lixiviados de un tiradero municipal. Otro artículo importante es el de Mendelson (1991) quien mide los daños debidos a residuos peligrosos por medio de modelos panel. La EPA (Environmental Protection Agency) en 1996 aborda el problema de cómo medir el daño debido a la contaminación; el cálculo de este valor se inicia desde el momento en que ocurre el evento de contaminación, hasta que ocurre la recuperación total (Noriega y Bremer, 2001). 1.6.3 SUPERVISIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS La supervisión de aguas subterráneas es necesaria para detectar cambios en la calidad del agua que puedan producirse a causa del escape de los lixiviados (Hudak, 2001; Selberg et al., 2005). Debido a la lenta circulación del agua subterránea y la capacidad de absorción de los terrenos, los acuíferos definidos por los estratos o formaciones geológicas subterráneas, permiten la circulación del agua por sus poros o grietas, haciéndolas aprovechables para el hombre en cantidades económicamente apreciables y pueden tardar mucho tiempo en mostrar signos de contaminación, en ocasiones ya cuando los contaminantes se desplazaron hasta fuentes de captaciones en utilización (Tchobanoglous et al., 1994). Una vez que se produce la contaminación de un acuífero, se necesitan varios años para su regeneración. Por lo tanto, los riesgos de contaminación por lixiviados al agua subterránea, necesitan ser analizados para prevenir, detectar y corregir los problemas de contaminación (Liu et al., 2004). 25 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Bajo este panorama, el manejo de los RSM representa un problema ambiental que se ha agudizado en México, pero sobre todo asociado al desarrollo de las áreas urbanas; siendo en este ámbito donde se presentan las condiciones de mayor riesgo de salud pública. El Estado de Aguascalientes presenta la misma problemática, ya que el desarrollo actual de nuestra entidad y de sus zonas industriales ha traído consigo la generación de enormes cantidades de desperdicios de naturaleza muy variada. 1.7 RELLENO SANITARIO SAN NICOLÁS El relleno sanitario “San Nicolás” se localiza en el poblado de San Nicolás de Arriba a 14 km al noreste de la ciudad de Aguascalientes (Figura 6), a la altura del kilómetro 9.3 de la carretera a Cañada Honda, en el Ejido San Nicolás y recibe los residuos de los 11 municipios del Estado de Aguascalientes, mismos que son ingresados a través de los tractocamiones de las Estaciones de Transferencia del Gobierno del Estado, o bien en sus propios vehículos destinados para tal fin. Estos residuos se derivan de las actividades domésticas, el comercio, los servicios y la industria, así como algunos residuos agropecuarios. La composición porcentual de los residuos que ingresan al relleno sanitario “San Nicolás” se muestra en el Cuadro 6. RELLENO SANITARIO SAN NICOLÁS Aguascalientes Figura 6. Ubicación del relleno sanitario “San Nicolás” 26 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología El relleno “San Nicolás” recibe al año aproximadamente 330,000 toneladas de basura generada en el municipio y del resto del estado, lo cual equivale a 920 toneladas en promedio al día. El tiempo de vida útil estimado del Relleno Sanitario es de 10 años, de los cuales ya han transcurrido 9 años de operación. Sin embargo, la cuarta etapa del relleno sanitario San Nicolás inició su construcción en julio del 2005, proyectada para recibir 1’050,000 toneladas, su apertura se dio en el mes del marzo del 2006 (Presidencia Municipal de Aguascalientes, 2006). Cuadro 6. Composición porcentual de los residuos sólidos municipales que ingresaron al relleno sanitario “San Nicolás” en el 2005. Subproducto Porcentaje Residuos alimenticios y de jardinería Desechos sanitarios Residuo fino Plástico Papel y cartón Vidrio Escombro Textiles (algodón y fibras sintéticas) Tetrapack Aluminio Material ferroso Material no ferroso Loza y cerámica Cuero Madera Hueso Pinturas y solventes Otros Total 41.77 12.60 12.12 9.61 8.25 3.31 2.54 2.45 1.17 0.53 1.35 0.14 0.85 0.62 0.48 0.35 0.26 1.6 100 Fuente: Presidencia Municipal, 2006 El área total del Relleno Sanitario es de 42 ha (Figura 7), de las cuales solo 30 están destinadas para la disposición de residuos, las otras 12 ha se dividen en áreas administrativas, caminos internos, áreas de reforestación, zonas de amortiguamiento y obras complementarias (Ayuntamiento de Aguascalientes, 2004). Dicho relleno cumple con las especificaciones de protección ambiental para la selección del sitio, diseño, construcción, operación, monitoreo, clausura y obras 27 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología complementarias de un sitio de disposición final de residuos sólidos urbanos y de manejo especial, establecidas en la Norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003. 4ª etapa 42 ha 3ª etapa 2ª etapa 1ª etapa Figura 7. Plano del relleno sanitario “San Nicolás” El relleno sanitario “San Nicolás” fue construido para que se pudiera operar por el método de trinchera y área, lo que significa trinchera en la parte en la que se realiza la excavación del terreno, y área cuando se opera del nivel del suelo hacia arriba. La dimensión de las celdas o trincheras es de 50 a 60 m de ancho, según las necesidades operativas; de altura registra de 2.8 a 3.0 m, incluyendo los 30 cm de espesor del material de cobertura, y las dimensiones a lo largo varían de 120 a 200 m según la celda en que se esté operando, ya que las celdas iniciales y finales son más pequeñas que las del centro. Para evitar la infiltración de lixiviados, el sitio es impermeabilizado con geomembrana, la cual es una membrana de polietileno de alta densidad de 2-3 mm de espesor (Ayuntamiento de Aguascalientes, 2004). El sitio donde se encuentra el relleno presenta suelo tipo Phaeozem haplico, con textura media, con una profundidad entre 20 y 40 cm y en menor proporción, suelo del tipo Litosol, de textura media y con lecho rocoso entre 10 a 50 cm de profundidad. El suelo Phaeozem representa el 33.11% de la superficie total del municipio, su característica principal es que conforma una capa superficial oscura, suave, rica en materia orgánica y 28 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología nutrientes (humus). El Litosol representa el 6.32% del municipio, se caracteriza por tener una profundidad menor de 10 cm hasta la roca tepetate o caliche dura, tiene características muy variables en función del material que lo forman, son suelos altamente erosionables. El uso de suelo de las áreas colindantes al norte y al poniente del relleno es dedicado a ganadería extensiva; al sur se encuentra un bordo parcelario y al oriente existen áreas abiertas de cultivo y agostadero. Dentro de un radio de 5 km a partir de la zona del relleno se encuentran los arroyos “El Potrero” y “El Pirul”, al noreste; y el arroyo “El Conde” hacia el norte. Dado que no se cuenta con datos previos que nos indiquen la evolución del relleno sanitario San Nicolás, así como la posible migración de sustancias tóxicas y agentes patógenos a las aguas de pozos aledaños, es importante determinar las concentraciones de los contaminantes presentes en los lixiviados, con el propósito de detectar oportunamente posibles problemas en el funcionamiento y evolución del relleno. 29 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología II. JUSTIFICACIÓN El crecimiento acelerado de la población en los últimos años, así como el proceso de industrialización, han aumentado la generación de residuos, lo cual transforma esta generación de residuos sólidos en uno de los problemas ambientales de mayor relevancia en las ciudades modernas, como es el caso de Aguascalientes. Pero el problema no radica solamente en la cantidad, sino también en la calidad o composición que pasó de ser densa y casi completamente orgánica a ser voluminosa, parcialmente no biodegradable y con porcentajes crecientes de materiales tóxicos (Walter, 2003). En el estado de Aguascalientes, el manejo de la basura generada por la cabecera municipal y zonas circunvecinas, cantidad estimada en 920 ton diarias, representa un enorme reto de gestión ambiental. Pese a numerosos problemas técnicos y ambientales aún no resueltos, el confinamiento de la basura en rellenos sanitarios es la forma más usual de disponer los desechos sólidos. El municipio de Aguascalientes actualmente confina sus residuos sólidos en el relleno sanitario “San Nicolás”, ubicado a 14 km al nororiente de la Ciudad. Como se mencionó anteriormente, el relleno recibe toda clase de desechos, con excepción de residuos peligrosos. En él se realiza la separación de algunos materiales como vidrio, cartón, y llantas. No obstante, el volumen recuperado es menor al 4%. El resto de los desperdicios permanecen mezclados, sin ser triturados; lo cual aumenta el tiempo de permanencia de los restos orgánicos e inorgánicos en el sitio. La problemática de la gestión ambiental de residuos sólidos en el Municipio de Aguascalientes es muy severa. El relleno sanitario “San Nicolás”, pese a grandes mejoras en su diseño y también en la disposición, control y recepción de residuos; por su naturaleza, implica la generación y probable dispersión de sustancias tóxicas y agentes patógenos. Una vez que los desechos llegan a un relleno sanitario, debe prestársele atención a los problemas potenciales que éstos pueden ocasionar, lo cual conlleva a la necesidad de conocer como evoluciona el relleno y si representa un peligro de contaminación. Por lo anterior, se analizó la composición química de los lixiviados generados en el relleno sanitario “San Nicolás”, tanto para establecer el grado de descomposición de la materia orgánica presente en las diferentes celdas, como para determinar la presencia de sustancias tóxicas. Así mismo, se cuantificaron las principales poblaciones bacterianas presentes en los lixiviados. Con el propósito de estudiar la posible dispersión de microorganismos patógenos, se determinó la presencia de bacterias patógenas en lixiviados. Por último, se estudió la posible infiltración de metales y bacterias fecales a los pozos de 30 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología agua aledaños. Todo lo anterior se realizó con la finalidad de prevenir problemas a la salud y/o contaminación, relacionados con el funcionamiento del relleno sanitario. III. HIPÓTESIS El relleno sanitario “San Nicolás” constituye un foco de dispersión de contaminantes al medio ambiente aledaño, representando un riesgo a la salud pública y de infiltración de contaminantes al acuífero. IV. OBJETIVOS 4.1 OBJETIVO GENERAL Determinar el grado de estabilización de la materia orgánica, el balance de nutrimentos, la concentración de metales pesados y de agentes patógenos en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, así como estudiar la posible infiltración de contaminantes al agua de los pozos circunvecinos. 4.2 OBJETIVOS PARTICULARES Determinar el grado de estabilización de los desechos orgánicos en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”. Determinar el balance de nutrimentos inorgánicos respecto a los contaminantes orgánicos. Determinar la concentración de metales pesados en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”. Determinar la concentración de bacterias patógenas de origen fecal en los lixiviados e identificar los principales géneros presentes. Estudiar la posible infiltración de metales y bacterias fecales a los pozos de agua aledaños. 31 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología V- ESQUEMA METODOLÓGICO Este trabajo forma parte del proyecto denominado ESTUDIO INTEGRAL DEL RELLENO SANITARIO SAN NICOLÁS Y SU IMPACTO EN EL AMBIENTE. Proyecto financiado por Fondos Mixtos CONCYTEA-CONACYT (Clave AGS-2003-C02-11326). 5.1 MUESTREOS Para llevar a cabo el presente trabajo, se realizaron dos muestreos durante el año 2005: uno durante la temporada de estiaje y el otro posterior a la temporada de lluvias, en los pozos de lixiviados disponibles del relleno sanitario “San Nicolás” y del relleno sanitario “Las Cumbres”, así como en los pozos de agua aledaños al relleno sanitario “San Nicolás”. La toma y preservación de las muestras se realizaron de acuerdo con los criterios establecidos en el Standard Methods (APHA-AWWA-WPCF, 1998). 5.1.1 LIXIVIADOS Se tomaron muestras de los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y del relleno sanitario “Las Cumbres”, también ubicado en el Estado de Aguascalientes, el cual se encuentra clausurado, para realizar una comparación en la estabilización de la materia orgánica. En el Cuadro 7 se muestran las coordenadas de los sitios de muestreos en ambos rellenos sanitarios. Cuadro 7. Localización de los puntos de muestreo del relleno sanitario “San Nicolás” y del relleno sanitario “Las Cumbres” Relleno Sanitario Ubicación Coordenadas San Nicolás Tanque de almacenamiento de lixiviados N W 21° 58’ 07.3’’ 102° 12’ 34.2’’ Cumbres Pozo de lixiviados San Agustín N W 21° 54’ 39.7’’ 102° 16’ 0.4.5’’ Cumbres Pozo de lixiviados Casas N W 21° 54’ 34.4’’ 102° 16’ 01.7’’ 32 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Tanque de lixiviados RELLENO SANITARIO SAN NICOLÁS Fuente: Google Earth, 2007 Figura 8. Ubicación del sitio de muestreo en el relleno sanitario “San Nicolás” Pozo de lixiviados San Agustín RELLENO SANITARIO LAS CUMBRES Pozo de lixiviados Casas Fuente: Google Earth, 2007 Figura 9. Ubicación de los sitios de muestreo en el relleno sanitario “Las Cumbres” 33 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Determinaciones analíticas A fin de conocer la evolución del relleno, establecer el grado de estabilización de materia orgánica y el balance de nutrimentos, se determinaron los siguientes parámetros: pH, conductividad, temperatura, potencial óxido-reducción (redox), oxígeno disuelto, demanda química de oxígeno (DQO), demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), grasas y aceites, sólidos totales totales (STT), sólidos totales fijos (STF), sólidos totales volátiles (STV), sólidos suspendidos totales (SST), sólidos suspendidos fijos (SSF), sólidos suspendidos volátiles (SSV), fósforo total (P-total), nitrógeno total (N-total), nitrógeno amoniacal (N-NH3) y sulfatos (SO4). Estos parámetros se correlacionaron con los porcentajes de metano y bióxido de carbono observados en la composición del biogás, con la finalidad de tener conocimiento del estado de descomposición de los residuos confinados. Con el propósito de estudiar la presencia de sustancias tóxicas en los lixiviados, también se determinaron contaminantes representativos como detergentes medidos como sustancias activas al azul de metileno (SAAM), fenoles, anilinas, metales: aluminio(Al), arsénico (As), cadmio (Cd), cobre (Cu), cromo (Cr), hierro (Fe), manganeso (Mn), mercurio (Hg), níquel (Ni), plomo (Pb) y zinc (Zn). A continuación se describe brevemente la importancia de cada uno de los análisis efectuados durante el presente trabajo. Parámetros de campo La intensidad del carácter ácido o básico de una solución viene dada por la actividad del ion hidrógeno o pH. El pH del lixiviado depende no solamente de la concentración de los ácidos que están presentes, sino también de la presión parcial del CO2 en el gas de vertedero que está en contacto con el lixiviado (Tchobanoglous et al., 1994). Este parámetro es importante para ayudar a establecer en que etapa de degradación se encuentran los lixiviados (Ehrig, 1992; Martínez et al., 2004). Así también es un factor importante que determina el crecimiento de los microorganismos presentes en el relleno sanitario (Madigan et al., 2000). La conductividad se puede relacionar con la concentración de minerales en los lixiviados. La temperatura controla el tipo de bacterias que predominan y crecen dentro del relleno (Jucá, et al, 2000), así también el aumento de temperatura disminuye la solubilidad del oxígeno en el lixiviado. 34 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología El potencial redox determina la habilidad para oxidar o reducir sustancias en el medio, es un importante factor selectivo ya que influye en los tipos de microorganismos presentes y en su metabolismo. Los microorganismos aerobios requieren valores redox positivos y los anaerobios encargados de la metanogénesis, negativos (Madigan, et al, 2000 ) El nivel de oxígeno disuelto puede ser un indicador de cuan contaminados están los lixiviados, un nivel bajo de oxígeno disuelto indica contaminación con materia orgánica (APHA-AWWA-WPCF, 1998). Contaminantes orgánicos La DBO5 mide el oxígeno utilizado por los microorganismos para la degradación bioquímica de la materia orgánica biodegradable presente en los lixiviados. Se mide a los cinco días (APHA-AWWA-WPCF, 1998). La DQO se utiliza como una medida del equivalente de oxígeno del contenido de materia orgánica de una muestra susceptible de oxidación por un oxidante químico fuerte, es un indicador de la materia orgánica total (APHA-AWWA-WPCF, 1998), por lo que suele ser mayor que la DBO5. Por lo tanto se pueden supervisar los cambios en la estabilidad del lixiviado mediante la relación DBO5/DQO, ya que indica la proporción de materia orgánica fácilmente biodegradable presente en los lixiviados (Tchobanoglous et al., 1994; Méndez et al., 2002; Giraldo, 2001). Las grasas y aceites proceden de alimentos o de procesos industriales (automóviles, lubricantes, etc.), si se presentan en cantidades excesivas pueden interferir con los procesos biológicos aerobios y anaerobios que se llevan a cabo en los lixiviados. Son compuestos más estables y no son fácilmente descompuestos por las bacterias (APHAAWWA-WPCF, 1998). Sólidos en todas sus formas Los sólidos se determinaron para obtener parámetros de masa sólida en descomposición en los lixiviados, los sólidos totales totales son la expresión que se aplica a los residuos de material que quedan en un recipiente después de la evaporación de la muestra sin ser filtrada y su consecutivo secado en una estufa a temperatura definida; los sólidos suspendidos totales son la porción de sólidos totales totales retenidas por un filtro; los sólidos fijos se aplica al residuo de sólidos totales o suspendidos después de someterse 35 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología a ignición durante un tiempo determinado y a una temperatura específica; la pérdida de peso por ignición se debe a los sólidos volátiles (APHA-AWWA-WPCF, 1998). Nutrimentos inorgánicos El ecosistema anaerobio necesita, además de materia orgánica, de otros nutrientes, entre los que destacan el nitrógeno y el fósforo. Es por eso que dichos nutrientes son parámetros esenciales para determinar el balance de nutrimentos para los microorganismos. El fósforo es el nutriente con más probabilidad de escasear en los lixiviados (Martín, 1997). En sistemas anaerobios se recomienda una relación DQO:N:P de 100:1.5:0.3 (Torres et al., 2005). El nitrógeno amoniacal se produce de forma natural por fermentaciones microbianas de productos orgánicos nitrogenados, por lo tanto a mayor degradación de materia orgánica se tiene una mayor concentración de nitrógeno amoniacal. Los sulfatos son un inhibidor del metabolismo metanogénico, desviando la reacción hacia la reducción de sulfato a sulfuro de hidrógeno (H2S). Cuando la concentración de sulfatos es alta, la producción de metano cae dramáticamente. Ello no se debe a ningún efecto tóxico de los sulfatos sobre las bacterias metanogénicas, sino simplemente a una competencia entre los dos grupos de bacterias por los mismos nutrientes. La mayor energía liberada en la reducción de los sulfatos favorece el predominio de las bacterias sulfato-reductoras (Martín, 1997). Tóxicos orgánicos Los detergentes provienen de residuos de lavado doméstico e industrial de ropa y otras operaciones de limpieza, están constituidos de compuestos orgánicos con propiedades tensoactivas en solución, por lo que también se les conoce como tensoactivos o surfactantes. Inhiben la actividad biológica y disminuyen la solubilidad del oxígeno en los lixiviados por lo que elevadas concentraciones afectarían a las poblaciones microbianas encargadas de llevar a cabo la degradación de la materia orgánica (APHA-AWWAWPCF, 1998). El fenol es un compuesto orgánico aromático tóxico, están presentes los fenoles en los lixiviados como resultado de procesos naturales de descomposición, ya que los compuestos fenólicos son un subproducto de la degradación microbiana de compuestos 36 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología lignocelulósicos (Avelar, 1994; Jiménez y Bayona, 2002), así como por desechos industriales; los dos usos principales del fenol en la industria son como intermediario en la producción de resinas fenólicas (polímeros sintéticos de fenol) y en la producción de bifenol A (una sustancia usada en la manufactura de nylon 6 y de otras fibras sintéticas), el fenol también se usa para matar bacterias y hongos, como desinfectante y en medicamentos. La exposición breve al fenol en el aire puede causar irritación de las vías respiratorias, dolor de cabeza y ardor en los ojos. El contacto de la piel con cantidades altas de fenol puede producir quemaduras, daño del hígado, orina de color oscuro, latido irregular del corazón y aún la muerte. Ingerir fenol concentrado produce quemaduras internas (ATSDR, 2006a). La anilina es un compuesto tóxico, es usada para fabricar una amplia variedad de productos como por ejemplo la espuma de poliuretano, productos químicos agrícolas, tintes y colorantes, antioxidantes, estabilizadores para la industria del caucho, herbicidas y barnices. El efecto principal de la anilina, por cualquier ruta de exposición, es una alteración de la sangre en la que el transporte de oxígeno a los tejidos está alterado. La presencia de elevadas concentraciones de fenoles y anilinas indica que posiblemente no se tenga en el relleno un control adecuado en cuanto a la entrada de desechos industriales con este tipo de compuestos (ATSDR, 2002). Tóxicos inorgánicos: metales pesados Una gran variedad de desechos que se depositan en los rellenos sanitarios contienen numerosos metales pesados, el proceso de acidificación resultante de la degradación biológica de los residuos provoca la migración de tóxicos de este tipo a los lixiviados. Dentro de los contaminantes tóxicos prioritarios enumerados por la organización mundial de la salud (OMS) y el Registro Internacional de Sustancias Potencialmente Tóxicas (IRPTC) se encuentran los metales (Hernández et al, 1999). A continuación se citan los que han sido cuantificados en el presente trabajo. Aluminio El aluminio puede encontrarse en residuos tales como envases de bebidas (latas), ollas y sartenes, techos y cubiertas de murallas exteriores de viviendas, láminas de metal, antiácidos, astringentes, aspirina con cubierta entérica, aditivos para alimentos y desodorantes (ATSDR, 2006b). 37 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología El aluminio es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre. La mayoría de los compuestos que contienen aluminio no son muy solubles en agua, a menos que el agua sea ácida (ATSDR, 2006b). La exposición de seres humanos al aluminio proviene de los alimentos y del agua para beber, así como de fármacos. Los compuestos de aluminio pueden afectar la absorción de otros elementos en el tubo digestivo y alterar la función intestinal. El aluminio compite con el metabolismo del calcio, o lo altera en varios sistemas, incluso el cerebro, provocando alteraciones en la función del sistema nervioso central, así como también inhibe la absorción de fluoruro y puede aminorar la de compuestos como el hierro. Se sospecha que una exposición a este metal produce la enfermedad de Alzheimer. No se ha demostrado que el aluminio produzca cáncer (Albert, 1997; Klaasen et al, 2001). Arsénico El arsénico puede encontrarse en preservantes de madera, vidrio, y productos electrónicos (Kaoser et al., 2000). Las fuentes de arsénico en el medio ambiente son tanto naturales (erupciones volcánicas) como antropogénicas. La movilidad y disponibilidad del arsénico en el medio ambiente depende de su estado de oxidación y de las propiedades del medio en el que se encuentra. En medios oxidantes predomina As V mientras que As III es la forma más abundante en ambientes reductores (Moreno, 2003). Las rutas de exposición de arsénico son la ingestión de alimentos, agua de bebida y la inhalación de partículas. La exposición crónica a arsénico causa cuadros tóxicos bien definidos conocidos con el nombre de enfermedad de pie negro caracterizados por la aparición de lesiones en la piel (hiperqueratosis) y lesiones vasculares, así también afecta el sistema nervioso central y el hígado. La exposición a dosis elevadas puede ser letal y sus efectos agudos consisten en fiebre, hepatomegalia, melanosis, arritmia cardiaca, neuropatía periférica, anemia y leucopenia (Moreno, 2003). El arsénico está clasificado en el grupo 1 se sustancias cancerigenas por la IARC (International Agency for Research on Cancer), los tipos de cáncer implicados son cáncer de piel, de pulmón, hemangiosarcoma hepático, linfoma, leucemia y canceres de la vejiga urinaria, riñón y nasofaringe (Moreno, 2003; ATSDR, 2005a). Cadmio Los residuos que contienen cadmio son: baterías níquel- cadmio, productos electrónicos, lavavajillas, lavarropas, pigmentos, vidrios, cerámicas, caucho, aceites usados y plásticos (Kaoser et al., 2000). 38 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología En medios reductores se forma sulfuro de cadmio muy insoluble que precipita acumulándose en los sedimentos. Las vías de exposición a cadmio son la ingestión y la inhalación. Tiene efectos tóxicos crónicos y agudos. Los efectos agudos más importantes corresponden a la inhalación de humos y materia particulada con cadmio, que produce neumonitis, edema pulmonar e incluso la muerte (ATSDR, 1999). Se concentra preferentemente en riñones e hígado, en los que se calcula que se encuentra entre un 50 y 75% de la carga corporal total de este metal. La exposición crónica causa distintos efectos tóxicos entre los que destacan las enfermedades obstructivas pulmonares crónicas, la degeneración de los túbulos renales, la hipertensión y las alteraciones óseas. El cadmio está clasificado como agente cancerigeno del grupo I por la IARC (Moreno, 2003). Cobre Residuos que contienen cobre: cables eléctricos, tuberías, cenizas de la quema de madera y aceite, equipo eléctrico y productos de bronce (Kaoser et al., 2000; Moreno, 2003). El cobre es un nutriente esencial ampliamente distribuido en la naturaleza. El cobre presente en el medio ambiente tiende a formar enlaces con los componentes sólidos de los suelos y sedimentos. Forma enlaces fuertes con la materia orgánica, tiende a asociarse a la fracción fina de sedimentos. En presencia de materia orgánica el cobre es prácticamente inmóvil en el terreno, el cobre apenas se incorpora al lixiviado de residuos orgánicos (Moreno, 2004). Los órganos donde se almacena la mayor parte del cobre en el cuerpo humano son el hígado y la medula ósea. La exposición aguda por ingestión a sales solubles de cobre pude producir necrosis hepática con resultado de muerte. La exposición crónica del cobre por ingestión de alimentos conservados en recipientes de este metal se ha asociado a la aparición de lesiones hepáticas en niños. De acuerdo a la EPA (Agencia de Protección al Ambiente) no existe evidencia de efectos cancerigenos del cobre (Moreno, 2003; ATSDR, 2004). Cromo El cromo puede encontrarse en productos electrónicos, preservantes de madera, fertilizadores fosfatados, vidrio, cerámica, pegamentos, fungicidas, productos cromados, tinturas y pigmentos (Kaoser et al., 2000; ATSDR, 2001a). El cromo (III) ocurre en forma natural en el ambiente y es un elemento nutritivo esencial. El cromo (VI) es producido generalmente por procesos industriales. Una vez que éste es 39 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología depositado en suelos o aguas superficiales, la mayor parte se encuentra en forma insoluble formando precipitados o adsorbido a la fracción sólida de los suelos y sedimentos. La movilidad del cromo es muy limitada y depende del contenido en arcillas del terreno. En medios reductores el cromo III puede formar complejos, lo que aumenta su solubilidad y movilidad. La complejación se ve facilitada en medios ácidos (ATSDR, 2001a; Moreno, 2003). El cromo trivalente es un nutriente esencial para todos los vertebrados. No se ha demostrado que el cromo trivalente posea efectos cancerígenos por ninguna ruta de administración. El cromo hexavalente cruza con facilidad las membranas celulares. Los efectos agudos más importantes de la ingestión de dosis altas de cromo hexavalente son las lesiones renales, en glomérulos y túbulos. La exposición dérmica y por inhalación de forma crónica conduce a la ulceración y perforación del tabique nasal, si como de otras regiones cutáneas expuestas (Moreno, 2003). El cromo VI está clasificado como agente cancerigeno del grupo 1 por la IARC cuando la exposición se produce por vía de inhalación. Se ha demostrado la asociación causal entre la exposición del cromo VI por inhalación y el cáncer de pulmón (Albert, 1997; Moreno, 2003) Hierro El hierro puede encontrarse en residuos tales como productos de acero (vehículos, tuberías, herramientas), motores, válvulas, engranajes, pinturas e imanes. El fierro es de los elementos más abundantes en la corteza terrestre y el metal más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. Es un elemento esencial, no obstante el fierro en exceso es tóxico. Es altamente corrosivo en el tracto gastrointestinal, así también el fierro reacciona con peróxido y produce radicales libres responsables del daño celular. El hígado es de los órganos más afectados por el hierro, sin embargo el corazón, riñones y los pulmones también pueden ser dañados (Spanierman, 2007). Manganeso Residuos que contienen manganeso: pilas, pesticidas, aditivos de gasolinas, artículos alimenticios (granos, cereales y té) (ATSDR, 2001b). El manganeso es un metal que ocurre naturalmente y que se encuentra en muchos tipos de rocas, es un elemento esencial poco abundante. La exposición a niveles excesivos de manganeso puede ocurrir al respirar aire y al tomar agua y comer alimentos. Exposiciones altas por meses y años de manganeso produce la enfermedad conocida 40 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología como manganismo. El manganismo ocurre debido a que demasiado manganeso daña una parte del cerebro que ayuda a controlar los movimientos. La exposición a altos niveles del metal también puede causar problemas respiratorios y alteración en la función sexual. No hay información disponible acerca del manganeso y cáncer en seres humanos (ATSDR, 2001b). Mercurio Residuos que contiene mercurio: Pilas, lámparas fluorescentes, termómetros, residuos de pintura, papel, pigmentos de tinta, plásticos, fungicidas, pesticidas, cosméticos, espejos, material para empastes dentales (Kaoser et al., 2000; Moreno, 2003). Las principales fuentes de mercurio elemental son los procesos naturales de volatilización del mercurio a partir de depósitos minerales y volcanes. Además de las distintas formas inorgánicas. El mercurio forma parte de compuestos orgánicos, entre los que destaca por su interés toxicológico y ambiental el metilmercurio. El proceso más importante en la distribución del mercurio en el medio ambiente es la adsorción de las formas no volátiles a los suelos y sedimentos. La adsorción se ve influida por el pH del medio y el contenido de materia orgánica. A pH inferior a 3 aumenta la volatilización del mercurio desde los suelos, mientras que a partir de un pH de 4 se adsorbe fuertemente a los materiales húmicos. El mercurio muestra una tendencia clara a la bioconcentración y a la magnificación tanto en la forma inorgánica como la orgánica (Dickson, 1980). La inhalación de concentraciones elevadas de mercurio elemental puede provocar bronquitis y neumonitis aguda que puede causar la muerte. La exposición crónica, sin embargo, tiene sus efectos tóxicos fundamentales en el sistema nervioso central. Los síntomas de intoxicación crónica por mercurio incluyen temblores, taquicardia, gingivitis, cambios en la personalidad, eretismo, pérdida de memoria, depresión severa, delirios y alucinaciones. También se han descrito casos de afección renal causados por la exposición crónica al mercurio elemental. La forma inorgánica de mercurio divalente que se utilizaba como desinfectante, por ingestión produce ulceración corrosiva del sistema digestivo e insuficiencia renal. En cuanto a la forma orgánica, los efectos tóxicos del metil mecurio son neurológicos y también teratogénicos (Albert, 1997; Moreno, 2003). Los compuestos de metil mercurio se encuentran clasificados en le grupo 2B, posiblemente cancerígenos para el hombre por la IARC, mientras que el mercurio elemental y los compuestos de mercurio inorgánico están clasificados en el grupo 3, es decir no son clasificables en cuanto a su actividad cancerígena (Moreno, 2003). 41 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Níquel El níquel puede encontrarse en baterías, pesticidas fosforados, cerámica, productos de acero inoxidable y magnetos, monedas y joyas (ATSDR, 2005; Kaoser et al., 2000). Es un elemento relativamente abundante en la naturaleza. El níquel se adsorbe a suelos y sedimentos. En condiciones anaerobias se forma sulfuro de níquel insoluble. No se han medido aumentos en la concentración de níquel en las aguas subterráneas bajo terrenos ricos en níquel (ATSDR, 2005b). La población general está expuesta a níquel principalmente por contacto cutáneo con productos fabricados con aleaciones de níquel. Los efectos agudos de la ingestión de compuestos de níquel son la irritación intestinal, convulsiones y asfixia. La inhalación aguda causa irritación pulmonar, asma, fibrosis pulmonar, y edema pulmonar. La dermatitis de contacto es el efecto tóxico más habitual (Moreno, 2003). Los compuestos de níquel están clasificados por la IARC en el grupo I de agentes cancerígenos, se ha asociado a la aparición de cáncer del sistema respiratorio, mientras que el níquel metálico se encuentra clasificado en el grupo 2B, posible cancerígeno para personas (Moreno, 2003; ATSDR, 2005b). Plomo Residuos que contienen plomo: pinturas de plomo, baterías de automóviles, fertilizantes, cal, materiales de fontanería, equipos electrónicos, vidrios, cerámicas, plásticos, aceites usados y productos con soldaduras de plomo, aditivos de gasolina (ATSDR, 2005c; Kaoser et al., 2000; Moreno 2003). Es un metal muy distribuido en la naturaleza. El plomo no se lixivia fácilmente hacia las capas profundas del subsuelo y hacia el agua subterránea excepto en medios muy ácidos. En medios reductores se forma sulfuro de plomo muy insoluble. En presencia de materia orgánica disuelta o de acido acético el plomo puede formar complejos solubles. El plomo se adsorbe fuertemente a los suelos y sedimentos (Moreno, 2003). Las principales vías de entrada de plomo a un organismo son: inhalatoria, cutánea y digestiva. La intoxicación aguda por plomo no es muy frecuente y tiene lugar por ingestión de compuestos de plomo o inhalación de vapores. Los síntomas de intoxicación aguda son sequedad de boca, gusto metálico, nauseas, dolores abdominales y vómitos. Los efectos agudos sobre el sistema nervioso central consisten en parestesia, dolor y debilidad muscular. Los efectos de la intoxicación crónica por plomo se pueden agrupar en las siguientes categorías: gastreointestinales, neuromusculares, sistema nervioso central, hematológicos, renales y reproductivos (teratogénico) (Albert, 1997; Moreno, 42 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 2003). El plomo y sus compuestos están clasificados por la IARC en el grupo 2B de agentes cancerígenos, posiblemente cancerígenos para el hombre (Moreno, 2003; ATSDR, 2005c). Zinc El zinc puede encontrarse en pilas, baterías eléctricas, productos de latón y bronce, productos de acero galvanizado, fertilizantes, pesticidas, lámparas fluorescentes, pantallas de televisión y de rayos X (Kaoser et al., 2000; Moreno, 2003; ATSDR, 2005d). El zinc es nutriente esencial para el desarrollo y funcionamiento del sistema nervioso y es necesario en el metabolismo de la vitamina A. Se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza. En el suelo y agua el zinc tiende a absorberse a la fracción sólida, especialmente a la materia orgánica. También forma complejos con la materia orgánica disuelta como los ácidos húmicos. El zinc puede incorporarse a los lixiviados a pH bajos y desplazarse hacia las aguas subterráneas fundamentalmente en medios ácidos (Moreno, 2003). La exposición aguda por ingestión a zinc es poco común, si bien se han dado casos de molestias gastrointestinales y diarrea causadas por bebidas almacenadas en latas galvanizadas. No se han descrito efectos adversos sobre el hígado y el riñón, ni efectos hematológicos. El efecto tóxico más importante del zinc es fiebre alta, escalofríos, fatiga, dolores musculares y torácicos y a veces confusión mental, alucinaciones y convulsiones por la inhalación profesional de humos desprendidos en el calentamiento de zinc a altas temperaturas. No hay evidencia de ser cancerigeno (Moreno, 2003; ATSDR, 2005d). Determinaciones microbiológicas Los estudios microbiológicos sirven para descubrir focos de dispersión de microorganismos con importancia para la salud pública, para lo cual se realizaron las siguientes determinaciones: Mesofílicos aerobios y anaerobios. Estas bacterias crecen en un rango de temperatura de 10 a 45°C, la mayoría de los microorganismos son mesofílicos, incluidos los patógenos, por lo que, su cuantificación proporciona una estimación de la población bacteriana total que crece en dicho rango de temperatura. La determinación fue realizada mediante la técnica de vaciado en placa de acuerdo a los procedimientos del Standard Methods (APHA-AWWA-WPCF, 1998), para lo cual, las 43 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología muestras se diluyeron en amortiguador de fosfatos pH 7.4; para los mesofílicos aerobios se utilizó agar métodos estándar y para los anaerobios, agar infusión cerebro corazón (BHI) y se incubaron 24-48 horas a 35°C en aerobiosis (para mesofílicos aerobios) y anaerobiosis (para mesofílicos anaerobios). Coliformes totales y fecales. La presencia y extensión de la contaminación fecal es un factor importante en la determinación de la calidad de un cuerpo de agua. El análisis de muestras de agua para determinar la presencia de miembros del grupo coliforme, que habitan normalmente en el intestino del hombre y otros animales de sangre caliente, da una indicación sensible de dicho tipo de contaminación, por lo que pueden emplearse para estimar el grado de contaminación fecal (NMX-AA-42). La determinación se realizó de acuerdo a la técnica del número más probable (NMP), en una serie de tres diluciones; esta técnica proporciona una estimación estadística de la densidad microbiana presente con base a que la probabilidad de obtener tubos con crecimiento positivo. La determinación se realizó de acuerdo a la metodología establecida en el Standard Methods (APHA-AWWA-WPCF, 1998) y en la Norma Mexicana NMX-AA-42. Bacterias patógenas en medios selectivos. Se llevó a cabo la cuantificación de bacterias patógenas de mayor importancia para la salud humana, utilizando varios medios selectivos; dichos medios contienen sustancias que permiten el aislamiento y recuperación de algún microorganismo patógeno determinado e inhiben la reproducción de otros. La determinación se llevó a cabo de acuerdo a Buchanan y Gibbons, 1974; Cullimore, 2000; De la Maza, 2004; Dexler, 2003; Díaz, 2002; Isenberg, 1998 y Leboffe, 1999. Las muestras fueron diluidas en amortiguador de fosfatos pH 7.4; el cultivo de bacterias patógenas fue realizado por la técnica de plaqueo y se incubaron a 37°C en aerobiosis y anaerobiosis. Los agares utilizados fueron: • Agar Mac Conkey, agar Salmonella-Shigella, y agar verde brillante: para la determinación de bacterias enteropatógenas. • Agar sangre: para la determinación de patógenos hemolíticos. • Agar chocolate: para la determinación de patógenos respiratorios. Identificación de bacterias. La identificación se realizó usando pruebas bioquímicas por medio de galerías API 20 E para las enterobacterias, y API 20 NE para las bacterias no entéricas. El análisis de los perfiles bioquímicos se realizó con el programa Apilab Plus (Biomériéux 2001) que consiste en una base de datos para identificar bacterias. Identificación de Actinobacillus pleuropneumoniae. Las muestras se sembraron en agar sangre con cepa de Staphylococcus aureus, posteriormente fueron incubadas a 37ºC 44 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología por 24 horas en aerobiosis. Las colonias que presentaron satelitismo, beta hemólisis y brillantes, se consideraron colonias sospechosas (Williams et al, 2000). A estas colonias sospechosas se les identificó mediante PCR (reacción en cadena de la polimerasa) basado en el gen apxIV. La toxina ApxIV es codificada por el gen apx IVA, el cual es específico para las especies A. pleuropneumoniae y no ha sido encontrada en otras especies de Actinobacillus. Por lo que, se realizó un PCR anidado con el lisado de la bacteria sospechosa aislada y se llevó a cabo la electroforesis en gel de agarosa al 1.6% de los productos obtenidos con los iniciadores (primers) específicos para la amplificación del gen apx IVA de 377 pares de bases. 5.1.2 POZOS DE AGUA Se tomaron muestras de los pozos de agua a 10 km a la redonda y de un bordo de agua aledaño al relleno Sanitario “San Nicolás. Los pozos estudiados fueron seleccionados de acuerdo con las indicaciones de la Dirección de Ecología y Salud del Municipio de Aguascalientes. La toma y preservación de las muestras se llevó a cabo de acuerdo con los procedimientos establecidos en el Standard Methods (APHA-AWWA-WPCF, 1998). En el Cuadro 8 se muestran las coordenadas así como la distancia de los pozos al relleno sanitario “San Nicolás” Cuadro 8. Localización de los pozos de agua aledaños al relleno sanitario “San Nicolás” Coordenadas Distancia al relleno sanitario “San Nicolás” Pozo Nombre 1 San Nicolás N W 21° 58’ 16.0’’ 102° 13’ 10.4’’ 1.0 km 2 Lázaro Cárdenas N W 21° 59’ 32.4’’ 102° 11’ 45.7’’ 3.1 km 3 El Futuro N W 21° 59’ 42.2’’ 102° 09’ 53.8’’ 5.6 km 4 El Refugio N W 21° 59’ 12.6’’ 102° 09’ 03.6’’ 6.5 km 5 San Antonio de los Pedrosa N W 21° 57’ 14.6’’ 102° 10’ 57.2’’ 3.3 km 6 Los Cocuyos N W 21° 57’ 23.3’’ 102° 13’ 16.1’’ 1.6 km 7 Bordo de agua N W 21° 57’ 50.0’’ 102° 12’ 45.9’’ 150 m 45 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Pozo 3 Pozo 2 Pozo 4 Pozo 1 Pozo 6 Relleno sanitario “San Nicolás” Bordo de agua Pozo 5 Fuente: Google Earth, 2007 Figura 10. Ubicación de los pozos de agua aledaños al relleno sanitario “San Nicolás” Con la finalidad de establecer si el relleno sanitario “San Nicolás” representa un problema ambiental, es necesario estudiar la posible migración de contaminantes al acuífero subyacente, determinando en los pozos de agua los diferentes parámetros físico químicos (pH, conductividad, temperatura, oxígeno disuelto, DQO, fósforo total, nitrógeno total, nitrógeno amoniacal, sulfatos, sólidos, fenoles, anilinas y detergentes medidos como SAAM), metales pesados (Al, As, Cd, Cu, Cr, Fe, Mn, Hg, Ni, Pb y Zn) y bacterias patógenas. 5.2 TÉCNICAS EMPLEADAS En el Cuadro 9 se indican las técnicas analíticas empleadas en los análisis de los lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” y agua de pozos circunvecinos al relleno sanitarios “San Nicolás”. Las determinaciones analíticas se llevaron a cabo de acuerdo con los criterios establecidos por los métodos estandarizados (APHAWPCF 1998), con excepción de la anilina, la cual se determinó de acuerdo con la técnica espectrofotométrica de Hess (1993). 46 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 9. Técnicas analíticas empleadas Parámetros Límite de detección (µ µg/L) Método analítico (APHA-WPCF 1998) Parámetros de campo pH Conductividad Temperatura 0.1 UpH 0.1 µ S/cm 0.1 °C Potencial Redox Oxígeno Disuelto 4500. Electrométrico. EC10 2510. Electrométrico. CO150 2550. Electrométrico. EC10 2580. Electrométrico. EC10 4500. Electrométrico. DO175 Equipo Hach modelo Equipo Hach modelo Equipo Hach modelo Equipo Hach modelo Equipo Hach modelo Contaminantes orgánicos DQO 200 5520. Reflujo cerrado DBO5 500 5210. Prueba de los cinco días Grasas y aceites 500 5520. Extracción Soxhlet Sólidos Totales Totales 100 2540 Secado a 103-105°C Sólidos Totales en Suspensión 100 2540 Secado a 103-105°C Sólidos Fijos y Volátiles 100 2540 Incinerado a 550°C 60 4500-P Digestión a presión Sólidos Nutrimentos inorgánicos Fósforo total Nitrógeno total Nitrógeno amoniacal Sulfatos 2000 20 4500-N MicroKjeldahl 4500-NH3 B, 4500-NH3 C 4500-SO4 47 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Parámetros Límite de detección (µ µg/L) Método analítico APHA-WPCF 1998 Tóxicos orgánicos Detergentes (SAAM) 50 5540. Surfactantes aniónicos como SAAM Fenoles 1.0 5530. 4-aminoantipirina con extracción usando cloroformo. Tóxicos inorgánicos: metales pesados* Aluminio 130 Arsénico 0.30 Cadmio 0.05 Cobre 23 Cromo 14 Hierro 25 Manganeso 12 Mercurio 0.30 Níquel Plomo Zinc 1.5 5 3500-Al. Espectrofotometría de absorción atómica: Flama 3500-As. Espectrofotometría de absorción atómica: Generador de hidruros 3500-Cd. Espectrofotometría de absorción atómica: Flama 3500-Cu. Espectrofotometría de absorción atómica: Flama 3500-Cr. Espectrofotometría de absorción atómica: Flama 3500-Fe. Espectrofotometría de absorción atómica: Flama 3500-Mn. Espectrofotometría de absorción atómica: Flama 3500-Hg. Espectrofotometría de absorción atómica: Vapor frío 3500-Ni. Espectrofotometría de absorción atómica: Flama 3500-Pb. Espectrofotometría de absorción atómica: Flama 3500-Zn. Espectrofotometría de absorción atómica: Flama *Para la determinación de los metales se utilizó un espectrofotómetro de absorción atómica AAnalyst 100 marca Perkin Elmer, empleando los controles de calidad usuales para metales: determinaciones por triplicado, duplicados al azar (coeficientes de variación menores al 15%), muestras fortificadas al azar (porcentajes de recuperación entre 85 a 115%). En el Cuadro 10 se indican las técnicas utilizadas para las determinaciones microbiológicas de los lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”, y del agua de pozos circunvecinos al relleno sanitarios “San Nicolás”. 48 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 10. Técnicas microbiológicas empleadas Determinación Método Mesofílicos Aerobios Método 9215. Vaciado en placa, APHA-WPCF 1998 Mesofílicos Anaerobios Método 9215. Vaciado en placa, APHA-WPCF 1998 Coliformes totales y fecales NMX-AA-42-1987. Método 9221 C, APHA-WPCF 1998 Cultivo de bacterias en medios selectivos Buchanan y Gibbons, 1974; Cullimore, 2000; De la Maza, 2004; Dexler, 2003; Díaz, 2002; Isenberg, 1998; Leboffe, 1999 Identificación de Actinobacillus pleuropneumoniae Frey, 2003 49 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología VI. RESULTADOS 6.1 LIXIVIADOS. TEMPORADA DE ESTIAJE El primer muestreo de lixiviados se llevó a cabo en el mes de marzo del 2005. Las muestras en el relleno sanitario “San Nicolás” fueron colectadas del tanque de recepción de lixiviados. En el relleno sanitario “Las Cumbres” se tomaron muestras de dos pozos disponibles denominados “San Agustín” y “Casas”. Determinaciones analíticas 6.1.1 Parámetros de campo En el Cuadro 11 se muestran los valores de los parámetros de campo medidos en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y “Las Cumbres” en los sitios de muestreo; estos parámetros fueron: pH, conductividad, temperatura, oxígeno disuelto y potencial redox. El pH de los lixiviados se encontró entre 7.79 (en el lixiviado “San Nicolás”) y 8.13 (en el lixiviado del pozo San Agustín en “Las Cumbres”), tendiendo más a la alcalinidad. Los valores de conductividad estuvieron en el intervalo de 12.9 mS/cm (en el lixiviado de “San Nicolás”) a 32.1 mS/cm (en el lixiviado del pozo San Agustín en “Las Cumbres”); estos valores de conductividad son altos, lo que sugiere una elevada concentración de minerales en los lixiviados. La temperatura en el lixiviado del relleno “San Nicolás” fue de 18°C, en los lixiviados del relleno “Las Cumbres” se registró entre 35.2°C y 36.9°C, esta diferencia de temperatura entre los lixiviados de los dos rellenos se debe a que los lixiviados de “San Nicolás” se tomaron del tanque de almacenamiento, el cual se encuentra al medio ambiente y los lixiviados de “Las Cumbres” se tomaron de los pozos a varios metros por debajo de la superficie del relleno. Los valores del oxígeno disuelto fueron bajos, entre 0.24 mg/l (en el lixiviado del pozo San Agustín en “Las Cumbres”) y 0.34 (en el lixiviado “San Nicolás”), lo que indica una elevada contaminación orgánica en ambos lixiviados. El valor del potencial redox en “San Nicolás” fue negativo (-249.8 mV) y en los lixiviados de “Las Cumbres” fue de 2.8 mV en el pozo San Agustín y 196.8 mV en el pozo Casas. La metanogénesis se favorece a partir de -200 mV, por lo que se pudo observar que en el relleno sanitario “San Nicolás” se tuvieron condiciones anaerobias favorables para este proceso, mientras que los lixiviados del relleno “Las Cumbres”, los valores positivos del potencial redox indican condiciones oxidantes. 50 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 11. Parámetros de campo en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”: Estiaje Relleno Sanitario Ubicación San Nicolás Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín Cumbres Cumbres Pozo Casas (°C) Oxígeno Disuelto (mg/l) Potencial redox (mV) 12.9 18.00 0.34 -249.8 8.13 32.1 35.20 0.24 2.8 7.98 18.6 36.90 0.30 196.8 Conductividad (mS/cm) Temp. 7.79 pH 6.1.2 Contaminantes orgánicos Los valores de los contaminantes orgánicos medidos como DQO y DBO5 se muestran en la Figura 11. La mayor concentración de DQO se presentó en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario de “Las Cumbres” con un valor de 19380 mg/l y la concentración menor fue de 9200 mg/l en el pozo Casas del relleno sanitario Cumbres. En cuanto a la materia orgánica fácil y rápidamente biodegradable representada por la DBO5, la mayor concentración (4765 mg/l) se obtuvo en el lixiviado del relleno sanitario San Nicolás, y la concentración menor, 964 mg/l en el lixiviado del pozo Casas en “Las Cumbres”. DQO DBO 20000 19380 18000 16000 [mg/l] 14000 12000 10845 9200 10000 8000 6000 4765 4000 1465 2000 964 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 11. Concentración de DQO y DBO en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”: Estiaje 51 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología La concentración de grasas y aceites en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” fue de 18 mg/l, no se llevó a cabo la determinación de esta técnica en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”. 6.1.3 Sólidos En la Figura 12 se muestran los resultados de los sólidos totales totales, sólidos totales volátiles y sólidos totales fijos en los lixiviados. Las concentraciones de sólidos totales totales medidas en los lixiviados estuvieron en el intervalo de 10390 mg/l (en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás”) a 20115 mg/l (en el pozo San Agustín del relleno sanitario “Las Cumbres”). La concentración mínima de los sólidos totales volátiles fue de 4150 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y la concentración máxima de 6815 mg/l se obtuvo en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Se obtuvieron concentraciones de sólidos totales fijos de 6240 mg/l como mínimo en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y 13300 mg/l como máximo en el lixiviado del Pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. STT STV STF 24000 20115 20000 [mg/l] 16000 12000 13300 14085 10390 9450 6815 8000 6240 4635 4150 4000 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 12. Concentración de STT, STV y STF en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” 52 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Los sólidos suspendidos totales, sólidos suspendidos volátiles y sólidos suspendidos fijos en los lixiviados, se presentan en la Figura 13. La concentración menor de sólidos suspendidos totales fue de 213 mg/l en el lixiviado del pozo Casas del relleno sanitario “Las Cumbres” y la mayor fue de 1210 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás”. En cuanto a los sólidos suspendidos volátiles, el valor mínimo, 93 mg/l se obtuvo en el pozo Casas del relleno sanitario “Las Cumbres”, y el máximo, 695 mg/l, en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás”. La concentración mínima de sólidos suspendidos fijos fue de 120 mg/l en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” y la concentración máxima de 515 mg/l se presentó en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás”. SST SSV SSF 1400 1210 1200 [mg/l] 1000 800 695 670 515 600 440 400 230 200 213 93 120 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 13. Concentración de SST, SSV y SSF en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” 6.1.4 Nutrimentos inorgánicos Los resultados de las concentraciones de nitrógeno total y amoniacal en lixiviados se observan en la Figura 14. Se registraron concentraciones de nitrógeno total de 2400 mg/l como valor mínimo en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y 9500 mg/l como valor máximo en los lixiviados del pozo Casas del relleno sanitario “Las Cumbres”. La concentración mínima de nitrógeno amoniacal fue de 550 mg/l en el relleno sanitario “San Nicolás” y la máxima fue de 3300 mg/l en el lixiviado del pozo San Agustín del relleno sanitario “Las Cumbres”. 53 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología N-total 10000 N-NH3 9500 9300 8000 [mg/l] 6000 3300 4000 2560 2400 2000 550 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 14. Concentración de N-total y N-NH3 en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” En la Figura 15 se muestran las concentraciones de fósforo total en lixiviados. La concentración mínima de fósforo total fue de 16 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y la máxima de 76 mg/l se obtuvo en el pozo San Agustín del relleno “Las Cumbres”. P-total 76 80 70 60 50 [mg/l] 50 40 30 20 16 10 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 15. Concentración de P-total en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” 54 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 6.1.5 Tóxicos orgánicos Los resultados de los tóxicos orgánicos: anilinas y fenoles, se muestran en las Figuras 16 y 17 respectivamente. En cuanto a las concentraciones de anilinas, la menor fue de 207.2 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y la mayor de 1325.13 mg/l se obtuvo en el lixiviado del pozo de San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Anilinas 1400 1325.13 1200 1000 [mg/l] 800 581.19 600 400 207.20 200 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 16. Concentración de anilinas en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Fenoles 14 12.97 12 [mg/l] 10 8 6 4 2 2.58 1.80 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 17. Concentración de fenoles en lixiviados de los rellenos sanitario “San Nicolás” y “Las Cumbres” 55 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Las concentraciones de fenoles tuvieron como valor mínimo 1.8 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y 12.97 mg/l como máximo en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. 6.1.6 Tóxicos inorgánicos En los cuadros 12 A y 12 B se presentan las concentraciones de los metales pesados obtenidas de los lixiviados: aluminio, arsénico, cadmio, cobre, cromo, fierro, manganeso, mercurio, níquel, plomo y zinc. Para aluminio se tuvo un valor mínimo de 2.93 mg/l en el lixiviado del pozo Casas del relleno sanitario “Las Cumbres” y un valor máximo de 1795.69 mg/l en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Se obtuvieron concentraciones de arsénico de 0.0108 mg/l como mínimo en el lixiviado del pozo Casas del relleno sanitario “Las Cumbres” y 0.7034 mg/l como máximo en el lixiviado del Pozo San Agustín en el mismo relleno sanitario. Las concentraciones de cadmio fueron 0.02 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” como valor mínimo y 1.04 mg/l en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” como máximo. La concentración mínima de cobre fue de 0.31 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y la concentración máxima de 2.54 mg/l en el lixiviado del pozo San Agustín del relleno sanitario “Las Cumbres”. La menor concentración de cromo fue de 0.09 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y la mayor concentración de 2.08 mg/l se presentó en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Para hierro, la concentración mínima se localizó en el lixiviado del pozo Casas del relleno sanitario “Las Cumbres” con un valor de 6.08 mg/l y la concentración máxima de 972.06 mg/l se presentó en el lixiviado del pozo San Agustín en dicho relleno. Cuadro 12 A. Metales pesados en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario San Nicolás Cumbres Cumbres Ubicación Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín Pozo Casas Al (mg/l) As (mg/l) Cd (mg/l) Cu (mg/l) Cr (mg/l) Fe (mg/l) 9.27 0.0109 0.02 0.31 0.09 27.29 1 795.69 0.7034 0.12 2.54 2.08 972.06 2.93 0.0108 1.04 2.28 1.74 6.08 56 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Se obtuvieron concentraciones de manganeso de 0.48 mg/l como mínimo en el lixiviado del pozo Casas del relleno sanitario “Las Cumbres” y 13.8 mg/l como máximo en el lixiviado del Pozo San Agustín en el mismo relleno sanitario. Las concentraciones de mercurio tuvieron como valor mínimo 0.0005 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y 0.0137 mg/l como máximo en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. En lo que respecta a níquel, la concentración mínima fue de 0.3 mg/l en el pozo Casa del relleno sanitario “Las Cumbres” y la concentración máxima fue de 1.74 mg/l en el lixiviado del pozo San Agustín en dicho relleno. Para plomo el valor mínimo se presentó en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” con una concentración de 0.1 mg/l y el máximo fue de 2.74 mg/l en el lixiviado del pozo San Agustín en el mismo relleno. Las concentraciones de zinc tuvieron como valor mínimo 0.37 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y 5.18 mg/l como máximo en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Cuadro 12 B. Metales pesados en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario San Nicolás Cumbres Cumbres Ubicación Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín Pozo Casas Mn (mg/l) Hg (mg/l) Ni (mg/l) Pb (mg/l) Zn (mg/l) 1.48 0.0005 0.360 0.16 0.37 13.80 0.0137 1.740 2.74 5.18 0.48 0.0007 0.300 0.10 0.52 6.1.7 Estabilización de la materia orgánica y balance de nutrimentos Las relaciones DBO5/DQO, STF/STT, STV/STT, N-NH3/NT, DBO5/N-NH3, se calcularon en los lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” para determinar el grado de estabilización de la materia orgánica en ambos rellenos, las cuales se muestran en la Figura 18. Se puede observar con la relación DBO5/DQO que en los lixiviados del relleno “San Nicolás” el 44% de la materia orgánica total es fácilmente biodegradable a diferencia del relleno “Las Cumbres” donde el porcentaje fue entre de 8 y 10% en los pozos San Agustín y Casas respectivamente. 57 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología La relación STF/STT mostró que en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” el 60% de los sólidos totales son compuestos inorgánicos, en el relleno sanitario “Las Cumbres” fue de 66% (pozo San Agustín) y 67% (pozo Casas). La relación STV/STT indicó que en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” el 40% de los sólidos totales son compuestos orgánicos, en el relleno sanitario “Las Cumbres” el valor fue de 34% (pozo San Agustín) y 33% (pozo Casas). Con la relación N-NH3/N-total se puede deducir que en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” el 23% del nitrógeno total es nitrógeno amoniacal, en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” es el 35% y 26% en los pozos San Agustín y Casas respectivamente. Por último la relación DBO5/ N-NH3 reveló que en el relleno sanitario “San Nicolás” se tiene una mayor concentración de materia orgánica en los lixiviados respecto a la concentración de nitrógeno amoniacal (8.66 veces más), lo contrario pasa en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” ya que los valores de esta relación fueron menor a 1 (0.44 en el pozo San Agustín y 0.38 en el pozo Casas), lo que significa que la concentración de materia orgánica es menor que la concentración de nitrógeno amoniacal. 8.66 9 8 7 1.0 0.9 0.8 0.67 0.66 0.7 0.60 0.6 0.5 0.44 0.40 0.4 0.34 0.33 0.3 0.23 0.2 0.1 0.08 0.44 0.38 0.35 0.26 0.10 0.0 DBO5/DQO STF/STT STV/STT N-NH3/NTotal DBO5/N-NH3 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 18. Estabilización de la materia orgánica en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” 58 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología El balance de nutrimentos en los lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” se realizó mediante las relaciones N-total/DQO y P-total/DQO, los resultados se presentan en el Cuadro 13. Cuadro 13. Balance de nutrimentos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario San Nicolás Cumbres Ubicación N-total/DQO P-total/DQO 0.22 0.001 0.48 0.004 1.03 0.005 Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín Cumbres Pozo Casas Determinaciones microbiológicas 6.1.8 Coliformes totales y coliformes fecales Los resultados de la concentración de coliformes totales y coliformes fecales en lixiviados se muestran en las Figura 19. Coliformes Totales 140000 Coliformes Fecales 140000 120000 91000 NMP/100ml 100000 80000 60000 30000 40000 20000 ND ND ND 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" ND= No detectado Figura 19. Concentración de coliformes totales y coliformes fecales en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” 59 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología No se detectó la presencia de coliformes totales en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres”, sin embargo la concentración máxima se registró en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” con un valor de 14 x 104 NMP/100 ml. No se encontraron coliformes fecales en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”, no obstante la concentración de coliformes fecales en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” fue de 3x104 NMP/100 ml. 6.1.9 Mesofílicos aerobios y anaerobios En las Figuras 20 y 21 se presentan los resultados de las concentraciones de mesofílicos aerobios y mesofílicos anaerobios en lixiviados. La concentración menor de mesofílicos aerobios y anaerobios se obtuvo en el pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” con un valor de 650 UFC/ml y 306 UFC/ml respectivamente, y la concentración mayor se encontró en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” con un valor de 6.6x104 UFC/ml para mesofílicos aerobios y 1.061x105 UFC/ml para mesofílicos anaerobios. Mesofílicos aerobios Mesofílicos anaerobios 120000 106100 100000 UFC/ml 80000 66000 60000 40000 20000 0 San Nicolás Figura 20. Concentración de mesofílicos aerobios y anaerobios en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” 60 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Mesofílicos aerobios Mesofílicos anaerobios 7000 5800 6000 UFC/ml 5000 4000 3700 3000 2000 650 1000 306 0 Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 21. Concentración de mesofílicos aerobios y anaerobios en lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” 6.1.10 Bacterias patógenas en medios selectivos La concentración de las bacterias en medios selectivos se muestran en los Cuadros 14 A, 14 B y 14 C. En agar verde brillante (Cuadro 14 A), la menor concentración de bacterias se presentó en los lixiviados del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres”, con un valor de 320 UFC/ml para las bacterias aerobias y 330 UFC/ml para las anaerobias, y la concentración mayor se registró en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” con un valor de 7.2x 104 UFC/ml para las bacterias aerobias y 6x104 UFC/ml para las anaerobias. Cuadro 14 A. Concentración de bacterias en medios selectivos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario San Nicolás Cumbres Cumbres Ubicación Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín Pozo Casas Agar Verde Brillante (UFC/ml) Aerobias Anaerobias 7.2x10 4 6x10 4 9 200 7 300 320 330 En agar Mac Conckey (Cuadro 14 B) la concentración mínima de bacterias aerobias y anaerobias fue de 350 UFC/ml y 190 UFC/ml respectivamente, en el lixiviado del pozo Casas 61 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología en el relleno sanitario “Las Cumbres”, y la concentración máxima fue de 6.8x105 UFC/ml para las bacterias aerobias y 6.5x105 para las anaerobias en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás”. La concentración mínima de las bacterias que crecieron en el agar Shigella-Salmonella (Cuadro 14 B) se registraron en el lixiviado del pozo Casas de San Agustín, con un valor de 220 UFC/ml para las bacterias aerobias y anaerobias, y la concentración máxima de 5.7x104 UFC/ml para las bacterias aerobias y 4.3x104 UFC/ml para las anaerobias se presentó en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás”. Cuadro 14 B. Concentración de bacterias en medios selectivos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario San Nicolás Cumbres Cumbres Ubicación Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín Pozo Casas Agar Mac Conckey (UFC/ml) Aerobias Anaerobias 5 5 Agar Shigella-Salmonella (UFC/ml) Aerobias Anaerobias 5.7x10 4 6.8x10 6.5x10 4.3x10 5 000 5 100 1 400 700 350 190 220 220 4 En agar sangre (Cuadro 14 C) el valor mínimo de bacterias aerobias y anaerobias fue de 4360 UFC/ml y 3680 UFC/ml respectivamente, en el lixiviado del pozo Casas del relleno sanitario “Las Cumbres”, y el valor máximo fue de 1.62x106 UFC/ml y 1.31x106 UFC/ml para las bacterias aerobias y anaerobias en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás”. En agar chocolate (Cuadro 14 C) la concentración mínima de bacterias aerobias fue de 1820 UFC/ml para las bacteria aerobias y 1030 UFC/ml para las bacterias anaerobias en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres”, y la concentración máxima se encontró en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” con un valor de 7.96x105 UFC/ml para las bacterias aerobias y 6.62x105 UFC/ml para las bacterias anaerobias. 62 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 14 C. Concentración de bacterias en medios selectivos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Agar Sangre (UFC/ml) Aerobias Anaerobias Agar Chocolate (UFC/ml) Aerobias Anaerobias Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín 1.62x106 1.31x106 7.96x105 6.62x105 5 000 5 500 6 800 6 100 Pozo Casas 4 360 3 680 1 820 1 030 Relleno Sanitario San Nicolás Cumbres Ubicación Cumbres 6.1.11 Bacterias identificadas En el Cuadro 15 se enlistan las bacterias identificadas en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” presentaron colonias sospechosas de Actinobacillus pleuropneumoniae, por lo cual se realizó la identificación mediante PCR. El gel de agarosa al 1.6% se muestra en la Figura 22. Cuadro 15. Identificación de bacterias en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario Ubicación Bacterias identificadas San Nicolás Tanque de almacenamiento Aeromona hydrophila Citrobacter braakii Citrobacter freundii Enterobacter amnigenus Enterobacter cloacae Escherichia coli Hafnia Alvei Proteus miriabilis Pseudomona putida Cumbres Pozo San Agustín Pseudomona aeruginosa Cumbres Pozo Casas Actinobacillus pleuropneumoniae Enterobacter cloacae 63 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 1 3 2 4 5 6 7 8 1018 pb 506 pb ~ 380 pb Gen Apx IV amplificado por PCR del control (+) Gen Apx IV amplificado por PCR de muestras de lixiviados “Cumbres” Figura 22. Identificación de Actinobacillus pleuropneumoniae (Ap) a través de PCR anidado empleando la toxina Apx IV (Frey, 2003). 1. Marcadores de tamaño molecular. 2 Ap biotipo 1, serotipo 1. 3,4. Ap aislados de muestras de lixiviados del Relleno Cumbres. 5-8 cepas aisladas de lesiones de pleuroneumonía crónica. Todas las cepas aisladas crecieron en ausencia de NAD. 6.2 LIXIVIADOS. TEMPORADA POSTERIOR A LAS LLUVIAS El segundo muestreo de lixiviados se llevó a cabo en el mes de septiembre del 2005 se tomaron muestras de los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y del relleno sanitario “Las Cumbres”. Determinaciones analíticas 6.2.1 Parámetros de campo En el Cuadro 16 se presentan los valores de los parámetros de campo medidos durante el segundo muestreo en los lixiviados; estos parámetros fueron: pH, conductividad, temperatura, oxígeno disuelto y potencial redox. El valor mínimo de pH se encontró en el lixiviado del pozo Casas del relleno sanitario “Las Cumbres” con un valor de 7.82 y el máximo fue de 7.90 en el lixiviado del pozo San Agustín en el mismo relleno sanitario. 64 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología La conductividad mínima de 27.4 mS/cm se registró en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y la máxima de 45.6 mS/cm se obtuvo del lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. La temperatura medida en los lixiviados tuvo como valor mínimo 24.9 °C en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y como valor máximo 39°C en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. La concentración de oxígeno disuelto mínima fue de 0.1 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y la concentración máxima fue de 0.16 mg/l en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Se obtuvieron valores del potencial redox de 227.8 mV como mínimo en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y -29.9 mV como máximo en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Cuadro 16. Parámetros de campo en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres”: Posterior a las lluvias Relleno Sanitario Ubicación pH Conductividad (mS/cm) Temp. Oxígeno Disuelto (mg/l) Potencial redox (mV) (°C) San Nicolás Cumbres Cumbres Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín Pozo Casas 7.89 27.4 24.9 0.10 -227.8 7.90 45.6 39 0.12 -29.9 7.82 34.4 36 0.16 -30.8 6.2.2 Contaminantes orgánicos En la Figura 23 se muestran los valores de los contaminantes orgánicos DQO, DBO5 en los lixiviados. La mayor concentración de DQO se presentó en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” con un valor 28535 mg/l y la concentración menor fue de 8830 mg/l en el pozo Casas del relleno sanitario “Las Cumbres”. En cuanto a la DBO5 la mayor concentración de 11610 mg/l se obtuvo en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y la concentración menor de 644 mg/l se determinó en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres”. 65 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología DQO 30000 DBO 28535 25000 [mg/l] 20000 12980 15000 11610 8830 10000 5000 1443 644 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 23. Concentración de DQO y DBO en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” : Lluvias Las concentraciones de grasas y aceites en lixiviados se puede observar en la Figura 24. La concentración mínima fue de 15.21 mg/l en el lixiviado del pozo casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” y la concentración máxima se registro en el lixiviado del pozo San Agustín en el mismo relleno sanitario con un valor de 20.53 mg/l. Grasas y Aceites 25 20.53 20 16.72 [mg/l] 15.21 15 10 5 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 24. Concentración de grasas y aceites en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” 66 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 6.2.3 Sólidos En la Figura 25 se presentan los resultados de los sólidos totales, sólidos totales volátiles y sólidos totales fijos determinados en los lixiviados. Las concentraciones de sólidos totales totales tuvieron como concentración mínima 13525 mg/l en el lixiviado del pozo casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” y 24210 mg/l como máxima en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás”. La concentración mínima de los sólidos totales volátiles fue de 4525 mg/l en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” y la concentración máxima de 10555 mg/l se obtuvo en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás”. Se obtuvieron concentraciones de sólidos totales fijos de 9000 mg/l como mínimo en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” y 15070 mg/l como máximo en el lixiviado del Pozo San Agustín en el mismo relleno. STT 25000 STV STF 24210 22920 20000 [mg/l] 15070 13655 15000 13525 10555 9000 10000 7850 4525 5000 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 25. Concentración de STT, STV y STF en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Los sólidos suspendidos totales, sólidos suspendidos volátiles y sólidos suspendidos fijos, se muestran en la Figura 26. La concentración menor de sólidos suspendidos totales fue de 411.54 mg/l en el lixiviado del pozo Casas y la mayor fue de 2540 mg/len el lixiviado del Pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. 67 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología En cuanto a los sólidos suspendidos volátiles el valor mínimo de 280.77 mg/l se obtuvo en el pozo Casas y el máximo de 640 mg/l en el lixiviado del Pozo San Agustín, ambos pozos del relleno sanitario “Las Cumbres”. La concentración mínima de sólidos suspendidos fijos fue de 130.77 mg/l en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” y la concentración máxima de 1900 mg/l se presentó en el lixiviado del Pozo San Agustín en el mismo relleno sanitario. SST SSV SSF 3000 2540 2500 1900 [mg/l] 2000 1500 1000 500 711 640 467 412 281 244 131 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 26. Concentración de SST, SSV y SSF en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” 6.2.4 Nutrimentos inorgánicos Los resultados de las concentraciones de nitrógeno total y nitrógeno amoniacal en lixiviados se presentan en Figura 27. Se registraron concentraciones de nitrógeno total de 6600 mg/l como mínimo en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y 11400 mg/l como valor máximo en los lixiviados del pozo San Agustín del relleno sanitario “Las Cumbres”. La concentración mínima de nitrógeno amoniacal fue de 1900 mg/l en el relleno sanitario “San Nicolás” y la máxima fue de 3430 mg/l en el lixiviado del pozo San Agustín del relleno sanitario “Las Cumbres”. No fue posible la determinación de los sulfatos en los lixiviados por la técnica empleada. 68 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología N-total N-NH3 12000 11400 10000 8300 8000 [mg/l] 6600 6000 3430 4000 2640 1900 2000 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 27. Concentración de N-total y N-NH3 en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” En la Figura 28 se observan los resultados de la concentración de fósforo total en lixiviados. La concentración mínima de fósforo total fue de 42 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y la máxima de 128 mg/l se obtuvo en el pozo San Agustín del relleno sanitario “Las Cumbres”. P-total 140 128 114 120 [mg/l] 100 80 60 42 40 20 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 28. Concentración de P-total en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” 69 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 6.2.5 Tóxicos orgánicos En las Figuras 29 y 30 se muestran los resultados de los tóxicos orgánicos: anilinas y fenoles, respectivamente. Anilinas 1200 1105.98 914.35 1000 766.80 [mg/l] 800 600 400 200 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 29. Concentración de anilinas en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Fenoles 10 8.96 8 [mg/l] 6.73 6 4 2.80 2 0 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 30. Concentración de fenoles en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” 70 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología En cuanto a las concentraciones de anilinas, la menor fue de 766.80 mg/l en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” y la mayor de 1105.98 mg/l se obtuvo en el lixiviado del pozo de San Agustín del mismo relleno sanitario. Las concentraciones de fenoles tuvieron como valor mínimo 2.80 mg/l en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” y 8.96 mg/l como máximo en el lixiviado del pozo San Agustín en dicho relleno. 6.2.6 Tóxicos inorgánicos En los Cuadros 17 A y 17 B se presentan las concentraciones de los metales pesados obtenidas de los lixiviados en el segundo muestreo. Para aluminio se tuvo un valor mínimo de 2.045 mg/l en el lixiviado del pozo Casas en Cumbres y un valor máximo de 220.96 mg/l en el lixiviado del pozo San Agustín en Cumbres. Se obtuvieron concentraciones de arsénico de 0.02242 mg/l como mínimo en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y 0.17635 mg/l como máximo en el lixiviado del Pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Las concentraciones de cadmio estuvieron por abajo del límite de detección en las muestras de todos los lixiviados. La concentración mínima de cobre fue de 0.12 mg/l en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” y la concentración máxima de 0.38 mg/l se registró en el lixiviado del pozo San Agustín en el mismo relleno. La menor concentración de cromo fue de 0.21 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y la mayor concentración de 0.98 mg/l se presentó en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Para hierro, la concentración mínima se localizó en el lixiviado del pozo Casas del relleno sanitario “Las Cumbres” con un valor de 15.98 mg/l y la concentración máxima de 191.48 mg/l se presentó en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno “Las Cumbres”. Cuadro 17 A. Metales pesados en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario San Nicolás Cumbres Ubicación Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín Cumbres Pozo Casas Al (mg/l) As (mg/l) Cd (mg/l) Cu (mg/l) Cr (mg/l) Fe (mg/l) 2.481 0.02242 ND 0.160 0.210 36.915 220.960 0.17635 ND 0.380 0.980 191.480 2.045 0.03140 ND 0.120 0.810 15.980 ND= No detectado 71 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Se obtuvieron concentraciones de manganeso de 0.422 mg/l como mínimo en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y 1.309 mg/l como máximo en el lixiviado del Pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Las concentraciones de mercurio tuvieron como valor mínimo 0.00057 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” y 0.00237 mg/l como máximo en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”. En lo que respecta a níquel, la concentración mínima fue de 0.20 mg/l en el pozo Casas del relleno sanitario “Las Cumbres” y la concentración máxima fue de 0.644 mg/l en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás”. En cuanto a plomo no se detectó este metal en el pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres”, sin embargo la concentración máxima de 0.32 mg/l se registró en el lixiviado del pozo San Agustín del mismo relleno sanitario. Las concentraciones de zinc tuvieron como valor mínimo 0.484 mg/l en el lixiviado del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” y 1.656 mg/l como máximo en el lixiviado del pozo San Agustín en dicho relleno sanitario. Cuadro 17 B. Metales pesados en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario San Nicolás Cumbres Ubicación Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín Cumbres Pozo Casas Mn (mg/l) Hg (mg/l) Ni (mg/l) Pb (mg/l) Zn (mg/l) 0.422 0.00057 0.644 0.140 1.107 1.309 0.00237 0.523 0.320 1.656 0.532 0.00142 0.200 ND 0.484 ND= No detectado 6.2.7 Estabilización de la materia orgánica y balance de nutrimentos En la Figura 31 se muestran las relaciones DBO5/DQO, STF/STT, STV/STT, N- NH3/NT y DBO5/ N-NH3, que se calcularon para determinar el grado de estabilización de la materia orgánica en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” y “Las Cumbres” en la temporada posterior a las lluvias. Con la relación DBO5/DQO se puede apreciar que en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” el 41% de la materia orgánica total es fácilmente biodegradable, sin embargo en el relleno sanitario “Las Cumbres” este porcentaje es bajo (11% en el pozo San Agustín y 7% en el pozo Casas). 72 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología La relación STF/STT indica que en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” el 56% de los sólidos totales son compuestos inorgánicos, en el relleno sanitario “Las Cumbres” es el 66% (pozo San Agustín) y 67% (pozo Casas). La relación STV/STT muestra que en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” el 44% de los sólidos totales son compuestos orgánicos, en el relleno sanitario “Las Cumbres” el valor es de 34% (pozo San Agustín) y 33% (pozo Casas). Con la relación N-NH3/N-total se observa que en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” el 29% del nitrógeno total es nitrógeno amoniacal, en los lixiviados del relleno “Las Cumbres” es el 30% y 31% en los pozos San Agustín y Casas respectivamente. Finalmente con la relación DBO5/ N-NH3 se puede declarar que en los lixiviados del relleno “San Nicolás” se tiene 6.11 veces mas concentración de materia orgánica respecto a la concentración de nitrógeno amoniacal, no obstante en los lixiviados del relleno “Las Cumbres” es lo opuesto ya que de acuerdo a los valores de la relación obtenidos en Cumbres (0.44 en el pozo San Agustín y 0.38 en el pozo Casas) se puede decir que la concentración de materia orgánica es menor que la concentración de nitrógeno amoniacal. 7 6.11 6 5 1.0 0.9 0.8 0.67 0.66 0.7 0.56 0.6 0.5 0.44 0.41 0.4 0.29 0.3 0.2 0.1 0.42 0.34 0.33 0.31 0.30 0.24 0.11 0.07 0.0 DBO5/DQO STF/STT STV/STT N-NH3/NTotal DBO5/N-NH3 San Nicolás Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 31. Estabilización de la materia orgánica en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Cumbres” 73 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología En el Cuadro 18 se muestra el balance de nutrimentos en los lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” durante la temporada posterior a las lluvias, mediante las relaciones N-total/DQO y P-total/DQO. Cuadro 18. Balance de nutrimentos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario Ubicación N-total/DQO P-total/DQO San Nicolás Tanque de almacenamiento 0.23 0.001 Cumbres San Agustín 0.88 0.010 Cumbres Casas 0.94 0.013 Determinaciones microbiológicas 6.2.8 Coliformes totales y coliformes fecales En las Figuras 32 y 33 se muestran los resultados de la concentración de coliformes totales y coliformes fecales en lixiviados. Coliformes Totales Coliformes Fecales 500 430 NMP/100ml 400 300 200 100 36 0 San Nicolás Figura 32. Concentración de coliformes totales y fecales en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” 74 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología No se detectó la presencia de coliformes totales en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”, sin embargo la concentración máxima se registró en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” con un valor de 430 NMP/100 ml. No se encontraron coliformes fecales en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”, no obstante la concentración de coliformes fecales en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” fue de 36 NMP/100 ml. Coliformes Totales Coliformes Fecales 8 7 7 NMP/100ml 6 5 4 3 2 1 0 ND ND ND Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" ND= No detectado Figura 33. Concentración de coliformes totales y fecales en lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” 6.2.9 Mesofílicos aerobios y anaerobios Los resultados de las concentraciones de mesofílicos aerobios y mesofílicos anaerobios en lixiviados se presentan en las Figuras 34 y 35. Como se observa, la concentración menor de mesofílicos aerobios y anaerobios se obtuvo en del pozo Casas en el relleno sanitario “Las Cumbres” con un valor de 353 UFC/ml y 540 UFC/ml respectivamente y la concentración mayor se encontró en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” con un valor de 6.8x103 UFC/ml para mesofílicos aerobios y 9.28x104 UFC/ml para mesofílicos anaerobios. 75 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Mesofílicos aerobios Mesofílicos anaerobios 100000 92800 UFC/ml 80000 60000 40000 20000 6800 0 San Nicolás Figura 34. Concentración de mesofílicos aerobios y anaerobios en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” Mesofílicos aerobios Mesofílicos anaerobios 600 540 500 UFC/ml 400 300 353 288 268 200 100 0 Cumbres "San Agustín" Cumbres "Casas" Figura 35. Concentración de mesofílicos aerobios y anaerobios en lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” 76 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 6.2.10 Bacterias patógenas en medios selectivos En los Cuadros 19 A, 19 B y 19 C se muestra la concentración de las bacterias en medios selectivos. En agar verde brillante (Cuadro 19 A), no hubo crecimiento de bacterias de los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” del pozo San Agustín, sin embargo en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” solo se presentó desarrollo de bacterias aerobias con una concentración de 8000 UFC/ml. La concentración de bacterias en el pozo casas del relleno sanitario “Las Cumbres” fue de 3210 UFC/ml para las aerobias y 570 UFC/ml para las anaerobias. Cuadro 19 A. Concentración de bacterias en medios selectivos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario San Nicolás Cumbres Cumbres Ubicación Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín Pozo Casas Agar Verde Brillante (UFC/ml) Aerobias Anaerobias 8000 0 0 0 3210 570 En agar Mac Conckey (Cuadro 19 B) no se detectó la presencia de bacterias en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno sanitario “Las Cumbres”, sin embargo la concentración mayor fue de 2.11x105 UFC/ml para las bacterias aerobias y 5.3x104 UFC/ml para las anaerobias en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás”. En agar Shigella-Salmonella (Cuadro 19 B) no hubo crecimiento de bacterias en el lixiviado del pozo San Agustín del relleno sanitario “Las Cumbres”, por el contrario la concentración mayor se presentó en el lixiviado del relleno “San Nicolás” con un valor de 5.8x104 UFC/ml para las bacterias aerobias y 1.5x104 UFC/ml para las bacterias anaerobias. Cuadro 19 B. Concentración de bacterias en medios selectivos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario San Nicolás Cumbres Cumbres Ubicación Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín Pozo Casas Agar Mac Conckey (UFC/ml) Aerobias Anaerobias 5 4 Agar Shigella-Salmonella (UFC/ml) Aerobias Anaerobias 4 4 2.11 x 10 5.3 x 10 5.8 x 10 1.5 x 10 0 0 0 0 840 2 140 640 480 77 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología En agar sangre (Cuadro 19 C) el valor mínimo de bacterias aerobias y anaerobias fue de 1640 UFC/ml y 1120 UFC/ml respectivamente, en el lixiviado del pozo San Agustín del relleno sanitario “Las Cumbres” y el valor máximo fue de 3.2x105UFC/ml para las bacterias aerobias y 3.4x105 UFC/ml para las anaerobias en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás”. En agar chocolate (Cuadro 19 C) la concentración mínima de bacterias aerobias fue de 1600 UFC/ml para las bacteria aerobias y 560 UFC/ml para las bacterias anaerobias en el lixiviado del pozo San Agustín del relleno sanitario “Las Cumbres” y la concentración máxima se encontró en el lixiviado del relleno sanitario “San Nicolás” con un valor de 1.38x105 UFC/ml para las bacterias aerobias y 2.84x105 UFC/ml para las bacterias anaerobias. Cuadro 19 C. Concentración de bacterias en medios selectivos en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario San Nicolás Cumbres Cumbres Ubicación Tanque de almacenamiento Pozo San Agustín Pozo Casas Agar Sangre (UFC/ml) Aerobias Anaerobias 3.2x10 5 3.4x10 5 Agar Chocolate (UFC/ml) Aerobias Anaerobias 5 5 1.38 x 10 2.84 x 10 1 640 1120 1 600 560 3 040 3 760 4 320 2 240 6.2.11 Bacterias identificadas En el Cuadro 20 se presentan las bacterias identificadas en lixiviados de los rellenos sanitarios “”San Nicolás y “Las Cumbres” en la temporada posterior a las lluvias. 78 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 20. Identificación de bacterias en lixiviados de los rellenos sanitarios “San Nicolás” y “Las Cumbres” Relleno Sanitario 6.3 Ubicación Bacterias identificadas Alcaligenes denitrificans Alcaligenes faecalis Acinetobacter lwoffi Bordetella bronchiseptica Bordetella spp. Burkhordelia cepacia Citrobacter freundii Escherichia coli Moraxella spp. Ochrobacter anthropi Oligella ureolytica Pseudomonas aeruginosa San Nicolás Tanque de lixiviados Cumbres Pozo San Agustín Providencia rettgeri Pseudomona putida Cumbres Casas Citrobacter freundii POZOS DE AGUA. TEMPORADA DE ESTIAJE El primer muestreo de los pozos de agua se llevó a cabo en el mes de marzo del 2005, se tomaron muestras de seis pozos de agua aledaños al relleno sanitario “San Nicolás”, así como de un bordo de agua ubicado aproximadamente a 150 m del mismo relleno sanitario. Determinaciones analíticas 6.3.1 Parámetros de campo En el Cuadro 21 se muestran los resultados de los parámetros de campo medidos en agua de pozos, estos parámetros fueron: pH, conductividad, temperatura y oxígeno disuelto. El valor mínimo de pH fue de 7.23, el cual se registró en el pozo Lázaro Cárdenas y el mayor se encontró en el pozo Los Cocuyos con un valor de 7.48; el pH en todos los puntos de muestreo estuvo dentro del intervalo establecido en la Norma Oficial Mexicana NOM-127SSA1-1994 que establece los límites permisibles para agua potable. La conductividad mínima (332 µS/cm) fue medida en el pozo de San Antonio de los Pedrosa y la máxima de 523 µS/cm se presentó en el pozo Lázaro Cárdenas. 79 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología El intervalo de temperatura se presentó entre 17.6°C (en el bordo de agua) y 28.33°C (en el pozo El Refugio). La concentración mínima de oxígeno disuelto fue de 2.16 mg/l en el pozo El Futuro, y la máxima fue de 4.92 mg/l en el pozo El Refugio. Cuadro 21. Parámetros de campo en agua de pozos: Estiaje Muestra Ubicación pH Conductividad (µ µS/cm) Temp. (°C) Oxígeno Disuelto (mg/l) Pozo 1 San Nicolás 7.36 423 26.00 3.62 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 7.23 532 22.27 3.70 Pozo 3 El Futuro 7.31 587 23.20 2.16 Pozo 4 El Refugio 7.44 451 28.33 4.92 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa 7.45 332 26.30 5.32 Pozo 6 Los Cocuyos 7.48 409 26.77 2.75 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 7.36 423 17.60 3.62 NOM-127-SSA1 Límite permisible 6.5-8.5 NE NE NE NE= No establecido en la norma. La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. 6.3.2 Contaminantes orgánicos Los resultados de las concentraciones de los contaminantes orgánicos (DQO, DBO5, grasas y aceites) en agua de pozos, se muestran en el Cuadro 22. Como se puede observar, no se detectaron concentraciones de DQO en el agua de los pozos por el método aceptado por la EPA (Agencia de Protección al Ambiente, por sus siglas en inglés), así como de DBO5. Debido a lo anterior, no se determinaron grasas y aceites en ninguno de los pozos. En cuanto al bordo de agua, la concentración de DQO fue de 6.5 mg/l, no se detectó la DBO5 y la concentración de grasas y aceites fue de 12.97 mg/l. 80 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 22. Contaminantes orgánicos en agua de pozos Muestra Ubicación DQO (mg/l) DBO5 (mg/l) Grasas y Aceites (mg/l) Pozo 1 San Nicolás ND (0.30)1 ND NR Pozo 2 Lázaro Cárdenas ND ND NR Pozo 3 El Futuro ND NR Pozo 4 El Refugio ND NR Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa ND ND NR Pozo 6 Los Cocuyos ND 1 (0.1) ND NR Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 6.5 ND 12.97 NOM-127-SSA1 Límite permisible NE NE NE ND 1 (0.4) ND 1 (0.25) ND= No detectado NR= No realizada NE= No establecido en la norma La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. 1 Se muestra entre paréntesis el resultado obtenido utilizando una técnica ultra sensible de DQO (No aceptada por la EPA). Con el método aceptado el resultado en todos los pozos profundos fue no detectado. 6.3.3 Sólidos En el Cuadro 23 se presentan los resultados de los sólidos en todas sus formas: STT, STV, STF, SST, SSV y SSF en el agua de pozos. La concentración de STT en los pozos se observó entre 300 mg/l como mínimo en el pozo El Refugio, y 420 mg/l como máximo en el pozo El Futuro; en el bordo de agua la concentración fue de 710 mg/l. En cuanto a los STV, la concentración en los pozos de agua estuvo en el intervalo de 17.5 mg/l (pozo San Nicolás) a 80 mg/l (pozo Lázaro Cárdenas); en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 145 mg/l. La concentración de STF se presentó en los pozos de agua entre 240 mg/l (El Refugio y San Antonio de los Pedrosa) y 347.5 mg/l (El Futuro); el bordo de agua registró una concentración de 565 mg/l. En lo que se refiere a los SST la concentración fluctuó en los pozos de agua entre 1.25 mg/l (Los Cocuyos) y 11 mg/l (San Nicolás); el bordo de agua tuvo una concentración de 305 mg/l. 81 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología La concentración de SSV se registró entre 1 mg/l (Los Cocuyos) y 10.25 mg/l (San Nicolás); en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 80 mg/l. Respecto a los SSF, la concentración se presentó en los pozos de agua entre 0.25 mg/l (Los Cocuyos) y 4.25 mg/l (San Antonio de los Pedrosa); la concentración en el bordo de agua fue de 225 mg/l. Cuadro 23. Sólidos en todas sus formas en agua de pozos Muestra Ubicación STT (mg/l) STV (mg/l) STF (mg/l) SST (mg/l) SSV (mg/l) SSF (mg/l) Pozo 1 San Nicolás 327.5 17.5 310 11 10.25 0.75 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 397.5 80 317.5 8.5 7.5 1 Pozo 3 El Futuro 420 72.5 347.5 6.25 2.5 3.75 Pozo 4 El Refugio 300 60 240 5.75 5.25 0.5 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa 310 70 240 7 2.75 4.25 Pozo 6 Los Cocuyos 305 30 275 1.25 1 0.25 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 710 145 565 305 80 225 NOM127-SSA1 Límite permisible NE NE NE NE NE NE NE= No establecido en la norma La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. 6.3.4 Nutrimentos inorgánicos Los resultados de los nutrimentos inorgánicos como fósforo total, nitrógeno total, nitrógeno amoniacal y sulfatos en agua de pozos se muestran en el Cuadro 24. La concentración de fósforo total en los pozos estuvo en el intervalo de 0.11 mg/l (El Refugio) a 0.15 mg/l (El Futuro), en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 0.74 mg/l. En cuanto a nitrógeno total la concentración en los pozos varió de de 6 mg/l (El Futuro) a 10 mg/l (San Antonio de los Pedrosa) y en el bordo de agua la concentración fue de 25 mg/l. 82 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología No se detectaron concentraciones de nitrógeno amoniacal en el agua de los pozos, sin embargo, en el bordo de agua la concentración fue de 0.668 mg/l, sobrepasando los limites máximos permisibles en la NOM-127-SSA1-1994. Los sulfatos en el agua de pozos fluctuaron entre 1 mg/l (San Antonio de los Pedrosa) y 52.6 mg/l (El Futuro); en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 8.7 mg/l, estos valores de sulfatos están dentro de los límites de la NOM-127-SSA1-1994. Cuadro 24. Nutrimentos inorgánicos en agua de pozos Muestra Ubicación Fósforo total (mg/l) Nitrógeno total (mg/l) Nitrógeno amoniacal (mg/l) Sulfatos (mg/l) Pozo 1 San Nicolás 0.14 10 ND 30.2 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 0.12 9 ND 35.9 Pozo 3 El Futuro 0.15 6 ND 52.6 Pozo 4 El Refugio 0.11 6 ND 26.3 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa 0.12 10 ND 1.0 Pozo 6 Los Cocuyos 0.12 9 ND 20.6 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 0.74 25 0.668 8.7 NOM-127SSA1 Límite permisible NE NE 0.50 400 ND= No detectado NE= No establecido en la norma La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. 6.3.5 Tóxicos orgánicos En el Cuadro 25 se presentan las concentraciones de los tóxicos orgánicos: detergentes medidos como sustancias activas al azul de metileno, fenoles y anilinas. En lo que se refiere a los pozos de agua, todos estuvieron por debajo de los límites de detección en detergentes, fenoles y anilinas. En el bordo de agua no se detectaron concentraciones de detergentes, no obstante, la concentración de fenoles fue de 0.029 mg/l (superior al límite permisible en la NOM-127SSA1-1994) y se registró una concentración de anilinas de 0.15 mg/l. 83 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 25. Tóxicos orgánicos en agua de pozos Muestra Ubicación Detergentes (SAAM) (mg/l) Fenoles (mg/l) Anilinas (mg/l) Pozo 1 San Nicolás ND ND ND Pozo 2 Lázaro Cárdenas ND ND ND Pozo 3 El Futuro ND ND ND Pozo 4 El Refugio ND ND ND Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa ND ND ND Pozo 6 Los Cocuyos ND ND ND Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” ND 0.029 0.15 NOM-127-SSA1 Límite permisible 0.50 0.001 NE ND= No detectado NE= No establecido en la norma La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. 6.3.6 Tóxicos inorgánicos En los Cuadros 26 A y 26 B se muestran las concentraciones de los metales pesados determinados en el agua de pozos. No se detectó aluminio en ninguno de los pozos de agua sin embargo la concentración de aluminio en el bordo de agua fue de 13852 µg/l. La concentración de arsénico se presentó en los pozos en el rango de 4.48 µg/l (San Antonio de los Pedrosa) a 12.43 µg/l (EL Futuro); en el bordo de agua el valor fue de 11.44 µg/l. En cuanto al cadmio, no se detectaron concentraciones en el pozo San Nicolás, Lázaro Cárdenas, El Refugio, Los Cocuyos y el bordo de agua, y la máxima concentración de 1 µg/l se presentó en los pozos El Futuro y San Antonio de los Pedrosa. No se detectaron concentraciones de cobre en los pozos San Nicolás, El Futuro, San Antonio de los Pedrosa y Los Cocuyos; sin embargo, la concentración máxima en los pozos fue de 7 µg/l en Lázaro Cárdenas; en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 9 µg/l. No se detectaron concentraciones de cromo en todos los pozos de agua; el bordo de agua registró una concentración de 4 µg/l. En cuanto a fierro, la concentración mínima en los pozos, se registró en el pozo San Nicolás con un valor de 51 µg/l, y la concentración máxima 84 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología de 104 µg/l se obtuvo en el pozo Los Cocuyos; la concentración de hierro en el bordo de agua fue de 13 065 µg/l. Cuadro 26 A. Metales pesados en agua de pozos Muestra Ubicación Al (µ µg/l) As (µ µg/l) Cd (µ µg/l) Cu (µ µg/l) Cr (µ µg/l) Fe (µ µg/l) Pozo 1 San Nicolás ND 7.98 ND ND ND 51 Pozo 2 Lázaro Cárdenas ND 10.85 ND 7 ND 66 Pozo 3 El Futuro ND 12.43 1 ND ND 77 Pozo 4 El Refugio ND 9.31 ND 1 ND 101 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa ND 4.48 1 ND ND 61 Pozo 6 Los Cocuyos ND 6.29 ND ND ND 104 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 13 852 11.44 ND 9 4 13 065 NOM-127SSA1 Límite permisible 200 25 5 2000 50 300 ND = No detectado NE= No establecido en la norma La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. En lo que se refiere a manganeso, no se detectaron concentraciones de este metal en los pozos San Nicolás, Lázaro Cárdenas, El Refugio y San Antonio de los Pedrosa pero se obtuvo una concentración de 4 µg/l (Los Cocuyos) como máxima en los pozos de agua; en el bordo de agua se registró una concentración de 204 mg/l. Las concentraciones de mercurio estuvieron por abajo del límite de detección en los pozos El Futuro, El Refugio, Los Cocuyos y el bordo de agua; no obstante, la concentración mayor (0.8 µg/l) se registró en el pozo San Antonio de los Pedrosa. Respecto a níquel, no se detectó este metal en el pozo El Refugio, y la concentración máxima en los pozos fue de 8 µg/l (San Nicolás); en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 17 µg/l. La concentración menor de plomo en los pozos fue de 4 µg/l en Los Cocuyos, y la concentración mayor se presentó en el pozo Lázaro Cárdenas con un valor de 16 µg/l; en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 21 µg/l. 85 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología La concentración de zinc en los pozos, se presentó en el intervalo de 5 µg/l (San Nicolás, El Futuro y El Refugio) a 26 µg/l (Lázaro Cárdenas); la concentración en el bordo de agua fue de 33 µg/l. Las muestras de los pozos de agua cumplieron los límites establecidos por la NOM127-SSA1-1994 para todos los metales pesados. En lo que respecta al bordo de agua, sobrepasó los límites de la norma para aluminio, hierro y manganeso. Cuadro 26 B. Metales pesados en agua de pozos Muestra Ubicación Mn (µ µg/l) Hg (µ µg/l) Ni (µ µg/l) Pb (µ µg/l) Zn (µ µg/l) Pozo 1 San Nicolás ND 0.49 8 6 5 Pozo 2 Lázaro Cárdenas ND 0.56 6 16 26 Pozo 3 El Futuro 2 ND 6 10 5 Pozo 4 El Refugio ND ND ND 5 5 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa ND 0.80 6 8 13 Pozo 6 Los Cocuyos 4 ND 6 4 12 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 204 ND 17 21 33 NOM-127SSA1 Límite permisible 150 1 NE 25 5000 ND = No detectado La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. Determinaciones microbiológicas 6.3.7 Coliformes totales y coliformes fecales Las concentraciones de coliformes totales y fecales en agua de pozos se muestran en el Cuadro 27. No se detectaron coliformes totales en los pozos El Refugio y San Antonio de los Pedrosa sin embargo la concentración más alta en los pozos se obtuvo en Lázaro Cárdenas con un valor de 210 NMP/100 ml. En ningún pozo se detectaron concentraciones de coliformes fecales. Los valores de coliformes totales y fecales en el bordo de agua fueron 240 NMP/100 ml y 43 NMP/100 ml, respectivamente. 86 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 27. Coliformes totales y fecales en agua de pozos Muestra Ubicación Coliformes totales (NMP/100ml) Coliformes fecales (NMP/100ml) Pozo 1 San Nicolás 23 ND Pozo 2 Lázaro Cárdenas 210 ND Pozo 3 El Futuro 43 ND Pozo 4 El Refugio ND ND Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa ND ND Pozo 6 Los Cocuyos 4 ND Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 240 43 NOM-127SSA1 Límite permisible 2 ND ND = No detectado La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. 6.3.8 Mesofílicos aerobios y anaerobios En el Cuadro 28 se presentan los resultados de las concentraciones de mesofílicos aerobios y mesofílicos anaerobios en agua de pozos. Cuadro 28. Mesofílicos aerobios y anaerobios en agua de pozos Muestra Ubicación Mesofílicos aerobios totales (UFC/ml) Mesofílicos anaerobios totales (UFC/ml) Pozo 1 San Nicolás 60 29 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 115 16 Pozo 3 El Futuro 48 29 Pozo 4 El Refugio 7 4 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa 5 11 Pozo 6 Los Cocuyos 33 18 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 252 378 87 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología La concentración de mesofílicos aerobios se obtuvo en los pozos en un intervalo de 5 UFC/ml (San Antonio de los Pedrosa) a 115 UFC/ml (Lázaro Cárdenas); la concentración en el bordo de agua fue de 252 UFC/ml. En cuanto a los mesofílicos anaerobios, la concentración en los pozos se encontró entre 4 UFC/ml (El Refugio) y 29 UFC/ml (San Nicolás y El Futuro); en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 378 UFC/ml. Los pozos El Refugio y San Antonio de los Pedrosa cumplieron con la NOM-127SSA1-1994 en cuanto a coliformes totales, el resto de los pozos pasaron los límites establecidos. En lo que respecta a coliformes fecales, todos los pozos de agua cumplieron con este parámetro de acuerdo a la Norma. El bordo de agua sobrepasó los límites establecidos tanto de coliformes totales como de fecales. 6.3.9 Bacterias patógenas en medios selectivos En los Cuadros 29 A, 29 B y 29 C se muestran las concentraciones de bacterias en agua de pozos en los diferentes medios selectivos. En agar verde brillante (Cuadro 29 A), no hubo crecimiento de bacterias aerobias y anaerobias de las muestras de agua de El Futuro y El Refugio; sin embargo, la concentración mayor en los pozos se presentó en San Nicolás con 210 UFC/ml para las bacterias aerobias y 240 UFC/ml en Los Cocuyos para las bacterias anaerobias; la concentración en el bordo de agua fue de 1370 UFC/ml y 440 UFC/ml para las bacterias aerobias y anaerobias respectivamente. Cuadro 29 A . Concentración de bacterias en medios selectivos en agua de pozos Agar Verde Brillante (UFC/ml) Aerobias Anaerobias Muestra Ubicación Pozo 1 San Nicolás 210 90 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 80 30 Pozo 3 El Futuro 40 110 Pozo 4 El Refugio 0 0 0 0 20 240 1 370 440 Pozo 5 Pozo 6 Bordo de agua San Antonio de los Pedrosa Los Cocuyos Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 88 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología En agar Mac Conckey (Cuadro 29 B), no hubo crecimiento de bacterias aerobias en El Futuro, El Refugio, San Antonio de los Pedrosa y los Cocuyos; no obstante, la mayor concentración de bacterias aerobias en los pozos fue de 60 UFC/ml en San Nicolás. En cuanto a las bacterias anaerobias, no se observó crecimiento en el pozo San Antonio de los Pedrosa y los Cocuyos; sin embargo, la concentración mayor (200 UFC/ml ) se obtuvo en El Futuro. En el bordo de agua las concentraciones fueron de 540 UFC/ml (aerobias) y 1170 UFC/ml (anaerobias). En agar Shigella-Salmonella (Cuadro 29 B), no se observó crecimiento de bacterias en ninguno de los pozos de agua, con excepción de El Futuro donde se obtuvo una concentración de 10 UFC/ml de bacterias anaerobias. La concentración en el bordo de agua fue de 230 UFC/ml (aerobias) y 320 UFC/ml (anaerobias). Cuadro 29 B. Concentración de bacterias en medios selectivos en agua de pozos Agar Mac Conckey (UFC/ml) Aerobias Anaerobias Agar Shigella-Salmonella (UFC/ml) Aerobias Anaerobias Muestra Ubicación Pozo 1 San Nicolás 60 110 0 0 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 30 60 0 0 Pozo 3 El Futuro 0 200 0 10 Pozo 4 El Refugio 0 160 0 0 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa 0 0 0 0 Pozo 6 Los Cocuyos 0 0 0 0 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 540 1170 230 320 En agar sangre (Cuadro 29 C), la concentración de bacterias aerobias en los pozos se registró entre 10 UFC/ml (Los Cocuyos) y 100 UFC/ml (Lázaro Cárdenas). En cuanto a las bacterias anaerobias no hubo crecimiento en el pozo Los Cocuyos; sin embargo, la concentración más alta (180 UFC/ml) se presentó en San Nicolás. En el bordo de agua se obtuvo una concentración de 1560 UFC/ml para las bacterias aerobias y 1500 UFC/ml para las anaerobias. En agar chocolate (Cuadro 29 C), no se observó crecimiento de bacterias aerobias en los pozos El Refugio y Los Cocuyos; sin embargo, la máxima concentración en los pozos fue de 110 UFC/ml en San Antonio de los Pedrosa. No hubo crecimiento de bacterias 89 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología anaerobias en los pozos San Antonio de los Pedrosa y los Cocuyos; pero la concentración mayor en los pozos se obtuvo en San Nicolás con 90 UFC/ml. En el bordo de agua se tuvo una concentración de 630 UFC/ml (aerobias) y 1200 UFC/ml (anaerobias). Cuadro 29 C. Concentración de bacterias en medios selectivos en agua de pozos Agar Sangre (UFC/ml) Aerobias Anaerobias Agar Chocolate (UFC/ml) Aerobias Anaerobias Muestra Ubicación Pozo 1 San Nicolás 80 180 100 90 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 100 130 60 50 Pozo 3 El Futuro 90 30 60 60 Pozo 4 El Refugio 20 40 0 20 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa 20 10 110 0 Pozo 6 Los Cocuyos 10 0 0 0 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 1 560 1 500 630 1 200 6.3.10 Bacterias identificadas Las bacterias identificadas en agua de pozos y en el bordo de agua se muestran en el Cuadro 30. Cuadro 30. Identificación de bacterias en agua de pozos Muestra Ubicación Bacterias identificadas Pozo 1 San Nicolás Serratia licuefaciens Pozo 2 Lázaro Cárdenas Aeromona hydrophila Burkholderia cepacia Enterobacter cloacae Pozo 3 El Futuro Enterobacter cloacae Pozo 6 Los Cocuyos Citrobacter freundii Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” Enterobacter cloacae Escherichia coli Ochrobacter anthropi Pseudomona aeuroginosa Pseudomona putida Serratia licufaciens Bordo de agua 90 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 6.4 POZOS DE AGUA. TEMPORADA POSTERIOR A LAS LLUVIAS El segundo muestreo de los pozos de agua se llevó a cabo en el mes de octubre del 2005; se tomaron muestras de los mismos pozos de agua aledaños al relleno sanitario San Nicolás, así como de un bordo de agua ubicado aproximadamente a 150 m del mismo relleno sanitario. Determinaciones analíticas 6.4.1 Parámetros de campo En el Cuadro 31 se muestran los resultados de los parámetros de campo medidos en agua de pozos, estos parámetros fueron: pH, conductividad, temperatura y oxígeno disuelto. Cuadro 31. Parámetros de campo en agua de pozos: Lluvias Muestra Ubicación pH Conductividad (µ µS/cm) Temp. (°C) Oxígeno Disuelto (mg/l) Pozo 1 San Nicolás 7.52 1029 26.00 4.20 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 7.52 554 21.76 4.03 Pozo 3 El Futuro 7.80 609 22.80 4.11 Pozo 4 El Refugio 7.64 450 28.73 4.37 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa 7.66 342 25.97 5.30 Pozo 6 Los Cocuyos 6.67 391 27.10 2.23 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 6.91 281 20.30 0.55 NOM-127-SSA1 Límite permisible 6.5-8.5 NE NE NE NE= No establecido en la norma La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. El valor mínimo de pH se registró en el pozo Los Cocuyos, con un valor de 6.67 y el máximo de 7.8 se registró en el pozo El Futuro. Todos los sitios de muestreo estuvieron dentro del intervalo de temperatura establecidos por la NOM-127-SSA1-1994. La conductividad tuvo como valor mínimo 298 µS/cm, registrada en el bordo de agua, y el valor máximo se presentó en el pozo San Nicolás (1029 µS/cm). La temperatura mínima 91 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología de 21.76 ºC se registró en el pozo Lázaro Cárdenas y la máxima de 28.73 ºC fue medida en el pozo El Refugio. La concentración mínima de oxígeno disuelto fue de 0.55 mg/l y se presentó en el bordo de agua y la máxima se registró en el pozo San Antonio de los Pedrosa con una concentración de 5.3 mg/l. 6.4.2 Contaminantes orgánicos Los resultados de las concentraciones de los contaminantes orgánicos, DQO, DBO5 así como grasas y aceites, se presentan en Cuadro 32. En todos los pozos de agua la DQO y la DBO5 estuvieron por debajo del límite de detección, en el bordo de agua la concentración de DQO fue de 6.5 mg/l y la DBO5 estuvo por debajo del límite de detección. En los pozos de agua no se determinaron grasas y aceites, el resultado de la concentración de grasas y aceites en el bordo de agua fue de 3.72 mg/l. Cuadro 32. Contaminantes orgánicos en agua de pozos Muestra Ubicación DQO (mg/l) DBO5 (mg/l) Grasas y Aceites (mg/l) Pozo 1 San Nicolás ND ND NR Pozo 2 Lázaro Cárdenas ND ND NR Pozo 3 El Futuro ND 1 (1.6) ND NR Pozo 4 El Refugio ND ND NR Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa ND ND NR Pozo 6 Los Cocuyos ND 1 (1.0) ND NR Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 6.5 ND 3.72 NOM-127SSA1 Límite permisible NE NE NE ND = No detectado NR= No realizada NE= No establecido en la norma La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. 1 Se muestra entre paréntesis el resultado obtenido utilizando una técnica ultra sensible de DQO (No aceptada por la EPA). Con el método aceptado el resultado en todos los pozos profundos fue no detectado. 92 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 6.4.3 Sólidos En el Cuadro 33 se presentan los resultados de los sólidos en todas sus formas: STT, STV, STF, SST, SSV y SSF en el agua de pozos. La concentración de STT en los pozos se registró entre 285 mg/l como mínimo (San Antonio de los Pedrosa) y 432 mg/l como máximo (El Futuro); en el bordo de agua la concentración fue de 445 mg/l. En cuanto a los STV, la concentración entre los pozos de agua estuvo en el intervalo de 30 mg/l (San Antonio de los Pedrosa) a 82.5 mg/l (pozo Lázaro Cárdenas); en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 100 mg/l. La concentración de STF se presentó en los pozos de agua entre 247.5 mg/l (El Refugio) y 367.5 mg/l (El Futuro); el bordo de agua registró una concentración de 345 mg/l. En lo que se refiere a los SST la concentración, fluctuó en los pozos de agua entre 2 mg/l (Lázaro Cárdenas) y 8.67 mg/l (El Refugio); el bordo de agua tuvo una concentración de 115 mg/l. La concentración de SSV se registró entre 1.67 mg/l (Lázaro Cárdenas) y 6.67 mg/l (El Refugio); en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 25 mg/l. No se detectaron SSF en el pozo San Nicolás; sin embargo, la concentración más alta de los pozos se obtuvo en San Antonio de los Pedrosa (1.25 mg/l); la concentración en el bordo de agua fue de 90 mg/l. Cuadro 33. Sólidos en todas sus formas en agua de pozos Muestra Ubicación STT (mg/l) STV (mg/l) STF (mg/l) SST (mg/l) SSV (mg/l) SSF (mg/l) Pozo 1 San Nicolás 325 55 270 4.5 4.5 0 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 407.5 82.5. 325 2 1.67 0.33 Pozo 3 El Futuro 432.5 65 367.5 5.5 4.75 0.75 Pozo 4 El Refugio 325 77.5 247.5 8.67 6.67 2 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa 285 30 255 4.5 3.25 1.25 Pozo 6 Los Cocuyos 317.5 55 262.5 4.25 3.75 0.5 445 100 345 115 25 90 NE NE NE NE NE NE Bordo de agua NOM-127SSA1 Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” Límite permisible NE= No establecido en la norma La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. 93 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 6.4.4 Nutrimentos inorgánicos En el Cuadro 34 se exponen los resultados de los nutrimentos inorgánicos fósforo total, nitrógeno total, nitrógeno amoniacal y sulfatos en agua de pozos. El intervalo de fósforo total en los pozos osciló de 0.05 (El Refugio) a 0.33 mg/l (San Nicolás); en el bordo de agua la concentración fue de 0.68 mg/l. En cuanto al nitrógeno total, este parámetro se encontró entre 1 (Lázaro Cárdenas, El Refugio y Los Cocuyos) a 3 mg/l (El Futuro). El nitrógeno amoniacal estuvo por debajo de los límites de detección en todos los pozos estudiados, no obstante, en el bordo de agua se obtuvo un valor de 0.68 mg /l. El valor de los sulfatos en agua de pozos se encontró en el intervalo de 0.9 mg/l (San Antonio de los Pedrosa) a 57.7 mg/l (El Futuro); en el bordo de agua se registró una concentración de 0.8 mg/l. Todos los pozos de agua estuvieron por debajo de los límites de nitrógeno amoniacal y sulfatos establecidos por la NOM-127-SSA1-1994. El bordo de agua, pasó los límites de nitrógeno amoniacal de la Norma. Cuadro 34. Nutrimentos inorgánicos en agua de pozos Muestra Ubicación Fósforo total (mg/l) Nitrógeno total (mg/l) Nitrógeno amoniacal (mg/l) Sulfatos (mg/l) Pozo 1 San Nicolás 0.33 2 ND 30.3 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 0.15 1 ND 37.6 Pozo 3 El Futuro 0.19 3 ND 57.7 Pozo 4 El Refugio 0.05 1 ND 23.3 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa 0.07 2 ND 0.9 Pozo 6 Los Cocuyos 0.12 1 ND 20.6 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 0.68 2 0.68 0.8 NOM-127SSA1 Límite permisible NE NE 0.50 400 ND= No detectado NE= No establecido en la norma La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. 94 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 6.4.5 Tóxicos orgánicos El Cuadro 35 muestra los resultados de los tóxicos orgánicos, tales como detergentes medidos como sustancias activas al azul de metileno, fenoles y anilinas. En los pozos de agua no se detectó la presencia de detergentes, fenoles y anilinas. En el bordo de agua solamente se detectaron concentraciones de fenoles (0.006 mg/l, sobrepasando los límites de la NOM-127-SSA1-1994) y anilinas (0.127 mg/l). Cuadro 35. Tóxicos orgánicos en agua de pozos Muestra Ubicación Detergentes (SAAM) (mg/l) Fenoles (mg/l) Anilinas Pozo 1 San Nicolás ND ND ND Pozo 2 Lázaro Cárdenas ND ND ND Pozo 3 El Futuro ND ND ND Pozo 4 El Refugio ND ND ND Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa ND ND ND Pozo 6 Los Cocuyos ND ND ND Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” ND 0.006 0.127 NOM-127-SSA1 Límite permisible 0.50 0.001 NE (mg/l) ND = No detectado NE= No establecido en la norma La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. 6.4.6 Tóxicos inorgánicos En los Cuadros 36 A y 36 B se pueden observar las concentraciones de los metales pesados en agua de pozos. Aluminio se encontró en el pozo El Refugio, con una concentración de 146 µg/l y en el bordo de agua con una concentración de 6694 µg/l. La concentración mínima de arsénico se registró en el pozo Los Cocuyos (3.84 µg/l) y la máxima en el pozo El Futuro (7.66 µg/l); en el bordo de agua la concentración fue de 4.84 µg/l. Para cadmio, las concentraciones estuvieron por debajo de los límites de detección en todos los puntos de muestreo. El cobre se encontró por debajo del límite de detección en 95 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología los pozos San Nicolás, El Futuro, y Los Cocuyos, el valor de cobre en los demás pozos se encontró en el rango de 1 µg/l (El Refugio y San Antonio de los Pedrosa) a 3 µg/l (Lázaro Cárdenas); en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 2 µg/l. Concentraciones de cromo sólo se detectaron en el pozo El Futuro (2 µg/l) y en el bordo (1 µg/l). No se detectó hierro en los pozos San Nicolás, Lázaro Cárdenas y San Antonio de los Pedrosa; en los demás pozos el valor fluctuó entre 9 µg/l a 116 µg/l; el bordo de agua tuvo una concentración de 3055 µg/l. Cuadro 36 A. Metales pesados en agua de pozos Muestra Ubicación Al (µ µg/l) As (µ µg/l) Cd (µ µg/l) Cu (µ µg/l) Cr (µ µg/l) Fe (µ µg/l) Pozo 1 San Nicolás ND 6.04 ND ND ND ND Pozo 2 Lázaro Cárdenas ND 7.31 ND 3 ND ND Pozo 3 El Futuro ND 7.66 ND ND 2 9 Pozo 4 El Refugio 146 6.66 ND 1 ND 29 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa ND 3.86 ND 1 ND ND Pozo 6 Los Cocuyos ND 3.84 ND ND ND 116 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 6 694 4.84 ND 2 1 3 055 NOM-127SSA1 Límite permisible 200 25 5 2000 50 300 ND = No detectado NE= No establecido en la norma La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. Manganeso solo fue detectado en el pozo Los Cocuyos (4 µg/l) y en el bordo de agua (220 µg/l). El valor máximo de mercurio se presentó en el pozo El Refugio (0.97 µg/l) y la concentración mínima fue de 0.03 µg/l en el pozo San Nicolás; en el bordo de agua se registró una concentración de 0.5 µg/l. En cuanto a níquel, las concentraciones que se encontraron fueron en el pozo Lázaro Cárdenas (3 µg/l), El Futuro (6 µg/l) y el bordo de agua (2 µg/l). Para plomo, las concentraciones se presentaron por debajo de los límites de detección en todos los puntos de muestreo. Todos los pozos presentaron trazas de zinc, el intervalo se presentó entre 14 µg/l (El Futuro) y 25 µg/l (San Nicolás), la concentración en el bordo fue de 25 µg/l. 96 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Todas las muestras de agua de los pozos estuvieron por debajo de los límites máximos permitidos para metales pesados, establecidos en la NOM-127-SSA1-1994. Los metales pesados que sobrepasaron la norma, medidos en el bordo de agua, fueron hierro, manganeso y aluminio. Cuadro 36 B. Metales pesados en agua de pozos Muestra Ubicación Mn (µ µg/l) Hg (µ µg/l) Ni (µ µg/l) Pb (µ µg/l) Zn (µ µg/l) Pozo 1 San Nicolás ND 0.03 ND ND 25 Pozo 2 Lázaro Cárdenas ND 0.43 3 ND 15 Pozo 3 El Futuro ND 0.43 6 ND 14 Pozo 4 El Refugio ND 0.97 ND ND 15 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa ND 0.24 ND ND 18 Pozo 6 Los Cocuyos 4 0.25 ND ND 15 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 220 0.50 2 ND 25 NOM-127SSA1 Límite permisible 150 1 NE 25 5000 ND = No detectado La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. Determinaciones microbiológicas 6.4.7 Coliformes totales y coliformes fecales Las concentraciones de coliformes totales y fecales en agua de pozos, después de la temporada de lluvias, se muestran en el Cuadro 37. 97 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 37. Coliformes totales y fecales en agua de pozos Muestra Ubicación Coliformes Totales (NMP/100ml) Coliformes Fecales (NMP/100ml) Pozo 1 San Nicolás 4 ND Pozo 2 Lázaro Cárdenas 7 ND Pozo 3 El Futuro 9 ND Pozo 4 El Refugio 460 ND Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa ND ND Pozo 6 Los Cocuyos 93 ND Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 240 ND NOM-127SSA1 Límite permisible 2 ND ND = No detectado La Modificación a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 establece los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. No se detectaron coliformes totales en el pozo San Antonio de los Pedrosa; sin embargo, la concentración más alta se obtuvo en el pozo El Refugio con un valor de 460 NMP/100 ml; en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 240 NMP/100 ml. En ningún pozo, ni en el bordo de agua se detectaron concentraciones de coliformes fecales. 6.4.8 Mesofílicos aerobios y anaerobios En el Cuadro 38 se presentan los resultados de las concentraciones de mesofílicos aerobios y mesofílicos anaerobios en agua de pozos en la temporada posterior a las lluvias. No se detectaron mesofílicos aerobios en el pozo San Nicolás, en el resto de los pozos la concentración se presentó entre 7 UFC/ml (El Futuro) y 38 UFC/ml (Lázaro Cárdenas); en el bordo de agua la concentración de mesofílicos aerobios fue de 375 UFC/ml. En lo que respecta a los mesofílicos anaerobios, de igual manera no se detectaron en el pozo San Nicolás; el intervalo de los demás pozos se encontró entre 3 UFC/ml (El Futuro) a 52 UFC/ml (El Refugio) y el bordo de agua presentó una concentración de 304 UFC/ml. En lo que se refiere al agua de pozos, el de San Antonio de los Pedrosa fue el único que estuvo por debajo de los límites establecidos de coliformes totales en la NOM-127SSA1-1994; por otra parte, todos los pozos de agua cumplieron la norma en cuanto a coliformes fecales. 98 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología El bordo de agua estuvo por arriba de los límites permitidos en la NOM-127-SSA11994 en cuanto a coliformes totales; sin embargo, cumplió con los límites de coliformes fecales. Cuadro 38. Mesofílicos aerobios y anaerobios en agua de pozos Muestra Ubicación Mesofílicos aerobios totales (UFC/ml) Mesofílicos anaerobios totales (UFC/ml) Pozo 1 San Nicolás 0 0 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 38 21 Pozo 3 El Futuro 7 3 Pozo 4 El Refugio 36 52 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa 12 9 Pozo 6 Los Cocuyos 33 18 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 375 304 6.4.9. Bacterias patógenas en medios selectivos En los Cuadros 39 A, 39 B y 39 C se muestran las cuentas de colonias de bacterias en los diferentes medios selectivos, en la temporada después de lluvias. Cuadro 39 A. Concentración de bacterias en medios selectivos Agar Verde Brillante (UFC/ml) Aerobias Anaerobias Muestra Ubicación Pozo 1 San Nicolás 0 0 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 10 80 Pozo 3 El Futuro 0 0 Pozo 4 El Refugio 80 30 10 0 80 30 370 150 Pozo 5 Pozo 6 Bordo de agua San Antonio de los Pedrosa Los Cocuyos Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 99 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología En agar verde brillante (Cuadro 39 A), no hubo crecimiento de bacterias aerobias en los pozos San Nicolás y El Futuro; no obstante, la concentración más alta obtenida en el agua de pozos fue de 80 UFC/ml (El Refugio y Los Cocuyos); en el bordo de agua la concentración fue de 370 UFC/ml. En cuanto a las bacterias anaerobias, no se detectaron concentraciones en los pozos San Nicolás, El Futuro y San Antonio de los Pedrosa; sin embargo, la concentración mayor en los pozos fue 80 UFC/ml; en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 150 UFC/ml. Cuadro 39 B. Concentración de bacterias en medios selectivos Agar Mac Conckey (UFC/ml) Aerobias Anaerobias Agar Shigella-Salmonella (UFC/ml) Aerobias Anaerobias Muestra Ubicación Pozo 1 San Nicolás 0 0 0 0 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 0 0 0 0 Pozo 3 El Futuro 0 0 0 0 Pozo 4 El Refugio 0 200 0 0 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa 0 0 0 0 Pozo 6 Los Cocuyos 0 10 0 0 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 190 180 90 170 En agar Mac Conckey (Cuadro 39 B), no hubo crecimiento de bacterias aerobias en ninguno de los pozos; sin embargo, la concentración en el bordo de agua fue de 190 UFC/ml; en lo que respecta a las bacterias anaerobias se presentó crecimiento en el pozo el Refugio con un valor de 200 UFC/ ml y en el bordo de agua con 180 UFC/ml. En agar Shigella-Salmonella (Cuadro 39 B), no se observó crecimiento de bacterias aerobias y anaerobias en ninguno de los pozos de agua, la concentración en el bordo de agua fue de 90 UFC/ml para las aerobias y 170 UFC/ml para las anaerobias. 100 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 39 C. Concentración de bacterias en medios selectivos Agar Sangre (UFC/ml) Aerobias Anaerobias Agar Chocolate (UFC/ml) Aerobias Anaerobias Muestra Ubicación Pozo 1 San Nicolás 0 0 0 0 Pozo 2 Lázaro Cárdenas 10 10 40 0 Pozo 3 El Futuro 10 0 10 0 Pozo 4 El Refugio 50 30 110 20 Pozo 5 San Antonio de los Pedrosa 10 10 0 0 Pozo 6 Los Cocuyos 70 100 70 140 Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” 1800 1230 1210 810 En agar sangre (Cuadro 39 C), no se obtuvo crecimiento en agua del pozo San Nicolás de bacterias aerobias, pero el valor máximo de 70 UFC/ml se obtuvo en Los Cocuyos; en el bordo de agua la concentración fue de 1800 UFC/ml. En cuanto a las bacterias anaerobias, en agar sangre no se obtuvo crecimiento en los pozos San Nicolás y el Futuro, y la concentración mayor se registró en Los Cocuyos (100 UFC/ml); en el bordo de agua se obtuvo una concentración de 1230 UFC/ml. En agar chocolate (Cuadro 39 C), no se observó crecimiento de bacterias aerobias en los pozos San Nicolás y San Antonio de los Pedrosa; sin embargo, la concentración máxima en los pozos fue 110 UFC/ml (El Refugio); en el bordo de agua la concentración fue de 1210 UFC/ml. Los resultados de bacterias anaerobias en agar chocolate muestran que los pozos El Refugio y Los Cocuyos presentaron crecimiento de bacterias con un valor de 20 UFC/ml y 140 UFC/ml respectivamente; el bordo de agua tuvo una concentración de 810 UFC/ml. 6.4.10 Bacterias identificadas En el Cuadro 40 se muestran las bacterias identificadas en los pozos de agua así como en el bordo de agua, aledaños al relleno sanitario San Nicolás en la temporada posterior a las lluvias. 101 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 40. Identificación de bacterias en agua de pozos Pozo Nombre Bacterias identificadas 1 San Nicolás Citrobacter freundii 2 Lázaro Cárdenas Aeromona hydrophila Citrobacter freundii 3 El Futuro Enterobacter cloacae 4 El Refugio Citrobacter freundii 6 Los Cocuyos Aeromona hydrophila Bordo de agua Aledaño al relleno sanitario “San Nicolás” Citrobacter freundii Pantoea spp Pseudomona aeruginosa En el Cuadro 41 se presenta una recopilación de todas las bacterias identificadas en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”, pozos y bordo de agua, en la cual se describen los efectos patogénicos de cada una, así como el lugar donde fue localizada. Como se puede observar, la mayoría de las bacterias identificadas son patógenas oportunistas. Cuadro 41. Descripción de las bacterias identificadas en lixiviados, pozos de agua y bordo de agua Bacterias identificadas Efectos que provocan Localización Acinetobacter lwoffi Patógeno principalmente oportunista, pertenece a la familia Neisseriaceae, se encuentra ampliamente distribuido en agua y tierra en ocasiones produce infecciones graves como meningitis, septicemia y neumonía nocosomial así como infección de vías urinarias y tejidos blandos (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005). Lixiviados San Nicolás Actinobacillus pleuropneumoniae Patógeno de animales. Es el agente causal de la pleuroneumonía contagiosa porcina. Enfermedad ampliamente distribuida en los cerdos; en México entre el 30 y 60% de los cerdos que llegan a los rastros presentan lesiones neumónicas por lo que las pérdidas económicas causadas por esta bacteria son enormes (Palacios et al, 2000; Williams et al, 2000). Lixiviados Cumbres 102 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Patógeno poco frecuente de la familia Pseudomonadaceae, puede causar septicemia, peritonitis y meningitis (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005).. Lixiviados San Nicolás Alcaligenes denitrificans Poco común como causa única de infección (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005).. Lixiviados San Nicolás Aeromona hydrophila Aeromona pertenece a la familia Vibrionaceae, es una causa poco frecuente de infecciones de las heridas por aguas dulces y saladas. También es la causa principal de infecciones relacionadas con el contacto con sanguijuelas. No se ha demostrado una vinculación clara con enfermedades diarreicas en humanos (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005). Alcaligenes faecalis Bordetella spp Bordetella bronchiseptica Burkhordelia cepacia Pertence a la familia Brucellaceae. B. bronchiseptica habita en las vías respiratorias de los caninos, causa enfermedad en animales como las tos de perro y catarro en conejos, solo en ocasiones provoca una enfermedad parecida a las tos ferina en humanos (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005). Patógeno oportunista. Es una bacteria del ambiente con capacidad para proliferar en agua, tierra, plantas, animales y materiales vegetales en descomposición. Puede producir neumonía y bacteriemia en enfermos con fibrosis quística (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005).. Lixiviados San Nicolás Pozo de agua 2 y 6 Lixiviados San Nicolás Lixiviados San Nicolás Pozo de agua 2 Citrobacter braakii Lixiviados San Nicolás Citrobacter freundii Patógenos oportunistas que pertenecen a la familia Enterobacteriaceae. Pueden causar infección del aparato urinario y septicemia (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005).. Lixiviados San Nicolás Lixiviados Cumbres Pozo de agua 1, 2 , 4 y 6 Bordo de agua 103 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Enterobacter amnigenus Enterobacter cloacae Patógenos oportunistas, pertenecen a la familia Enterobacteriaceae. Los miembros del género Enterobacter son patógenos en quemaduras y heridas, provocan infecciones del tracto urinario, ocasionalmente septicemia y meningitis (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005).. Lixiviados San Nicolás Lixiviados San Nicolás Lixiviados Cumbres Pozo de agua 2 y 3 Bordo de agua Escherichia coli Patógeno oportunista que pertenece a la familia Enterobacteriaceae. Es la bacteria más constantemente encontrada en las heces fecales. Cepas: Ordinaria. Oportunista Uropática. Causa infección de vías urinarias. Enterotoxígena. Causa diarrea acuosa (viajeros). Enteropatógena. Causa diarrea acuosa Enteroinvasora. Provoca disentería Enterohemorrágica. Causa diarrea sanguinolenta. Enteroagredadora. Causa diarrea acuosa mucoide (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005).. Hafnia Alvei Patógeno oportunista, pertenece a la familia Enterobacteriaceae, patógeno para el humano, usualmente de sangre, orina o infecciones de heridas en pacientes con factores de predisposición, ocasiona infecciones extraintestinales y diarrea (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005).. Lixiviados San Nicolás Moraxella spp. Patógeno oportunista de la familia Neisseriaceae. Son miembros de la flora normal de las vías respiratorias superiores y en ocasiones causan bacteriemia, endocarditis, conjuntivitis, meningitis o otras infecciones (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005). Lixiviados San Nicolás Pantoea spp Patógeno oportunista de la familia Enterobacteriaceae. Frecuentemente aislada del medio ambiente, causa infecciones urinarias, también está implicado con meningitis y sepsis neonatal (Chale-Matsau, 2005). Bordo de agua Lixiviados San Nicolás Bordo de agua 104 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Proteus miriabilis Providencia rettgeri Pseudomona aeruginosa Pseudomona putida Patógeno oportunista, pertenece a la familia Enterobacteriaceae. Las especies de Proteus, producen infecciones en humanos solo cuando las bacterias abandonan el intestino. P. miriabilis causa infecciones del aparato urinario (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005). Lixiviados San Nicolás Patógeno oportunista que pertenece a la familia Enterobacteriaceae. Las especies de providencia son miembros de la flora intestinal normal. Causan infecciones del aparato urinario (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005). Lixiviados Cumbres Se distribuye extensamente en la naturaleza, se observa con frecuencia en la flora intestinal normal y en la piel de los humanos, es el principal patógeno del grupo Pseudomonas. P. aeruginosa sólo es patógena cuando se introduce en regiones desprovistas de defensas normales, produciendo enfermedad sistémica (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005). Patógeno oportunista serio para los pacientes inmunocomprometidos (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005). Serratia licuefaciens Patógeno oportunista, pertenece a la familia Enterobacteriaceae. Se encuentran en el suelo, aguas estancadas, animales y vegetales. Cuando habitan el intestino no producen patología, pero pueden infectar otros tejidos en los que producen inflamación purulenta (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005). Ochrobacter anthropi Patógeno oportunista. Ocasiona bacteriemia principalmente en inmunocomprometidos, particularmente en pacientes con catéter (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005). Oligella ureolytica Patógeno del tracto urinario (Romero, 1990; Brooks et al, 2002; Ryan y Ray, 2005). Lixiviados San Nicolás Lixiviados Cumbres Bordo de agua Lixiviados San Nicolás Lixiviados Cumbres Bordo de agua Pozo de agua 1 Bordo de agua Lixiviados San Nicolás Bordo de agua Lixiviados San Nicolás 105 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología VII. DISCUSIÓN 7.1 LIXIVIADOS SAN NICOLÁS Determinaciones analíticas De acuerdo con los resultados obtenidos en el año 2005, se puede observar que el pH temperatura de los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” en temporada de estiaje y lluvia fue de 7.79 y 7.89 respectivamente, se observó que este tendía a la alcalinidad. El pH es un parámetro importante para el desarrollo microbiano, encargado de llevar a cabo la degradación de los desechos sólidos. Para la digestión anaerobia un rango óptimo de pH está entre 6.8 y 7.5, pero el proceso aún ocurre satisfactoriamente en el rango de 6.0 y 8.0; estos intervalos de pH registrados en los lixiviados no perjudican el crecimiento de los microorganismos encargados de llevar a cabo la degradación de la materia orgánica. Así también, el pH es un parámetro que indica en que fase de degradación de la materia orgánica se encuentra un relleno sanitario, por lo que estos valores corresponden a la fase metanogénica (Ehrig, 1992; Méndez et al., 2002; Slomczynska y Slomczynski, 2004). La conductividad aumentó en la temporada de lluvias de 12.9 mS/cm a 27.4 mS/cm, estos valores permitieron inferir que posiblemente en los lixiviados se encuentran concentraciones elevadas de minerales. El oxígeno disuelto de los lixiviados disminuyó en la época de lluvias de 0.34 mg/l a 0.1 mg/l. El oxígeno disuelto registrado en los lixiviados tanto en periodo de estiaje como de lluvias fue muy bajo, lo que indica que se tiene presencia de altas concentraciones de materiales orgánicos en descomposición y por lo tanto un medio pobre en oxígeno. En cuanto a los contaminantes orgánicos, la DQO en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” aumentó de 10845 mg/l en la temporada de estiaje a 28535 mg/l en la temporada de lluvia; de acuerdo a Al-Muzaini y Thiem (2004) niveles de DQO hasta 30000 mg/l son muy comunes en rellenos sanitarios activos. En estudios de lixiviados de rellenos sanitarios activos, Çeçen y Gürsoy (2001) obtuvieron valores de hasta 37024 mg/l; Collazos y Gómez (2005) en un lixiviado joven registraron una concentración de 25000 mg/l y Álvarez y Suárez (2006) reporta valores de DQO de hasta 28250 mg/l. La DBO5 en el relleno sanitario “San Nicolás” también aumentó de 4765 mg/l a 11610 mg/l. Estos valores coinciden con los rangos de DBO5 presentados en los trabajos de Álvarez y Suárez (2006), y Çeçen y Gürsoy (2001). Sin embargo, la caracterización de los lixiviados provenientes del relleno sanitario activo de la ciudad de Mérida, Yucatán, 106 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología presentada por Méndez et al (2002), reporta valores promedio de DQO de 5764 mg/l y de DBO 1652 mg/l, inferiores a los encontrados en el relleno sanitario “San Nicolás”. En los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” se presentó un incremento en ambas determinaciones de más del doble en la temporada posterior a las lluvias, estas concentraciones son demasiado elevadas, lo cual coincide con la naturaleza de los desechos sólidos que se depositan en el relleno, de los cuales una gran proporción son residuos orgánicos (Cuadro 6). Los valores de DQO en los lixiviados se encuentran de 21 (en estiaje) a 55 veces (posterior a las lluvias) por arriba de las concentraciones de un agua residual típica en México (515 mg /l) presentada por Moeller (1998), y la DBO5 en lixiviados está por arriba 18 (en estiaje) a 45 veces (posterior a las lluvias) del valor típico del agua residual doméstica (260 mg/l). Respecto a las grasas y aceites determinadas en el relleno sanitario “San Nicolás”, la diferencia de estas fue mínima de un muestreo a otro, obteniendo concentraciones de 18 y 16.72 mg/l en época de estiaje y de lluvia respectivamente. Estos valores de grasas coinciden con el rango encontrado por Méndez et al, (2002). Cantidades excesivas de grasas y aceites pueden influir en los procesos microbiológicos; sin embargo estos valores obtenidos de los lixiviados son moderados e inferiores a los encontrados en el agua residual municipal típica en México, que va de 75 a 80 mg/l (Moeller, 1998). Estos resultados nos permiten deducir que no existe un problema de control en la llegada de residuos peligrosos, como los son los aceites, en el relleno sanitario “San Nicolás”. En lo que se refiere a los nutrimentos inorgánicos, hubo un aumento de fósforo en la época de lluvia, comparada con la registrada en la época de estiaje. En los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” aumentó de 16 mg/l a 42 mg/l, el fósforo está relacionado con la cantidad de detergentes y fertilizantes fosforados presentes en una muestra. Estos valores bajos de fósforo encontrados en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” coinciden con los valores de fósforo presentados por Méndez et al. (2002) y por los de Slomczynska y Slomczynski (2004). La concentración de nitrógeno total aumentó en el relleno sanitario “San Nicolás” de 2400 mg/l en época de estiaje a 6600 mg/l en época de lluvia, casi tres veces mas, estos valores se deben a la presencia de compuestos ricos en nitrógeno; los valores de nitrógeno total en los lixiviados están de 60 a 165 veces por arriba (en estiaje y posterior a las lluvias, respectivamente) que los encontrados en un agua residual municipal típica (40 mg/l); de la misma manera el nitrógeno amoniacal se vio aumentado de 550 mg/l a 1900 mg/l, el incremento se mostró mas de tres veces por arriba del valor registrado en la época de estiaje; estos valores están de 22 (en estiaje) a 76 veces (posterior a las lluvias) 107 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología por arriba de un agua residual domestica típica (25 mg/l, de acuerdo a Moeller, 1998). De acuerdo a Torres et al (2005) los lixiviados contienen una gran cantidad de nitrógeno amoniacal, debido a los procesos de degradación de la materia orgánica nitrogenada. Las concentraciones de nitrógeno amoniacal en el relleno sanitario “San Nicolás” coincide con el intervalo de nitrógeno amoniacal presentado por Çeçen y Gürsoy (2001) y Méndez et al. (2005). Collazos y Gómez (2005) publican valores de nitrógeno amoniacal en un lixiviado joven de hasta 1960 mg/l, concentración similar a la encontrada en el relleno sanitario “San Nicolás”. En cuanto al balance de nutrimentos, la relación N-total/DQO arrojó un resultado de 0.22 en el muestreo en temporada de estiaje y 0.23 en temporada de lluvias. La relación Ptotal/DQO fue de 0.001 en ambos muestreos. Tanto el nitrógeno como el fósforo son nutrientes esenciales para el desarrollo y crecimiento de los microorganismos encargados de llevar a cabo la degradación de la materia orgánica presente en un relleno sanitario. La relación N-total/DQO que debe estar presente en un relleno sanitario es igual o mayor a 0.015 y para P-total/ DQO lo apropiado es que estuviera arriba del 0.003 (Torres et al., 2005); por lo que los resultados aportan evidencia de que no se presenta deficiencia de nitrógeno en los lixiviados, y que existe una probable deficiencia de fósforo lo que podría ser un factor limitante en la degradación de la materia orgánica (Martín, 1997). De acuerdo con los resultados de los tóxicos orgánicos en las muestras de lixiviados, se puede observar que la concentración de fenoles aumentó de 1.8 mg/l en estiaje a 6.73 mg/l en la época posterior a la temporada de lluvias. Los fenoles son compuestos orgánicos aromáticos tóxicos que pueden estar presentes en los lixiviados como resultado de procesos naturales de descomposición, así como por desechos industriales; las concentraciones naturales de compuestos fenólicos son usualmente inferiores a 1 µg/l. En rellenos sanitarios, su concentración total puede ser próxima a los 20 mg/l (Hurman, 1985; Pitman y Lewan, 1994). En el trabajo de Jiménez et al. (2002) se registraron valores de fenoles en el rango de 2 a 22 mg/l. Debido a que los compuestos fenólicos son un subproducto de la degradación microbiana de compuestos lignocelulósicos (Avelar, 1994; Jiménez et al., 2002), es probable que las concentraciones de compuestos fenólicos encontradas en los lixiviados no necesariamente implican un menor control de desechos en relación con estos compuestos en el relleno sanitario “San Nicolás”. En cuanto a las concentraciones de anilinas en los lixiviados, estas aumentaron más de 4 veces, de 207.2 mg/l a 914.35 mg/l en temporada de lluvias, estas concentraciones de anilinas en los lixiviados son elevadas. La anilina es un compuesto tóxico usado para fabricar 108 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología una amplia variedad de productos como tintes y colorantes. La presencia de anilinas indica que posiblemente no se tenga un control adecuado en cuanto a la entrada de estos desechos al relleno sanitario “San Nicolás”. Los metales que se encontraron en mayor concentración en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” fueron hierro, aluminio y manganeso; para hierro se detectó una concentración de 27.29 mg/l en estiaje y 36.92 mg/l posterior a las lluvias; de aluminio se obtuvo un valor de 9.27 mg/l y 2.48 mg/l, en el primer y segundo muestreo, respectivamente, y las concentraciones de manganeso fueron de 1.48 mg/l (estiaje) y 0.42 mg/l (posterior a las lluvias). Estos valores se deben probablemente a la presencia de chatarra y desechos de aluminio que son frecuentes en los rellenos sanitarios, lo que coincide con la composición de la basura, ya que los dos principales metales que se encuentran presentes en los desechos sólidos son hierro y aluminio (Cuadro 6). El manganeso es un componente de las pilas, que también es un residuo común en los rellenos sanitarios. Tanto el hierro, aluminio y manganeso tienen efectos tóxicos en los humanos en altas concentraciones; el hierro puede dañar el tracto gastrointestinal y el hígado principalmente; el aluminio puede alterar la función intestinal así como provocar alteraciones en la función del sistema nervioso central; y el manganeso, daña una parte del cerebro que ayuda a controlar los movimientos, también puede causar problemas respiratorios y alteración en la función sexual (Albert, 1997; ATSDR, 2001; Klaasen y Watkins, 2001; Spanierman, 2007). Además de la composición de la basura depositada en el relleno sanitario, la concentración de los metales en los lixiviados varía de acuerdo a sus patrones de movilidad, su habilidad de formar tanto complejos inorgánicos como orgánicos y de sus mecanismos de retención en los suelos (Kaoser et al., 2000). Cadmio y plomo tienen baja movilidad en suelos en condiciones reductoras. El cobre en presencia de materia orgánica es prácticamente inmóvil. El hierro +3 presenta una baja movilidad; sin embargo, el hierro +2 tiene una alta movilidad en el suelo. El mercurio en condiciones anaerobias tiene baja movilidad; y el níquel tiene una movilidad moderada, pero en condiciones anaerobias su movilidad disminuye (Kaoser et al., 2000; Moreno, 2003). No obstante, la movilidad de los metales aumenta en medios ácidos. De acuerdo a los resultados obtenidos de los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, el orden de los metales de mayor a menor concentración es el siguiente: Fe > Al > Mn > Zn > Ni > Pb > Cu > Cr > As > Cd > Hg. De acuerdo con los estudios de Méndez et al. (2002), el hierro fue el metal pesado que se encontró en mayor concentración, seguido del zinc, cromo y manganeso. En los trabajos 109 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología de Slomczynska & Slomczynski (2004) y de Kaoser et al. (2000) el hierro fue el metal con mayor concentración en los lixiviados estudiados. En la publicación de Collazos y Gómez (2005) el metal que se encontró en mayor concentración fue hierro, seguido del zinc y manganeso. En el trabajo de Álvarez y Suárez (2006) los metales pesados encontrados con mayores concentraciones fueron hierro y manganeso. Únicamente con la finalidad de tener una idea de la magnitud de las concentraciones de los metales obtenidas de los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, se hizo una comparación con la norma NOM-001-ECOL-1996 que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales vertidas a aguas y bienes nacionales; y con la NOM-127-SSA1-1994, la cual establece los límites permisibles de calidad para el agua potable, lo cual se muestra en el Cuadro 42. Cuadro 42. Comparación de la concentración de metales en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” con las normas mexicanas Metales Lixiviados San Nicolás Estiaje - Lluvias (mg/l) NOM-001-ECOL-1996 * LMP (mg/l) Cumple NOM-127-SSA1-1994 LMP (mg/l) Cumple 0.20 no Al 9.27 - 2.48 NE As 0.011 - 0.022 0.4 si 0.05 si Cd 0.02 - ND 0.1 si 0.005 no Cu 0.31 - 0.16 6 si 2.00 si Cr 0.09 - 0.21 1 si 0.05 no Fe 27.29 - 36.92 NE 0.30 no Mn 1.48 - 0.42 NE 0.15 no Hg 0.0005 - 0.0006 0.01 si 0.001 si Ní 0.36 - 0.64 4 si NE Pb 0.16 - 0.40 10 si 0.025 no Zn 0.37 - 1.11 20 si 5.00 si LMP= Límite Máximo Permisible ND= No detectado NE= No establecido en la Norma * Descarga a suelo Como se puede observar, las concentraciones de arsénico, cobre, mercurio y zinc se encuentran dentro de los límites establecidos por ambas normas, por lo que se puede decir que la concentración de dichos metales no fue elevada. Cadmio y cromo están dentro de los 110 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología límites de la NOM-001-ECOL-1996 pero no de la NOM-127-SSA1-1994. Y aluminio, hierro y manganeso están arriba de los límites establecidos por la NOM-127-SSA1-1994. Los valores de la mayoría de los parámetros analíticos (conductividad, DQO, DBO5, STT, STV, STF, N-total, N-NH3, P-total, anilinas, fenoles, Fe, Zn, Cr, Ni, Pb, Hg y As) en la época posterior a las lluvias aumentaron en promedio más del doble, respecto a los valores registrados en la temporada de estiaje; al contrario de lo que se suponía, ya que con las diluciones del agua de lluvia se esperaban concentraciones menores en la época posterior a las lluvias; sin embargo, en el año 2005 las precipitaciones pluviales no fueron elevadas en Aguascalientes, como se puede confirmar, la precipitación acumulada en el año 2005 fue de 397 mm en comparación con la precipitación acumulada en el 2004 que se registró de 838.8 mm (Universidad Autónoma de Aguascalientes). Otra probable causa de que las concentraciones fueran mayores en época de lluvia es la carga de residuos sólidos en el relleno sanitario, es posible que en esa época se depositara en el relleno una mayor cantidad de residuos. Las cargas orgánicas y de otros contaminantes presentes en los lixiviados, tienden a incrementarse por el crecimiento que últimamente han experimentado las tasas de residuos sólidos que ingresan a los rellenos sanitarios, debido tanto al incremento poblacional, como a los elevados índices de consumismo que se han venido registrando desde hace dos décadas; además de la mayor peligrosidad potencial que presentan en la actualidad con respecto al pasado, por los limpiadores, pinturas, solventes, baterías y otros materiales que ya son comunes en la composición típica de los residuos sólidos municipales (SEMARNAT, 2001b). Los resultados de los análisis de los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” para determinar el grado de estabilización de la materia orgánica nos muestran que la relación DBO5/DQO fue de 0.44 y 0.41 en el primer y segundo muestro respectivamente, esto quiere decir que el 44% (durante la temporada de estiaje) y 41% (en época de lluvias) de la materia orgánica total (DQO) es fácilmente biodegradable (DBO5). probablemente aún existe una elevada cantidad de Lo cual indica que materia orgánica por biodegradar. Estos valores son cuatro veces mayores que los presentados por el relleno sanitario “Las Cumbres”. En lo que se refiere al muestreo llevado a cabo en época de estiaje, la relación STF/STT indica que el 60% de los sólidos totales es materia sólida inorgánica y el 40% representa la materia orgánica (relación STV/STT). En el segundo muestreo los resultados son similares, el 56% de los sólidos totales representa la materia sólida inorgánica (STF/STT) y el 44% (STV/STT) la orgánica. Estas relaciones implican una considerable 111 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología proporción de materia orgánica en los lixiviados. De acuerdo a Jucá et al. (2000), cuanto mayor sea el grado de sólidos volátiles mayor será la cantidad de materia orgánica que ha de descomponerse y más reciente será la basura depositada. La relación N-NH3/N-total en el primer muestreo fue de 0.23 y en el segundo muestro el resultado fue de 0.29, esto quiere decir que el 23% y 29% respectivamente, del nitrógeno total es nitrógeno amoniacal; en un lixiviado maduro la relación tenderá a aumentar ya que se tiene una mayor producción de nitrógeno amoniacal (González y Valdivia, 2000). La relación DBO5/N-NH3 muestra que en el relleno sanitario “San Nicolás” se tiene una mayor concentración de materia orgánica biodegradable en los lixiviados respecto a la concentración de nitrógeno amoniacal (en estiaje 8.66 veces más y en la temporada posterior a las lluvias 6.11 veces más). Para lixiviados jóvenes esta relación es considerablemente mayor a 1 (indica que es mayor la cantidad de materia orgánica por degradar en comparación con la que se ha degradado), y para lixiviados maduros la relación es menor a 1 (sugiere que la materia orgánica degradada es mayor que la falta por degradar), ya que durante la degradación de materia orgánica los compuestos que contienen nitrógeno se transforman a nitrógeno amoniacal; por lo tanto, a mayor degradación de materia orgánica se tiene una mayor concentración de nitrógeno amoniacal (Slomczynska y Slomczynski, 2004). El análisis de los resultados anteriores establece que el relleno sanitario “San Nicolás” presenta un bajo grado de estabilización de la materia orgánica. De la misma manera, se analizaron los datos para determinar en que fase de degradación se encuentra el relleno sanitario. El potencial óxido-reducción fue de -249.8 mV (estiaje) y de -227.8 mV (posterior a las lluvias), mostrando condiciones muy reductoras, con lo que se tiene la condición optima para el crecimiento de las bacterias metanogénicas; a partir de -200 mV, se favorece la metanogénesis (Rubio et al, 2004; Colmenares y Santos, 2007), valor obtenido en la época de estiaje y en la época posterior a las lluvias. Por lo que, posiblemente, en el relleno sanitario se encuentra consolidada la fase de la metanogénesis. La DQO, DBO5 y la relación DBO5/DQO, tanto en temporada de estiaje y la posterior a las lluvias, corresponden a la fase de fermentación ácida, sin embargo, el pH y el potencial oxido-reducción se relacionan con la fase de fermentación metanogénica (Ehrig, 1992; Méndez et al., 2002; Slomczynska y Slomczynski, 2004). Los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” fueron tomados de un tanque de almacenamiento donde se mezclan lixiviados de diferentes edades, por lo que en ellos se presenta una mezcla de las características de la fase acidogénica, la cual corresponde a la degradación de la materia orgánica que se lleva a 112 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología cabo durante las primeras semanas de depositados los residuos, y la fase metanogénica que corresponde a los lixiviados de mayor edad. Este comportamiento también se observa en el trabajo de Méndez et al (2002). Se tienen como referencia resultados analíticos obtenidos en el año 2004, igualmente en temporada de estiaje y posterior a las lluvias, de los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” (Anexo 1, Cuadro 43) en los cuales se observa claramente el efecto de la dilución. Los parámetros de pH, conductividad, temperatura, redox, DQO, DBO, STT, STV, STF, SST, SSV, SSF, N-total, N-NH3 , P-total, anilinas, fenoles, Fe, Mn, Zn, Cr, Pb, Cd y Al fueron superiores en la época de estiaje, comparados con la época posterior a las lluvias. De lo metales pesados los que se encontraron en mayor concentración en este periodo fueron Fe, Mn y Al; los mismos metales que se encontraron en mayores cantidades en el año siguiente, mostrando consistencia. La relación DBO5/DQO tanto en estiaje como en la época posterior a las lluvias, se mantuvo constante con un valor de 0.27, esto indica que aproximadamente el 30% de la materia orgánica total es biodegradable, lo cual es un porcentaje elevado. Sin embargo, en la temporada posterior a las lluvias los valores de DQO y DBO5 se redujeron considerablemente. Valores bajos de DQO y DBO5, pero valores altos del índice de biodegradabilidad infieren que se tuvo entrada de aguas externas al relleno en la temporada de lluvia, Ehring (1992) mencionó este efecto en su trabajo. La relación STV/STT fue alta en la época de estiaje (0.55); lo cual confirma que la cantidad de materia orgánica es elevada; no obstante, este valor se redujo en la temporada posterior a las lluvias (0.28). Con la relación N-NH3/N-total se puede observar que el 31% (estiaje) y el 29% (lluvia) del nitrógeno total corresponde al nitrógeno amoniacal, estos porcentajes son mayores en un lixiviado maduro (González y Valdivia, 2000). La relación DBO5/N- NH3 en temporada de estiaje fue de 5.69, lo cual coincide con un lixiviado con un bajo grado de estabilización, sin embargo en la época posterior a las lluvias la relación disminuyó a 0.93. El potencial de óxido-reducción del lixiviado fue negativo (-10.3 mV en estiaje y -127 mV posterior a las lluvias), aunque muy por arriba de los valores que favorecen la metanogénesis (– 200 mV). Durante el año que nos muestran los datos de referencia (2004), también se observó una baja estabilidad de la materia orgánica en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, lo cual se confirmó durante los muestreos del 2005. 113 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología En cuanto al balance de nutrimentos, la relación N-total/DQO sugiere que no se tiene deficiencia de nitrógeno; pero posiblemente se tiene deficiencia de fósforo como se puede observar en la relación P-total/DQO (0.0008 en estiaje y 0.002 en lluvia). Este comportamiento también se observó durante los muestreos del año 2005, siendo consistente que no hay deficiencia de nitrógeno y la posible deficiencia de fósforo. De los muestreos realizados en los dos años, el de la temporada de estiaje del año 2004 fue el que registró la mayor concentración de contaminantes en los lixiviados; no obstante, durante la época de lluvia del mismo año, los contaminantes disminuyeron de una manera notable, posiblemente por el efecto de la dilución causado por las cuantiosas lluvias. En la época de estiaje del año 2005 aún se observaron los efectos de la dilución, y en la temporada posterior a las lluvias los valores fueron cercanos a los obtenidos en estiaje del 2004, reflejando una recuperación de las condiciones existentes antes de las abundantes lluvias del 2004. Con la finalidad de corroborar el estado de descomposición de los residuos en el relleno sanitario “San Nicolás”, se analizó la composición del biogás del relleno (Anexo 2). Como se puede observar en la Figura 36, la concentración de metano va en aumento en cada muestreo, pasando del 40% (estiaje del 2004) al 70% (lluvias del 2005) de la composición del biogás. Este aumento en la producción de metano es consistente en la mayoría de los pozos de venteo muestreados (Anexo 2, Figuras 38-41). De forma contraria, la concentración de bióxido de carbono disminuyó de 16% al 3% en un periodo de dos años. La elevada producción de metano y el aumento en cada muestreo indica una alta y creciente actividad de las bacterias metanogénicas, debido a una elevada disponibilidad de la materia orgánica fácilmente biodegradable, lo que corrobora que posiblemente se encuentra consolidada la etapa de fermentación metanogénica. La evidencia obtenida de la composición del biogás, permite confirmar que se trata de un lixiviado con un bajo grado de estabilización de la materia orgánica. 114 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Relleno sanitario "San Nicolás" 80 70 (% v) 60 50 40 30 20 10 0 Estiaje 2004 Lluvias 2004 CH4 Estiaje 2005 Lluvias 2005 CO2 Figura 36. Porcentajes promedio de metano (CH4) y bióxido de carbono (CO2) del biogás del relleno sanitario “San Nicolás” Determinaciones microbiológicas En cuanto a los estudios microbiológicos, en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” se observó un considerable grado de contaminación por materia fecal en temporada de estiaje, debido a que se encontraron altas densidades de coliformes totales (140000 NMP/100ml) y fecales (30000 NMP/100ml) en los lixiviados de San Nicolás. Sin embargo, dichos valores son menores que los registrados por Álvarez y Suárez (2006) en lixiviados provenientes de un relleno activo, en el cual los valores máximos encontrados en dicho trabajo fueron de 8x106NMP/100ml de coliformes totales y 2.8x106 NMP/100ml de coliformes fecales. Las concentraciones de coliformes en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” disminuyeron notoriamente en la temporada posterior a las lluvias. En promedio, la concentración de coliformes totales y fecales disminuyó 99.8% en la temporada posterior a las lluvias. Así también se encontraron concentraciones elevadas de mesofílicos aerobios (66000 UFC/ml) y anaerobios (106100 UFC/ml) en la temporada de estiaje. No obstante, dichas concentraciones se redujeron en la temporada posterior a las lluvias, los mesofílicos aerobios disminuyeron aproximadamente 90% y los anaerobios se redujeron en un 13%. Esta determinación proporciona una estimación de la población microbiana total, tanto de patógenos como no patógenos que crecen en el rango de 10-45 ºC, presentes en los lixiviados; de los cuales los mesofílicos anaerobios se encontraron en mayor concentración que los aerobios en ambos muestreos. Lo cual coincide con las condiciones de anaerobiosis presentes en el relleno sanitario. 115 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Se observó crecimiento de bacterias posiblemente patógenas en todos los medios selectivos. Las bacterias enteropatógenas se desarrollaron en agar Mac Conkey, agar Salmonella-Shigella y agar verde brillante. Los patógenos hemolíticos en el agar sangre y los patógenos respiratorios en agar chocolate. La concentración máxima de bacterias en los medios selectivos fue de 1.62 x106 UFC/ml para las bacterias aerobias y 1.31x106 UFC/ml, para las anaerobias (agar sangre, temporada de estiaje) y la concentración mínima fue de 8x103 UFC/ml para las aerobias y 0 para las anaerobias (agar verde brillante, temporada posterior a las lluvias). En promedio, se tuvo una disminución de la concentración de bacterias en todos los medios selectivos del 70% en la temporada posterior a las lluvias. La concentración de coliformes totales y fecales, mesofílicos aerobios y anaerobios, así como las concentraciones de bacterias en medios selectivos, disminuyeron considerablemente en temporada de lluvias en comparación con la de estiaje, contrario a lo que se observó con las determinaciones analíticas. Probablemente esta disminución se haya debido al aumento de contaminantes y tóxicos en los lixiviados, lo que podría haber limitado el desarrollo de los microorganismos. Las bacterias identificadas en los lixiviados de San Nicolás fueron: Escherichia coli, Citrobacter freundii, Citrobacter braakii, Enterobacter cloacae, Enterobacter amnigenus, Hafnia Alvei, Proteus miriabilis, todas las anteriores pertenecientes a la familia Enterobacteriaceae; así también se aisló Aeromona hydrophila, Acinetobacter lwoffi, Alcaligenes denitrificans, Alcaligenes faecalis, Bordetella bronchiseptica, Bordetella spp, Burkhordelia cepacia, Moraxella spp., Ochrobacter anthropi, Oligella ureolytica, Pseudomonas aeruginosa y Pseudomona putida. La mayor parte de estas bacterias son patógenas (Tabla 40). El grupo de las bacterias de la familia Enterobacteriaceae así como Oligella ureolytica son patógenos oportunistas que pueden llegar a provocar infecciones en el tracto urinario y septicemia principalmente. Acinetobacter, Alcaligenes faecalis, Burkhordelia y Moraxella son patógenos oportunistas que pueden causar neumonía y meningitis. Bordetella es un patógeno de animales como perros y conejos. Ochrobacter y Pseudomona ocasiona bacteriemia y septicemia principalmente en enfermos inmunocomprometidos. Como consecuencia de los diferentes tipos de residuos, los microorganismos patogénicos pueden hacer su aparición en los lixiviados (Jucá, 2000), esto implica la llegada al relleno sanitario de residuos contaminados con estas especies y que las condiciones prevalecientes del relleno sanitario “San Nicolás” las mantienen viables. 116 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 7.2 LIXIVIADOS CUMBRES Determinaciones analíticas Para hacer una comparación de los resultados de los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, el cual aun está en actividad y cuenta con una tecnología más avanzada, se tomaron muestras de lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”, el cual ya está clausurado y sus lixiviados son antiguos. El muestreo se llevó a cabo durante el mismo periodo: en temporada de estiaje y otro en temporadas de lluvias del año 2005. Las muestras se obtuvieron de dos pozos de lixiviados disponibles (San Agustín y Casas). La temperatura en los lixiviados del relleno “Las Cumbres” estuvo entre 35.2 °C (pozo San Agustín) y 36.9 °C (pozo Casas) en temporada de estiaje, y 39 ºC (pozo San Agustín) y 36 °C (Pozo casas) en temporada de lluvia; como se observa la temperatura fue mayor en los lixiviados de “Las Cumbres” que en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, esta diferencia de temperatura entre los lixiviados de los dos rellenos se debe a que los lixiviados de “San Nicolás” se tomaron del tanque de almacenamiento, el cual se encuentra al medio ambiente y los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” se tomaron de los pozos, los cuales se ubican a varios metros por debajo de la superficie del relleno. Con respecto al pH de los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” no hubo mucha variación respecto a la temporada de estiaje con la de lluvia. El intervalo de pH se presentó entre 7.79 y 8.13 durante ambas temporadas en los dos pozos de lixiviados, ligeramente más alto que los obtenidos en el relleno sanitario “San Nicolás”, este pH corresponde a la fase de degradación metanogénica. La conductividad fue mayor en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” que en el relleno sanitario “San Nicolás”, 32.1 mS/cm (pozo San Agustin), 18. 6 mS/cm (pozo Casas) en temporada de estiaje y 45. 6 mS/cm (pozo San Agustín), 34.4 mS/cm (pozo Casas) durante el tiempo de lluvias, los resultados anteriores suponen concentraciones mas elevadas de minerales en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” que en el relleno sanitario “San Nicolás”. El oxígeno disuelto registrado en los lixiviados de los dos rellenos sanitarios tanto en periodo de estiaje como de lluvias fue muy bajo, esto es debido a la elevada carga contaminante de los lixiviados. En lo que se refiere a los contaminantes orgánicos, en el pozo San Agustín del relleno “Las Cumbres” la concentración de DQO disminuyó de 19380 mg/l en la época de estiaje a 12980 mg/l en la época de lluvias, y la DBO5 se mantuvo constante obteniendo valores de 1465 mg/l y 1443 mg/l en época de estiaje y de lluvia respectivamente. En el pozo Casas se obtuvieron valores similares de DQO en ambas temporadas del año registrándose valores de 117 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología 9200 mg/l y 8830 mg/l, así también los valores de DBO5 permanecieron estables con una concentración de 964 mg/l en estiaje y 644 mg/l en temporada posterior a las lluvias. Los valores elevados de DQO en el relleno sanitario “Las Cumbres” sugieren que se encuentran sustancias húmicas y fúlvicas, las cuales son materia orgánica no fácilmente biodegradable. El valor de la DBO5 en el relleno sanitario “Las Cumbres” fue menor que en el relleno sanitario “San Nicolás” en ambos muestreos, lo que indica una baja cantidad de materia orgánica biodegradable en el relleno de “Las Cumbres”. En el primer muestreo llevado a cabo en temporada de estiaje no se determinó la concentración de grasas y aceites en el relleno sanitario “Las Cumbres”, sin embargo en la temporada de lluvias la concentración obtenida de grasas y aceites fue de 20.53 mg/l en pozo San Agustín y 15.21 mg/l en el pozo Casas del mismo relleno; al igual que en el los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, estos valores de grasas y aceites no son excesivos. De acuerdo con los resultados de los nutrimentos inorgánicos, se presentó un aumento de fósforo en la época de lluvia, en comparación con la registrada en la época de estiaje; en el lixiviado del pozo San Agustín en el relleno “Las Cumbres” aumentó de 76 mg/l a 128 mg/l, y el pozo Casas de San Agustín aumentó de 50 mg/l a 114 mg/l; se observó el mismo comportamiento que en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” siendo, mayor la concentración de fósforo en los lixiviados del relleno “Las Cumbres”. En el relleno sanitario “Las Cumbres” la concentración de nitrógeno total fue similar tanto en temporada de estiaje como de lluvias, 9300 mg/l y 11400 mg/l respectivamente en el pozo San Agustín, así como 9500 mg/l y 8300 mg/l en el pozo Casas. En cuanto a las concentraciones de nitrógeno amoniacal, en el relleno “Las Cumbres” también se mantuvo estable en los dos muestreos con un valor de 2560 mg/l en época de estiaje y 2640 mg/l en época de lluvias en el pozo San Agustín, así como 9500 mg/l y 8300 mg/l en estiaje y lluvias respectivamente en el pozo Casas. La cantidad de nitrógeno amoniacal es elevada, lo cual concuerda con valores para rellenos sanitarios viejos. Los valores de nitrógeno amoniacal fueron mayores en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” comparados con los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, ya que los lixiviados más maduros presentan una concentración de nitrógeno amoniacal elevada (González y Valdivia, 2000). En lo que se refiere al balance de nutrimentos, la relación N-total/DQO en estiaje se registró en 0.48 (pozo San Agustín) y 1.03 (pozo Casas). En la temporada posterior a las lluvias la relación fue de 0.88 (pozo San Agustín) y 0.94 (pozo Casas). Por lo que no se presenta deficiencia de nitrógeno, ya que los valores de la proporción están por arriba de lo recomendado que es de 0.015 (Torres et al, 2005). 118 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Para la relación P total/DQO se obtuvieron valores en estiaje de 0.004 (San Agustín) y 0.005 (Casas). En la temporada posterior a las lluvias los valores se presentaron entre 0.01 y 0.013, con lo que no se presentó deficiencia de fósforo en ninguna temporada, ya que el valor mínimo recomendado es de 0.003 (Torres et al, 2005). En cuanto a los tóxicos orgánicos, en lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” no hubo gran variación de fenoles de un muestro a otro, tanto en el pozo San Agustín (12.97 mg/l en estiaje y 8.96 mg/l en lluvias) como en el pozo Casas (2.58 mg/l en estiaje y 2.8 mg/l en lluvias). El mismo comportamiento se observa en las concentraciones de anilinas en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”, las concentraciones fueron de 1325.13 mg/l y 1105.98 mg/l (pozo San Agustín) en temporada de estiaje, así como 581.19 mg/l y 766.8 mg/l (pozo casas) en temporada de lluvia. En general las concentraciones de anilinas fueron mayores en el relleno sanitario “Las Cumbres” que en el relleno sanitario “San Nicolás”. Estas concentraciones de anilinas nos indican que se tuvo un menor control en cuanto al depósito de residuos peligrosos en el relleno de “Las Cumbres” que en el relleno sanitario “San Nicolás”. Respecto a los tóxicos inorgánicos, los metales pesados que se encontraron en mayores concentraciones en el relleno sanitario “Las Cumbres” fueron aluminio y hierro. Las concentraciones de aluminio en el pozo San Agustín fueron de 1795.69 mg/l en estiaje y 220.96 mg/l en la temporada posterior a las lluvias; en el pozo Casas las concentraciones fueron de 2.93 mg/l (estiaje) y 2.05 mg/l (posterior a las lluvias). Para hierro, en el pozo San Agustín se registraron concentraciones de 972.06 mg/l en estiaje y 191.48 mg/l en la época posterior a las lluvias; en el pozo Casas se obtuvieron concentraciones de 6.08 mg/l en estiaje y 15.98 mg/l en la temporada posterior a las lluvias. Sin embargo, los estudios de Israde et al., (2005) muestran que los metales que encontraron en mayor concentración fueron plomo, cadmio, zinc, níquel, cromo y arsénico en el relleno sanitario clausurado de Morelia, Michoacán. Las concentraciones de los metales pesados en el relleno sanitario “Las Cumbres” fueron muy superiores a las registradas en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”. Esto indica que el control de residuos con metales tóxicos en el relleno “San Nicolás” ha sido mucho más eficiente que el que se tuvo en el relleno “Las Cumbres”. Los resultados que se calcularon para determinar el grado de estabilidad de la materia orgánica del relleno sanitario “Las Cumbres”, señalan que la relación DBO5/DQO de los lixiviados en estiaje fue de 0.08 para el lixiviado del pozo San Agustín y 0.1 para el lixiviado del pozo Casas; en la temporada posterior a las lluvias se obtuvieron valores similares, 0.11 119 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología para el lixiviado del pozo San Agustín y 0.07 para el lixiviado cercano a las Casas. Esto indica que aproximadamente del 7 al 11 % de la materia orgánica total que se encuentra en los lixiviados del relleno Cumbres, es biodegradable, lo cual es un porcentaje bajo y concuerda con el valor esperado en los lixiviados antiguos. Estos valores son aproximadamente cuatro veces menores que los observados en el relleno “San Nicolás”. La relación STF/STT en el primer muestreo fue aproximadamente de 0.67 en ambos pozos de lixiviados, lo cual establece que el 67% de los sólidos corresponde a la materia inorgánica y el 32% a la materia orgánica (relación STV/STT); esta proporción de materia orgánica es baja en comparación con la inorgánica. Estas relaciones permanecieron estables para el muestreo llevado a cabo en la temporada posterior a las lluvias. En cuanto a la relación DBO5/N-NH3, en la temporada de estiaje, dicha proporción fue de 0.44 (pozo San Agustín) y 0.38 (pozo Casas) y en temporada posterior a las lluvias se obtuvieron valores de 0.42 (pozo San Agustín) y 0.24 (pozo Casas). Esta relación en ambos pozos se presentó por debajo de 1, lo que indica que es mayor la concentración de nitrógeno amoniacal respecto a la cantidad de materia orgánica biodegradable, debido a que la mayoría de la materia orgánica que contiene compuestos nitrogenados se ha transformado a nitrógeno amoniacal. Estos valores corresponde a valores de lixiviados maduros (González y Valdivia, 2000). Lo contrario se presentó en los lixiviados del relleno “San Nicolás”. Los valores del potencial óxido-reducción se registraron en 2.8 mV (San Agustín) y 196.8 mV (Casas) en estiaje; estos valores positivos indican condiciones oxidantes en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”. En la época posterior a las lluvias se presentaron valores de -29.9 (San Agustín) y -30.8 mV (Casas), estos valores aunque son negativos están muy por arriba del valor que favorece la metanogénesis (Rubio et al, 2004; Colmenares y Santos, 2007). Todo lo anterior muestra un alto grado de estabilización de la materia orgánica en el relleno sanitario “Las Cumbres”. También se cuentan con datos de referencia de los parámetros físico-químicos del relleno sanitario “Las Cumbres” del año anterior, 2004 (Anexo 1, Cuadro 44). En dichos resultados se presenta congruencia con los resultados mostrados en este trabajo. De igual manera, los parámetros que se encontraron por arriba del relleno sanitario “San Nicolás” en general fueron P-total, N-total, N-NH3, anilinas, sólidos y metales pesados. Confirmando que se tuvo menor control de residuos con metales pesados en el relleno sanitario “Las Cumbres”. 120 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología En cuanto a la estabilización de la materia orgánica, la relación DBO5/DQO en el 2004 osciló de 0.08 a 0.15, coincidiendo con una alta estabilización de la materia orgánica. La relación STF/STT fue alta, presentándose entre 0.64 y 0.81, lo que indica que la cantidad de materia orgánica es menor a la inorgánica. Con la relación DBO5/N-NH3 se obtuvieron valores entre 0.17 y 0.61, indicando que se tiene una mayor concentración de nitrógeno amoniacal respecto a la materia orgánica biodegradable. Se registraron valores de potencial redox en los lixiviados de Cumbres de 55.7 mV y -136.5 mV en estiaje y de 32 mV y 10.9 mV en la temporada posterior a las lluvias, presentando en su mayoría condiciones oxidantes. Por lo tanto, toda la evidencia recabada permite confirmar que los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” manifiestan en general las últimas fases de la degradación de la materia orgánica. En lo que se refiere al balance de nutrimentos, los resultados del 2004 mostraron que no se presenta deficiencia de nitrógeno ni de fósforo. De la misma manera que en el relleno sanitario “San Nicolás”, se tienen datos de la composición del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” (Anexo 2), para ratificar el estado de descomposición de los residuos. En la Figura 37 se presentan los porcentajes promedio de metano y bióxido de carbono. Relleno sanitario "Las Cumbres" 80 70 (% v) 60 50 40 30 20 10 0 Estiaje 2004 Lluvias 2004 CH4 Estiaje 2005 Lluvias 2005 CO2 Figura 37. Porcentajes promedio de metano (CH4) y bióxido de carbono (CO2) del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” La producción de ambos compuestos puede prolongarse durante varias décadas en los rellenos sanitarios; se puede observar que durante los tres últimos muestreos la concentración de metano permaneció estable, constituyendo en promedio el 50% de la 121 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología composición del biogás; sin embargo, la concentración promedió de bióxido de carbono disminuyó, ya que inicialmente en el muestreo de estiaje del 2004 constituía el 20% del gas, llegando a 3% en el último muestreo. En comparación con la concentración de metano del biogás del relleno sanitario “San Nicolás” (70% de metano en promedio, durante el último muestreo), el porcentaje de metano en el relleno sanitario “Las Cumbres”, es menor (50% de metano en promedio, durante el último muestreo); probablemente se deba a una baja disponibilidad de la materia orgánica en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Como se puede observar en las Figuras 43 a 46 (Anexo 2), la producción de metano no es homogénea de un pozo a otro, existen pozos en los que se tiene una baja proporción de metano los cuales corresponden a las fases más antiguas del relleno y en los que se tiene mayor porcentaje de metano corresponden a las pozos de las etapas más recientes. Así también, se observó (Anexo 2) que la presencia de nitrógeno y oxígeno en el biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” es mayor que en el biogás del relleno sanitario “San Nicolás”. Conforme aumenta la edad de un relleno sanitario, la composición de nitrógeno y oxígeno en el biogás también se incrementa; la presencia de oxígeno y nitrógeno se asocian al ingreso de aire al vertedero (ya sea por una mala cobertura de los residuos o por la entrada de aire a través de los pozos de captación), y por las reacciones metabólicas que se están llevando a cabo, lo que permite que se generen condiciones oxidantes dentro del relleno, como se puede observar en los valores del potencial redox, disminuyendo la formación de metano (Martín, 1997). Determinaciones microbiológicas En temporada de estiaje, en el pozo de lixiviados San Agustín se obtuvo una concentración de coliformes totales de 91 000 NMP/100ml; sin embargo, no se detectaron concentraciones de coliformes fecales en la misma muestra. En el pozo Casas no hubo crecimiento de coliformes totales ni fecales. En la temporada de lluvias solamente en el pozo Casas se presentó una concentración de coliformes totales de 7 NMP/100 ml. Estos resultados son inferiores en ambos muestreos (estiaje y posterior a la temporada de lluvias) comparados con los resultados de San Nicolás. Los mesofílicos tanto aerobios como anaerobios en lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” disminuyeron en promedio 86% en la temporada posterior a las lluvias. Comparando con los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, fueron mucho menores las 122 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología concentraciones en los lixiviados del relleno “Las Cumbres”, 30 veces menos de mesofílicos aerobios y 40 veces menos de anaerobios. En cuanto a la concentración de las bacterias en medios selectivos, se obtuvo crecimiento de colonias de ambos pozos en todos los medios selectivos, por lo que se puede inferir la presencia de bacterias enteropatógenas, patógenos hemolíticos y patógenos respiratorios, en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”; no obstante, estos resultados se presentaron en promedio 25 veces por debajo de los valores encontrados en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”. En general, los resultados de los análisis microbiológicos realizados en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” fueron inferiores a las concentraciones que se determinaron en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”. Las bacterias aisladas en el relleno sanitario “Las Cumbres” fueron: Actinobacillus pleuropneumoniae, Citrobacter freundii, Enterobacter cloacae, Providencia rettgeri, Pseudomona aeruginosa y Pseudomona putida, las cuales son bacterias patógenas (Tabla 41). Actinobacillus pleuropneumoniae es el agente causal de la pleuroneumonía contagiosa porcina. Citrobacter, Enterobacter y Providencia son enterobacterias patógenas oportunistas que pueden causar infección del aparato urinario y septicemia. 7.3 POZOS DE AGUA Y BORDO DE AGUA Determinaciones analíticas En lo que se refiere a los análisis de las muestras de agua de los pozos que se ubican cerca del relleno sanitario “San Nicolás” se encontró que: El pH, la conductividad, la temperatura y el oxígeno disuelto mostraron valores apropiados para agua de pozos. Los contaminantes orgánicos DBO5 y DQO se presentaron por debajo del límite de detección, por lo que no hay evidencia de contaminación por materia orgánica en el agua de todos los pozos analizados. Los nutrimentos inorgánicos fósforo total, nitrógeno total y sulfatos se presentaron por debajo de los criterios determinados por la norma NOM-127-SSA1-1994, la cual establece los límites permisibles para agua potable; el nitrógeno amoniacal se encontró por debajo de los límites de detección y por lo tanto debajo de lo establecido en la norma para agua potable. 123 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología No se detectaron en el agua de los pozos, concentraciones de contaminantes antropogénicos como detergentes, fenoles y anilinas. En cuanto a los metales pesados, todos se encontraron por debajo de los límites establecidos por la norma NOM-127-SSA11994, en todas las muestras de agua de los pozos estudiados. Estos resultados muestran consistencia con los datos de referencia que se tienen del año 2004 (Anexo 3). En los cuales no se observó evidencia alguna de contaminación antropogénica en los pozos. Todo lo anterior implica que no hay evidencia contundente de una probable infiltración de los contaminantes presentes en los lixiviados hacia el acuífero, al nivel de precisión de las técnicas analíticas empleadas. Sin embargo, en cuanto al bordo de agua cercano al relleno sanitario “San Nicolás”, se observó un notable grado de contaminación. Se registraron concentraciones de contaminantes orgánicos principalmente no biodegradables (DQO, grasas y aceites). Las concentraciones de fenoles en el agua del bordo sobrepasaron los límites de la NOM-127SSA1-1994. En lo que se refiere a los metales pesados, los que se encontraron en mayores concentraciones fueron hierro, aluminio y manganeso; los tres exceden los criterios establecidos por la NOM-127-SSA1-1994, sobresaliendo de estos el hierro y aluminio (ambas concentraciones registradas por arriba de los 13 mg/l); el hierro excede más de 40 veces el límite permitido por la norma y el aluminio excede más de 60 veces los criterios establecidos en la normatividad. Estos tres metales son los que se encontraron en mayores concentraciones en el lixiviado de San Nicolás. De acuerdo con los resultados de los contaminantes encontrados en el bordo de agua, se puede inferir que se tienen escurrimientos de lixiviados que están contaminando las aguas superficiales cercanas al relleno sanitario San Nicolás. Por lo que es conveniente monitorear este cuerpo de agua y revisar su uso como agua de abrevadero y riego. Determinaciones microbiológicas No se detectaron concentraciones de coliformes fecales en ninguno de los pozos de agua, en ambas temporadas, por lo tanto no hay indicios de contaminación fecal en el agua de los pozos. Sin embargo, los pozos San Nicolás, Lázaro Cárdenas, El Futuro, El Refugio y Los Cocuyos sobrepasaron los límites establecidos en la NOM-127-SSA1 en cuanto a coliformes totales. Se obtuvo crecimiento de mesofílicos aerobios y anaerobios en el agua de pozos en un intervalo de 0 a 115 UFC/ml. En cuanto a los medios selectivos, los agares en los cuales se 124 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología presentaron las concentraciones más altas fueron agar sangre y agar chocolate, los cuales son selectivos para los patógenos hemolíticos y respiratorios, respectivamente. En general, no se observó crecimiento de bacterias en agar shigella-salmonella. Las bacterias identificadas en el agua de los pozos fueron: Citrobacter freundii y Serratia licuefaciens (pozo San Nicolás), Aeromona hydrophila, Burkholderia cepacia, Citrobacter freundii y Enterobacter cloacae (pozo Lázaro Cárdenas), Enterobacter cloacae (pozo El Futuro), Citrobacter freundii (pozo El Refugio), Aeromona hydrophila y Citrobacter freundii (pozo Los Cocuyos). Las cuales son bacterias patógenas principalmente oportunistas (Tabla 40). No se tiene evidencia contundente de que la contaminación microbiana encontrada en el agua de los pozos provenga de la infiltración de lixiviados. Es probable que los microorganismos presentes en el relleno sanitario se dispersen a través del aire, contaminando las tomas de agua; en el estudio aerobiológico de la zona aledaña al relleno sanitario “San Nicolás” realizado por Flores et al. (2007), se identificaron las bacterias presentes en el aire, de las cuales Aeromona hydrophila, Burkholderia cepacia, Enterobacter cloacae y Citrobacter freundii, se encontraron también en el agua de los pozos. En cuanto al bordo de agua aledaño a San Nicolás, en general las concentraciones de las bacterias disminuyeron en la temporada posterior a las lluvias, sin embargo, sobrepasó los límites establecidos por la norma NOM-127-SSA1 para coliformes totales en ambos muestreos. En lo que respecta a los coliformes fecales, sólo se detectaron en la temporada de estiaje, de igual manera sobrepasando los límites de dicha norma. Los mesofílicos tanto aerobios como anaerobios en promedio fueron 330 UFC/ml. Se observó crecimiento de bacterias en todos los medios selectivos, por lo que se infiere que se tienen en el bordo de agua presencia de enteropatógenos, patógenos hemolíticos y respiratorios. Los valores de las determinaciones microbiológicas en promedio fueron 12 veces mayores en el bordo de agua comparado con los pozos de agua. Las bacterias identificadas en el bordo de agua fueron: Citrobacter freundii, Enterobacter cloacae*, Escherichia coli*, Ochrobacter anthropi*, Serratia licufaciens, Pseudomona aeuroginosa*, Pseudomona putida*, Pantoea spp. Las bacterias marcadas con (*) son las bacterias que también fueron identificadas en lixiviados del relleno “San Nicolás”. Estos resultados microbiológicos, junto con los analíticos, corroboran que se presentan escurrimientos de lixiviados hacia el bordo de agua. 125 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología VIII. CONCLUSIONES Los resultados obtenidos de la caracterización físico química de los lixiviados mostraron evidencia, la cual es consistente en todos los muestreos, de que los residuos del relleno sanitario “San Nicolás” presentaron un bajo grado de estabilidad de la materia orgánica. Se obtuvieron valores elevados de las relaciones DBO5/DQO y SSV/SST, indicando que se tiene una gran cantidad de materia orgánica fácilmente biodegradable. El potencial óxido reducción disminuyó continuamente en cada muestreo, llegando hasta -230 mV, mostrando condiciones muy reductoras propicias para el desarrollo de las bacterias metanogénicas, consolidándose la etapa de metanogénesis. La evidencia obtenida de la composición del biogás convalida que se trata de un relleno sanitario con un bajo grado de estabilización de la materia orgánica, debido a la elevada producción de metano y a su aumento gradual en cada muestreo, indicando una alta y creciente actividad de las bacterias metanogénicas, debido a una elevada disponibilidad de la materia orgánica fácilmente biodegradable. Sin embargo, la DQO, DBO5 y la relación DBO5/DQO, corresponden a la fase de fermentación ácida, por lo que en los lixiviados se presenta una mezcla de las características de la fase acidogénica, la cual corresponde a la degradación de la materia orgánica que se lleva a cabo durante las primeras semanas de depositados los residuos, y la fase metanogénica, que corresponde a los lixiviados de mayor edad. Los resultados de las relaciones N total/DQO aportan evidencia de que no se presenta deficiencia de nitrógeno en los residuos del relleno sanitario “San Nicolás”, ya que los valores estuvieron por arriba del nivel recomendado; sin embargo, la relación P total/DQO fue inferior al valor recomendado lo cual indica una probable deficiencia de fósforo en los residuos de dicho relleno, lo que podría ser un factor limitante en la velocidad de degradación de la materia orgánica. Los metales pesados que se encontraron en mayor concentración en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” fueron hierro, aluminio y manganeso, no obstante, las concentraciones de metales pesados en los lixiviados fueron bajas para un residuo que proviene de un relleno sanitario. De acuerdo con las determinaciones microbiológicas, los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” presentaron un considerable grado de contaminación por materia fecal; así también, se obtuvo una elevada concentración de bacterias en medios selectivos, por lo que se puede inferir la presencia de bacterias enteropatógenas, patógenos hemolíticos y patógenos respiratorios, en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”. La mayoría de 126 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología las bacterias identificadas en los lixiviados son patógenas, lo que implica la llegada al relleno sanitario de residuos contaminados con estas especies, manteniéndose viables en los lixiviados. Los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” muestran evidencia de que provienen de residuos con un alto grado de estabilización de la materia orgánica, presentando las últimas fases de degradación. Las relaciones DBO5/DQO y SSV/SST indican que se tiene una baja proporción de materia orgánica fácilmente biodegradable. El potencial óxido-reducción registró valores positivos y ligeramente negativos, mostrando condiciones oxidantes o ligeramente reductoras, lo que implica una actividad microbiana anaeróbica baja, debido a la limitada disponibilidad de materia orgánica fácilmente biodegradable. La evidencia recabada de la composición del biogás muestra que en los puntos que corresponden a las fases más antiguas del relleno sanitario el porcentaje de metano es pequeño, y se presentan elevadas concentraciones de nitrógeno y oxígeno correspondientes a las últimas fases de degradación de la materia orgánica. En promedio, el porcentaje de metano en el relleno sanitario “Las Cumbres” es menor que en relleno sanitario “San Nicolás” lo que corrobora que se tiene una limitada disponibilidad de materia orgánica fácilmente biodegradable en el relleno sanitario “Las Cumbres”. Las relaciones N total/DQO y P total/DQO aportan evidencia de que no se tiene deficiencia de nitrógeno ni fósforo en los residuos del relleno sanitario “Las Cumbres” Los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” presentaron concentraciones elevadas de metales pesados; particularmente de aluminio y hierro. Los niveles de anilina también fueron elevados. Las concentraciones de los metales pesados, anilinas y fenoles se encontraron considerablemente por arriba respecto a las concentraciones obtenidas de los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”. Esto indica que se tuvo un mayor control en la entrada de residuos peligrosos en el relleno sanitario de “San Nicolás”, comparado con el relleno sanitario de “Las Cumbres”. Los resultados de los análisis microbiológicos realizados en los lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” fueron inferiores a las concentraciones que se determinaron en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”. No se encontró contaminación fecal en lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres”; las concentraciones de microorganismos patógenos se presentaron en promedio 25 veces por debajo de las encontradas en los lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás”, y el número de bacterias identificadas en el relleno sanitario “Las Cumbres” fue inferior a las encontradas en el relleno“San Nicolás”; sin embargo, la mayoría de las bacterias aisladas son patógenas oportunistas. 127 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Las muestras de agua de pozos aledaños al relleno sanitario “San Nicolás”, mostraron consistentemente en los muestreos llevados a cabo, valores apropiados de calidad de acuerdo a los resultados de los parámetros físico-químicos determinados. No obstante, de acuerdo a las determinaciones microbiológicas, los pozos sobrepasaron los límites máximos permisibles de coliformes totales, establecidos por la Norma para agua potable. Los pozos de agua no presentaron contaminación físico-química pero se observó contaminación microbiológica. No se tienen evidencias contundentes de que la contaminación microbiológica provenga de la infiltración de lixiviados al agua subterránea. El bordo de agua cercano al relleno sanitario “San Nicolás” presentó un considerable grado de contaminación. Destacan los metales hierro y aluminio, los mismos que se observaron en mayor concentración en los lixiviados de San Nicolás. Además, se aislaron bacterias en el bordo de agua que se identificaron en los lixiviados del relleno San Nicolás. Razón por la cual, es conveniente monitorear este cuerpo de agua y revisar su uso como agua de abrevadero y riego. Es probable que se tenga dispersión de contaminantes físicos, químicos y biológicos provenientes del escurrimiento de lixiviados del relleno sanitario San Nicolás al agua superficial aledaña al relleno, representando un riesgo latente a la salud pública y de contaminación al ambiente. No se encontró evidencia concluyente de infiltración de contaminantes provenientes de los lixiviados al acuífero subyacente. 128 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología IX. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Afferden, M.; Hansen, A.; Quintero, O.; Barrera, L.A.; Petkova, V.; Iliev, M.; Spies, S. y Wehenpohl, G. 2002. Alternativas de rellenos sanitarios, guía de toma de decisión. Gobierno del Estado de México, Secretaría de Ecología. Al-Muzaini, S. y Thiem, L. 2004. 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Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos en lixiviados del relleno sanitario “San Nicolás” * Estiaje Lluvia Estiaje Lluvia Parámetros 2004 2005 Parámetros campo pH Conductividad (ms/cm) Temperatura (°C) OD (mg/l) Redox (mV) Contaminantes orgánicos (mg/l) 7.13 27.1 32.4 0.29 -10.3 8.67 15.69 18.7 0.77 -127.7 7.79 12.9 18 0.34 -249.8 7.89 27.4 24.9 0.1 -227.8 DQO DBO5 Grasas y Aceites Sólidos (mg/l) 54 070 14 863 NR 3 620 986 NR 10845 4765 18 28835 11610 16.72 STT STV STF SST SSV SSF Nutrimentos inorgánicos (mg/l) 33 255 18 190 15 065 705 475 230 9260 2635 6625 230 170 60 10390 4150 6240 1210 695 515 24210 10555 13655 711 467 244 N-total N-NH3 P-total Tóxicos orgánicos (mg/l) 8400 2610 46.5 3600 1055 6 2400 550 16 6600 1900 42 Anilinas Fenoles Tóxicos inorgánicos (mg/l) 1125 3.59 156 2.5 207.2 1.8 914.35 6.73 3.5 0.0025 0.04 ND 0.24 68 3.5 0.0001 NR 0.16 0.54 ND 0.035 ND 0.1 0.02 5.04 0.08 0.0001 NR ND ND 9.27 0.0109 0.02 0.31 0.09 27.29 1.48 0.0005 0.36 0.16 0.37 2.48 0.02242 ND 0.16 0.21 36.92 0.42 0.00057 0.64 0.4 1.11 Al As Cd Cu Cr Fe Mn Hg Ni Pb Zn *Las muestras se tomaron del tanque de lixiviados NR=No realizada ND= No detectado 143 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 44. Resultados (2004-2005) de los parámetros físicoquímicos en lixiviados del relleno sanitario “Las Cumbres” Pozo San Agustín Parámetros Estiaje Lluvia Pozo Casas Estiaje 2004 Lluvia Estiaje 2005 Lluvia Estiaje 2004 Lluvia 2005 Parámetros de campo pH 8.31 8.03 Conductiv. (mS/cm) 35.1 33.5 Temperatura (°C) 27.7 40.9 OD (mg/l) 0.21 0.35 Redox (mV) -136.5 10.9 Contaminantes orgánicos (mg/l) 8.13 32.1 35.2 0.24 2.8 7.9 45.6 39 0.12 -29.9 8.14 26.8 27.2 0.30 55.7 7.88 22.1 39.3 0.43 32 7.98 18.6 36.90 0.30 196.8 7.82 34.4 36 0.16 -30.8 DQO DBO5 Grasas y Aceites Sólidos (mg/l) 16110 1716 NR 12600 973 NR 19380 1465 NR 12980 1443 20.53 9980 1486 NR 7700 716 NR 9200 964 NR 8830 644 15.21 STT STV STF SST SSV SSF 90700 17080 73620 200250 30400 169850 10520 3795 6725 440 230 210 20115 6815 13300 670 230 440 22920 7850 15070 2540 640 1900 22665 7290 15375 10520 2850 7670 25060 8380 16680 6190 1520 4670 14085 4635 9450 213 93 120 13525 4525 9000 412 281 131 10700 3390 49 9300 3300 76 11400 3430 128 11400 3530 159 13000 4230 39 9500 2560 50 8300 2640 114 382 12 1325.13 12.97 1105.98 8.96 1125 3.59 391 4.8 581.19 2.58 766.80 2.80 124.3 0.2746 ND 0.15 1.08 83.1 0.88 0.0009 NR 0.35 1.33 1795.69 0.7034 0.12 2.54 2.08 972.06 13.8 0.0137 1.74 2.74 5.18 220.96 0.1764 ND 0.38 0.98 191.48 1.309 0.0024 0.523 0.320 1.656 3.5 0.0025 0.04 0.02 1.16 43.8 1.2 0.001 NR 0.16 1.18 25.52 0.0478 ND 0.1 0.6 34.4 1.8 0.009 NR ND 0.48 2.93 0.0108 1.04 2.28 1.74 6.08 0.48 0.0007 0.30 0.10 0.52 2.045 0.0314 ND 0.12 0.81 15.98 0.532 0.0014 0.2 ND 0.484 Nutrimentos inorgánicos (mg/l) N-total N-NH3 P-total 10000 2800 121.5 Tóxicos orgánicos (mg/l) Anilinas 1214 Fenoles 8.59 Tóxicos inorgánicos (mg/l) Al As Cd Cu Cr Fe Mn Hg Ni Pb Zn 436.92 0.0645 0.04 0.57 1.85 293 3.25 0.00135 NR 0.061 3.79 NR=No realizada ND= No detectado 144 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología ANEXO 2. COMPOSICIÓN DEL BIOGÁS DE LOS RELLENOS SANITARIOS “SAN NICOLÁS” Y “LAS CUMBRES” Estudio Integral del relleno sanitario San Nicolás y su impacto en el ambiente. Proyecto financiado por Fondos Mixtos CONCYTEA-CONACYT (Clave AGS-2003-C02-11326) Relleno sanitario "San Nicolás" Estiaje:18 marzo de 2004 CH4 CO2 N2 O2 100 Composición biogás (%v) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 3 4 5 7 8 10 15 16 20 21 29 31 32 35 Pozos de venteo Figura 38. Composición del biogás del relleno sanitario “San Nicolás” en todos los pozos de venteo muestreados. Estiaje 2004 Relleno sanitario "San Nicolás" Lluvias:5 octubre de 2004 CH4 CO2 N2 O2 100 Composición biogás (%v) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 3 4 5 7 8 10 13 14 20 21 22 29 31 32 35 Pozos de venteo Figura 39. Composición del biogás del relleno sanitario “San Nicolás” en todos los pozos de venteo muestreados. Lluvias 2004 145 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Relleno sanitario "San Nicolás" Estiaje:15 marzo de 2005 CH4 CO2 N2 O2 100 Composición biogás (%v) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 3 4 5 7 8 10 15 16 20 21 22 29 31 32 35 Pozos de venteo Figura 40. Composición del biogás del relleno sanitario “San Nicolás” en todos los pozos de venteo muestreados. Estiaje 2005 Relleno sanitario "San Nicolás" Lluvias:29 septiembre de 2005 CH4 CO2 N2 O2 100 Composición biogás (%v) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 3 4 5 7 8 10 15 16 20 21 22 32 35 Pozos de venteo Figura 41. Composición del biogás del relleno sanitario “San Nicolás” en todos los pozos de venteo muestreados. Lluvias 2005 146 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 45. Composición promedio del biogás del relleno sanitario “San Nicolás” % en volumen Media Valor mínimo Valor máximo 4.07 2.74 2.67 0.84 1.13 67.48 25.91 41.96 10.87 5.24 20.31 6.65 3.83 1.59 1.73 72.17 28.20 58.37 14.65 3.22 5.26 0.46 6.03 1.59 0.88 87.81 48 75.16 18.88 20.01 13.12 0.98 5.59 1.49 13.39 90.45 5.27 68.54 17.37 40.47 Estiaje. 18 marzo del 2004 CH4 41.09 CO2 15.94 N2 12.79 O2 3.43 CH4/CO2 2.84 Lluvias. 5 octubre del 2004 CH4 56.68 CO2 20.68 N2 17.85 O2 4.86 CH4/CO2 2.77 Estiaje. 15 marzo del 2005 CH4 60.95 CO2 6.91 N2 25 O2 6.09 CH4/CO2 13.81 Lluvias. 29 septiembre del 2005 CH4 71.97 CO2 3.21 N2 19.68 O2 5.14 CH4/CO2 23.41 Composición promedio del biogás (% v) Relleno sanitario "San Nicolás" 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Estiaje 2004 CH4 Lluvias 2004 CO2 Estiaje 2005 N2 Lluvias 2005 O2 Figura 42. Composición promedio en el biogás del relleno sanitario “San Nicolás” 147 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Relleno sanitario "Las Cumbres" Estiaje:11 marzo de 2004 CH4 CO2 N2 O2 Composición biogás (%v) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 10 11 12 13 15 21 26 30 35 39 41 46 48 54 C7 D6 H4 LixII Pozos de venteo Figura 43. Composición del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” en todos los pozos de venteo muestreados. Estiaje 2004 Relleno sanitario "Las Cumbres" Lluvias:6 octubre de 2004 CH4 CO2 N2 O2 100 Composición biogás (%v) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 10 10A 11 12 13 15 21 26 30 34 35 39 41 46 48 54 B2 D6 H4 Lix-II Pozos de venteo Figura 44. Composición del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” en todos los pozos de venteo muestreados. Lluvias 2004 148 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Relleno sanitario "Las Cumbres" Estiaje:23 marzo de 2005 CH4 CO2 N2 O2 100 Composición biogás (%v) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 10 10A 11 12 13 15 21 26 30 34 35 39 41 46 48 54 B2 D6 H4 LixII Pozos de venteo Figura 45. Composición del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” en todos los pozos de venteo muestreados. Estiaje 2005 Relleno sanitario "Las Cumbres" Lluvias:6 octubre de 2005 CH4 CO2 N2 O2 100 Composición biogás (%v) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 10 10A 11 12 13 15 21 26 30 34 35 39 41 46 48 54 B2 D6 H4 LixII Pozos de venteo Figura 46. Composición del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” en todos los pozos de venteo muestreados. Lluvias 2005 149 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 46. Composición promedio del biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” % en volumen Media Valor mínimo Valor máximo 0.89 0.57 1.78 0.74 57.59 75.62 53.49 11.98 6.09 1.87 3.59 1.00 1.75 74.25 28.09 66.65 19.03 6.96 3.66 0.45 6.98 1.76 0.87 85.45 44.01 77.94 20.36 19.66 2.73 0.07 3.89 1.11 1.00 90.60 10.11 79.98 19.72 254.94 Estiaje. 11 marzo del 2004 CH4 30.84 CO2 19.56 N2 17.21 O2 4.42 CH4/CO2 2.04 Lluvias. 6 octubre del 2004 CH4 50.23 CO2 16.37 N2 26.28 O2 6.74 CH4/CO2 3.20 Estiaje. 23 marzo del 2005 CH4 51.18 CO2 6.2 N2 34.03 O2 8.45 CH4/CO2 11.61 Lluvias. 5 octubre del 2005 CH4 48.72 CO2 3.07 N2 35.39 O2 9.45 CH4/CO2 39.53 Composición promedio del biogas (% v) Relleno Sanitario "Las Cumbres" 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Estiaje 2004 Lluvias 2004 CH4 CO2 Estiaje 2005 N2 Lluvias 2005 O2 Figura 47. Composición promedio en el biogás del relleno sanitario “Las Cumbres” 150 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología ANEXO 3. RESULTADOS GLOBALES (2004-2005) DE LOS PARAMETROS FISICOQUIMICOS DE LOS POZOS DE AGUA ALEDAÑOS AL RELLENO SANITARIO “SAN NICOLÁS” Cuadro 47. Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos del pozo de agua San Nicolás Estiaje Lluvia Estiaje Lluvia Parámetros 2004 2005 Parámetros campo pH Conductividad (µS/cm) Temperatura (°C) OD (mg/l) Contaminantes orgánicos (mg/l) 7.42 451 26.7 NR 7.30 430 25.6 2.87 7.36 423 26 3.62 7.52 1029 26 4.20 DQO DBO5 ND ND ND ND ND(0.30)1 ND ND ND 355 70 285 3.26 2.08 1.18 465 75 390 3.25 0.5 2.75 327.5 17.5 310 11 10.25 0.75 325 55 270 4.5 4.5 0 4 ND 0.1068 ND ND 0.07 10 ND 0.14 2 ND 0.33 NR NR 30.2 30.3 Sólidos (mg/l) STT STV STF SST SSV SSF Nutrimentos inorgánicos (mg/l) N-total N-NH3 P-total Sulfatos Tóxicos orgánicos (mg/l) Detergentes ND ND ND ND Anilinas Fenoles NR ND NR ND ND ND ND ND ND 3.3 ND 3 ND 275 5 0.04 NR 5 ND ND 9.6 ND 1 ND 118 ND 0.6 NR ND ND ND 7.98 ND ND ND 51 ND 0.49 8 6 5 ND 6.04 ND ND ND ND ND 0.03 ND Tóxicos inorgánicos (µ µg/l) Al As Cd Cu Cr Fe Mn Hg Ni Pb Zn 25 NR=No realizada ND= No detectado 1 Se muestra entre paréntesis el resultado obtenido utilizando una técnica ultra sensible de DQO (No aceptada por la EPA). Con el método aceptado el resultado en todos los pozos de agua fue no detectado. 151 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 48. Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos del pozo de agua Lázaro Cárdenas Estiaje Lluvia Estiaje Lluvia Parámetros 2004 2005 Parámetros campo pH Conductividad (µS/cm) Temperatura (°C) OD (mg/l) 7.5 536 20.1 NR 7.49 508 18.8 4.99 7.23 532 22.27 3.70 7.52 554 21.76 4.03 DQO DBO5 Sólidos (mg/l) ND ND ND ND ND ND ND ND STT STV STF SST SSV SSF Nutrimentos inorgánicos (mg/l) 445 105 340 0.5 0.5 0 525 100 425 3.65 2.15 1.5 397.5 80 317.5 8.5 7.5 1 407.5 82.5 325 2 1.67 0.33 6 ND 0.081 4 ND 0.06 9 ND 0.12 1 ND 0.15 NR NR 35.9 37.6 Detergentes ND ND ND ND Anilinas Fenoles Tóxicos inorgánicos (µ µg/l) NR ND NR ND ND ND ND ND Al As Cd Cu Cr Fe Mn Hg Ni Pb Zn ND 3.8 ND 10 ND 160 ND 0.06 NR 7 ND ND 21 ND 3 ND 241 4 0.6 NR 6 ND ND 10.85 ND 7 ND 66 ND 0.56 6 16 26 ND 7.31 ND 3 ND ND ND 0.43 3 ND 15 Contaminantes orgánicos (mg/l) N-total N-NH3 P-total Sulfatos Tóxicos orgánicos (mg/l) NR=No realizada ND= No detectado 152 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 49. Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos del pozo de agua El Futuro Estiaje Lluvia Estiaje Lluvia Parámetros 2004 2005 Parámetros campo pH Conductividad (µS/cm) Temperatura (°C) OD (mg/l) 7.27 579 19.1 NR 7.43 556 19.5 3.08 7.31 587 23.2 2.16 7.80 609 22.8 4.11 DQO DBO5 Sólidos (mg/l) ND ND ND ND ND (0.4) ND STT STV STF SST SSV SSF Nutrimentos inorgánicos (mg/l) 455 90 365 5.67 5.67 0 570 150 420 1.26 0.88 0.38 420 72.5 347.5 6.25 2.5 3.75 432.5 65 367.5 5.5 4.75 0.75 3 ND 0.0994 4 ND 0.08 6 ND 0.15 3 ND 0.19 NR NR 52.6 57.7 Detergentes Anilinas ND NR ND NR ND ND ND ND Fenoles Tóxicos inorgánicos (µ µg/l) ND ND ND ND Al As Cd Cu Cr Fe Mn Hg Ni Pb Zn ND 3.7 ND 1 1 18.5 ND 0.05 NR 21.5 ND ND 12.4 ND 2 ND 42 ND 0.6 NR 8 ND ND 12.43 1 ND ND 77 2 ND 6 10 5 ND 7.66 ND ND 2 9 ND 0.43 6 ND 14 Contaminantes orgánicos (mg/l) N-total N-NH3 P-total Sulfatos 1 ND (1.6) ND 1 Tóxicos orgánicos (mg/l) NR=No realizada ND= No detectado 1 Se muestra entre paréntesis el resultado obtenido utilizando una técnica ultra sensible de DQO (No aceptada por la EPA). Con el método aceptado el resultado en todos los pozos de agua fue no detectado. 153 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 50. Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos del pozo de agua San Antonio de los Pedrosa Estiaje Lluvia Estiaje Lluvia Parámetros 2004 2005 Parámetros campo pH Conductividad (µS/cm) Temperatura (°C) OD (mg/l) 7.31 329 25.4 NR 7.46 325 25.1 3.81 7.45 332 26.3 5.32 7.66 342 25.97 5.30 DQO DBO5 Sólidos (mg/l) ND ND ND ND ND ND ND ND STT STV STF SST SSV SSF 305 35 270 8.18 0 8.18 425 105 320 1.5 1.25 0.25 310 70 240 7 2.75 4.25 285 30 255 4.5 3.25 1.25 4 ND 0.0921 2 ND 0.05 10 ND 0.12 2 ND 0.07 NR NR 1 0.9 Contaminantes orgánicos (mg/l) Nutrimentos inorgánicos (mg/l) N-total N-NH3 P-total Sulfatos Tóxicos orgánicos (mg/l) Detergentes ND ND ND ND Anilinas Fenoles Tóxicos inorgánicos (µ µg/l) NR ND NR ND ND ND ND ND Al As Cd Cu Cr Fe Mn Hg Ni Pb Zn ND 2.3 ND ND ND ND ND ND NR 10 ND ND 6.2 ND ND ND 86 ND 0.3 NR 9 ND ND 4.48 1 ND ND 61 ND 0.80 6 8 13 ND 3.86 ND 1 ND ND ND 0.24 ND ND 18 NR=No realizada ND= No detectado 154 Tesis. Maestría en Ciencias Área Toxicología Cuadro 51. Resultados (2004-2005) de los parámetros fisicoquímicos del pozo de agua Los Cocuyos Estiaje Lluvia Estiaje Lluvia Parámetros 2004 2005 Parámetros campo pH Conductividad (µS/cm) Temperatura (°C) OD (mg/l) 7.20 392 27.9 NR 7.50 363 24.4 0.99 7.48 409 26.77 2.75 6.67 391 27.1 2.23 ND ND ND ND ND(0.1) ND ND (1.0) ND STT STV STF SST SSV SSF Nutrimentos inorgánicos (mg/l) 350 90 260 24.28 23.5 0.78 410 70 340 4.88 2.13 2.75 305 30 275 1.25 1 0.25 317.5 55 262.5 4.25 3.75 0.5 N-total N-NH3 P-total 3 ND 0.1031 6 ND 0.07 9 ND 0.12 1 ND 0.12 NR NR 20.6 20.6 Contaminantes orgánicos (mg/l) DQO DBO5 Sólidos (mg/l) Sulfatos 1 1 Tóxicos orgánicos (mg/l) Detergentes ND ND ND ND Anilinas Fenoles Tóxicos inorgánicos (µ µg/l) NR ND NR ND ND ND ND ND Al As Cd Cu Cr Fe Mn Hg Ni Pb Zn ND 2.7 ND ND ND ND ND ND NR 13 ND ND 6.1 ND 2 ND 507 7 0.4 NR 4 ND ND 6.29 ND ND ND 104 4 ND 6 4 12 ND 3.84 ND ND ND 116 4 0.25 ND ND 15 NR=No realizada ND= No detectado 1 Se muestra entre paréntesis el resultado obtenido utilizando una técnica ultra sensible de DQO (No aceptada por la EPA). Con el método aceptado el resultado en todos los pozos de agua fue no detectado. 155
