evaluación de la calidad del agua en las principales lagunas del

MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA EN LAS PRINCIPALES
LAGUNAS DEL ESTADO DE CHIHUAHUA
A. Benavides1,2, M. Moreno1, 2, M. Sosa2, S. Puga2, R. Soto2, T. Lebgue2
(1) Centro de Investigación en Materiales Avanzados S.C (CIMAV) Miguel de Cervantes # 120 Complejo
Industrial Chihuahua, Cp 31109 Chihuahua, Chih. México.
E-mail: [email protected]
(2) Facultad de Zootecnia, Universidad Autónoma de Chihuahua
RESUMEN
Actualmente muchos países se unen al manejo
adecuado de los recursos naturales, así como al
control de la contaminación, mediante
la
implementación de herramientas que sirvan para
tener un mejor monitoreo de los recursos naturales.
Diversos materiales deterioran la calidad del agua y
la hacen inútil para los usos pretendidos. El objetivo
de este trabajo es evaluar la calidad del agua de las
lagunas Mexicanos, Patos, Encinillas y Bustillos del
estado de Chihuahua. Se muestrearon dos puntos en
cada laguna recolectando agua superficial y
sedimento. Para las muestras de agua la
determinación de pH, conductividad eléctrica,
temperatura y oxígeno disuelto se realizó en campo.
Grasas y aceites, sólidos totales y suspendidos,
demanda química de oxígeno (DQO) y metales se
cuantificaron posteriormente en el laboratorio. A las
muestras de sedimento sólo se les cuantifico metales
por espectrometría de emisión por plasma (ICP). El
valor de pH encontrado en la laguna de Encinillas en
el punto 1 se encuentra fuera de los límites
permisibles por normatividad
(6.5 a 8.5),
presentando diferencia entre los valores obtenidos
en los dos puntos de muestreo por laguna. Los
resultados obtenidos para oxigeno disuelto se
encuentran en valores bajos. En los resultados de
DQO se encontró que los valores mayores se
presentan en la laguna de Bustillos, los cuales se
encuentran cercanos al límite de 100 mg/L
permitidos para aguas residuales. No se detectó la
presencia de grasas y aceites en ninguna de las
muestras. En la laguna de Patos y de bustillos se
presentan altas concentraciones de sólidos por
encima del valor permitido por normatividad. En el
caso de los sólidos suspendidos totales sólo la laguna
de Encinillas se encuentra dentro de los límites
máximos permisibles para contaminantes básicos en
humedales naturales los cuales se encuentran entre
75 y 125 mg/L. En el análisis cualitativo realizado
por ICP se encontró la presencia de Al, As, Ca, Cu,
Fe, Hg, Mg, Mn, Mo, P, Pb, S, Si, Ti, V y Zn. Al
cuantificarlos, los elementos que sobrepasan los
límites permisibles por normatividad para agua son
Al y Mn en todas las lagunas y Hg, Pb en Patos.
Para el caso de Ca, Fe, Mg, Mo, Ti y V, no se cuenta
con normatividad. Tomando como base los límites
recomendados por Canadá (Canadian Soil Quality
Guidelines) para niveles de metales en suelo de uso
agrícola solo se sobrepasan estos límites en el caso
del molibdeno (5 mg/Kg), azufre (500 mg/Kg) y
arsénico (12 mg/Kg). La laguna de Bustillos,
presentó los valores más altos en cuanto a los
parámetros considerados en este estudio.
PALABRAS CLAVE: Contaminación, calidad,
laguna, evaluación.
INTRODUCCIÓN
Los lagos, charcas y lagunas se forman en depresiones
terrestres que almacenan agua estancada. Su
profundidad varía entre 1 y 2000 m, y su superficie
puede abarcar unos cuantos m2 hasta miles de km2.
Algunos se han formado por la deposición glacial o por
la erosión. Otros se forman por el embalse de los ríos al
depositarse piedras, troncos y otro tipo de materiales
que evitan que el agua del río corra.
Dada la íntima relación de los ecosistemas lacustres con
los terrestres que los rodean, el aporte de materiales de
unos a otros es inevitable. Hoy en día, cantidades muy
importantes de sedimentos se depositan en los lagos
provenientes de los alrededores. Muchos de los aportes
consisten en aluviones arrastrados por los ríos que
llevan materia orgánica, restos de la actividad humana
(materiales de construcción, materiales de campos
agrícolas, sedimentos de minas, restos de fertilizantes y
plaguicidas, detritos humanos provenientes de los
desagües, etc.) Estos aportes llevan grandes cantidades
de compuestos formados a base de fósforo, nitrógeno y
materia orgánica. Las plantas que mueren y el aporte de
materia orgánica producen mayor cantidad de materia
en descomposición, sobre la que actúan las bacterias.
Esta actividad consume la cantidad de oxígeno disuelto,
modificando las condiciones del medio y restringiendo
la vida por debajo de la superficie. El número de
especies se reduce considerablemente y la actividad
termina por limitarse a la superficie.
La definición de calidad del agua es de difícil
especificación por su complejidad. Son dos los
principales condicionantes de la composición química y
biológica de las aguas superficiales y, en particular, de
las de los ríos y canales. Por una parte, la disolución y
arrastre de sustancias naturales que son propias de los
terrenos por lo que previamente han circulado las aguas,
que podríamos definir como contaminación natural; por
otra, la recepción de efluentes generados por la propia
actividad humana, urbana, agrícola, pastoreo e
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industrial, que constituyen la contaminación artificial.
(Belmonte, 2003).
METODOLOGÍA
Descripción del área de estudio
Dentro de los depósitos lacustres naturales localizados
en áreas de pastizales más importantes en el estado de
Chihuahua se encuentran la laguna de Patos, laguna de
Encinillas, laguna de Mexicanos y laguna de Bustillos.
Laguna de Patos
La laguna de Patos o San José, mejor conocida
anteriormente como la laguna del Pastor perteneciente a
la vertiente continental, y capta las aguas del río del
Carmen y Santa Clara, se localiza dentro del municipio
de Villa Ahumada. (Holguín 2004).
Laguna de Encinillas
Se localiza en la parte septentrional del municipio de
Chihuahua, se alimenta de las aguas de los arroyos
denominados el Sauz, la Primavera, el Niño, la
Bernarda de los Sauces y otros de menor importancia;
su cuenca hidrográfica llega a los 3300 Km 2 (Holguín
2004).
Laguna de Mexicanos
Localizada dentro del municipio de Cusihuiriachi,
recibe las aguas del arroyo los Alamos y de otros
arroyos de curso corto contando su cuenca hidrográfica
con 680 Km 2 (Holguín 2004).
Laguna de Bustillos
Esta laguna abarca unas 10,000 ha aproximadamente y
se localiza a 2,000 msnm en la zona centro del estado
de Chihuahua, en el municipio de Cuauhtémoc. Tiene
forma ovoide rodeada por pastizales naturales,
inducidos y tierras de cultivo. Hay algunos pequeños
poblados alrededor de ella, pero sólo en la parte sur
existen carreteras y vías de ferrocarril que comunican al
poblado de Anáhuac.
Métodos recomendados para caracterización de
muestras de agua
Determinación de sólidos y sales disueltas
Las aguas naturales o residuales con altos contenidos de
sólidos suspendidos o sales disueltas no pueden ser
utilizadas en forma directa por las industrias o por las
plantas potabilizadoras. NMX-AA-034-SCFI-2001
Determinación de sólidos sedimentables:
La norma mexicana NMX-AA-004-SCFI-2000
establece el método de prueba para la determinación de
sólidos sedimentables en aguas naturales, residuales y
residuales tratadas.
Determinación de la conductividad electrolítica:
La conductividad electrolítica es una expresión
numérica de la capacidad de una solución para
transportar una corriente eléctrica. Esta capacidad
depende de la presencia de iones, de su concentración
total, de su movilidad, valencia y concentraciones
relativas, así como de la temperatura. NMX-AA-093SCFI-2000
Determinación de grasas y aceites:
La determinación de grasas y aceites incluye ácidos
grasos, jabones, grasas, ceras, hidrocarburos, aceites y
cualquier otra sustancia susceptible de ser extraída con
hexano. NMX-AA-005-SCFI-2000
Determinación de metales:
Algunos metales son esenciales, otros pueden afectar
adversamente a los consumidores de agua, sistemas de
tratamiento de aguas residuales y cuerpos receptores de
agua.
NMX-AA-051-SCFI-2001
Determinación de la demanda química de oxígeno:
La demanda química de oxígeno (DQO) es usada
ampliamente para estimar la cantidad de materia
orgánica en las aguas superficiales. Esta es una medida
del oxigeno equivalente a los materiales presentes en las
aguas superficiales que son sujetas a oxidación.
RESULTADOS Y DISCUSION
Para resumir los nombres de los puntos de muestreo se
utilizó la siguiente nomenclatura: laguna de Patos (P),
laguna de Encinillas ( E), laguna de Mexicanos (M) y
laguna de Bustillos (B). Para diferenciar los dos puntos
de muestreo en cada una de las lagunas se utilizó un
número 1 ó 2 según corresponda.
Los resultados obtenidos de los parámetros analizados
en campo se presentan en la tabla 1, estos son
temperatura (T), pH, conductividad eléctrica (CE) y
oxígeno disuelto (OD) de las muestras de agua. Se
observa que existe una evidente diferencia entre la
temperatura encontrada en el agua de las muestras
tomadas en el mes de octubre y las del mes de
noviembre. En cuanto al pH se observa que sólo en la
laguna de Encinillas en el punto de muestreo 1 el valor
de pH se encuentra fuera de los límites permisibles por
normatividad (NOM-127-SSA1-1994) de 6.5 – 8.5, y en
realidad es la única laguna que presenta diferencia entre
los valores obtenidos en los dos puntos de muestreo por
laguna.
En la tabla 1 se muestran los resultados obtenidos para
OD los cuales se encuentran por debajo de los valores
aceptables para que se desarrollen los organismos
acuáticos, ya que niveles de OD por debajo de 40 %
dañan a la mayor parte de los organismos. Los
resultados del análisis de DQO se presentan en la tabla
2, en los cuales se aprecia que los valores mayores se
presentan en la laguna de Bustillos, los cuales se
encuentran cercanos al limite de 100 mg/L permitidos
para aguas residuales. No se detectó la presencia de
grasas y aceites en el análisis realizado a todas las
muestras.
En la tabla 3 se observa que en la laguna de Patos se
presenta un problema por las altas concentraciones de
sólidos que se presentan. Estos valores se encuentran
muy por encima del valor permitido por normatividad,
seguidos por los obtenidos en la laguna de bustillos. En
el caso de los sólidos suspendidos totales sólo la laguna
de Encinillas se encuentra dentro de los límites
máximos permisibles para contaminantes básicos en
humedales naturales los cuales se encuentran entre 75 y
125 mg/L, según la NOM-001-ECOL-1996.
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En el análisis cualitativo realizado por ICP se encontró
la presencia de Al, As, Ca, Cu, Fe, Hg, Mg, Mn, Mo, P,
Pb, S, Si, Ti, V y Zn. Estos elementos se cuantificaron y
los resultados se presentan en la tabla 4, en donde se
observa que para aluminio, todos los valores son
superiores a los permitidos por normatividad para agua
de uso humano de 0,2 mg/L
Para arsénico, el límite máximo permisible en
humedales naturales es de 0.1 mg/L, afortunadamente
en ninguno de los puntos de muestreo se sobrepasa este
límite, la laguna de Patos y la laguna de Bustillos
presentan los resultados más próximos a este valor.
Los valores encontrados en agua para cobre y zinc
entran dentro de los límites permisibles, lo cual no
ocurre con las concentraciones encontradas para
mercurio en la laguna de Patos el cual es de 0.005
mg/L y para plomo de 0.2 mg/L.
Todas las muestras se encuentran fuera del límite
permisible para manganeso ya que es de 0.15 mg/L.
Para el caso de Ca, Fe, Mg, Mo, Ti y V, no se cuenta
con normatividad que indique los límites máximos
permisibles, sin embargo, se observa que continúa la
tendencia de presentarse las concentraciones más altas
en la laguna de Patos.
CONCLUSIONES
Respecto al análisis realizado de grasas y aceites no se
presentó este tipo de contaminación.
En el caso de los sólidos suspendidos totales sólo la
laguna de Encinillas se encuentra dentro de los límites
máximos permisibles por normatividad, siendo la
laguna de patos y la laguna de bustillos las que
presentan los valores más altos en este parámetro, por lo
que se concluye que tienen una mayor cantidad de
sólidos sedimentables, y materia orgánica en suspensión
y/o coloidal que las otras lagunas. En cuanto a las sales
disueltas totales la laguna de Patos supera por mucho a
las otras lagunas concluyendo que es la que presenta
una mayor cantidad de sustancias orgánicas e
inorgánicas solubles en agua.
Para la CE se concluye que el contenido de iones
disueltos en la laguna de Bustillos es mayor en
comparación con el resto de los puntos muestreados. En
la laguna de Mexicanos y de Encinillas se observa una
baja CE en relación a los valores normales conocidos en
aguas subterráneas
Los valores de DQO más altos se presentaron en la
laguna de Bustillos, lo cual era de esperarse debido a
los problemas de contaminación que sufre debido a
descargas de aguas residuales dentro de la laguna tanto
industriales como urbanas. Sin embargo, el resto de los
puntos muestreados registra valores considerados como
de baja contaminación .
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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licenciatura de la Universidad Autónoma Agraria
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edición.
Lum K. Los humedales: elemento clave de la respuesta
a la crisis del agua. La jornada ecológica. Suplemento
de abril. 2005.
NMX-AA-004-SCFI-2000:
Análisis
de
aguadeterminación de sólidos sedimentables en aguas
naturales, residuales y residuales tratadas- método de
prueba.
NMX-AA-005-SCFI-2000:
Análisis
de
aguadeterminación de grasas y aceites recuperables en aguas
naturales, residuales y residuales tratadas- método de
prueba.
NMX-AA-034-SCFI-2001:
Análisis
de
aguadeterminación de sólidos y sales disueltas en aguas
naturales, residuales y residuales tratadas- método de
prueba.
NMX-AA-051-SCFI-2001:
Análisis
de
aguadeterminación de metales por absorción atómica en
aguas naturales, potables, residuales y residuales
tratadas- método de prueba.
NMX-AA-093-SCFI-2000:
Análisis
de
aguadeterminación de la conductividad electrolítica- método
de prueba.
NOM-001-ECOL-1996: Límites máximos permisibles
de contaminantes en las descargas residuales en aguas y
bienes nacionales.
NOM-127-SSA1-1994: Salud ambiental. Agua para uso
y consumo humano. Limites permisibles de calidad y
tratamientos a que debe someterse el agua para su
potabilización.
Rubio H, et al. (2005) Water quality in the laguna de
Bustillos, México. Water Resources Management III.
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Wessex Institute od Technology. UK and University of
Coimbra, Portugal. . Pg. 155-160.
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TABLAS
Tabla 1. Parámetros determinados en campo.
Muestra
T °C
pH
CE µS/cm
P1
23.9
7.30
698
P2
27.0
7.18
705
E1
26.3
5.96
287
E2
26.4
6.62
300
M1
16.4
7.62
134.2
M2
11.9
7.37
134.4
B1
14.3
8.31
841
B2
16.5
8.39
851
OD %
10.3
16.0
15.7
12.5
12.2
19.0
Tabla 2. Demanda química de Oxigeno (DQO), Grasas y Aceites.
Muestra
DQO mg/L
Rango mg/L
Grasas y Aceites mg/L
P1
56.0
0-150
No detectado
P2
51.0
0-150
No detectado
E1
47.0
0-150
No detectado
E2
41.0
0-150
No detectado
M1
27.0
0-150
No detectado
M2
32.0
0-150
No detectado
B1
86.0
0-1500
No detectado
B2
94.0
0-1500
No detectado
Tabla 3. Sólidos totales, sólidos suspendidos totales y sales disueltas totales en agua, en mg/L.
Muestra
ST
SST
SDT
P1
8704
484
8220
P2
9088
710
8378
E1
1096
96
1000
E2
920
20
900
M1
898
152
746
M2
1256
475
781
B1
1978
653
1325
B2
1736
400
1336
Tabla 4. Composición elemental en agua mg/L (N.D.= no detectado).
Muestra
Al
As
Ca
Cu
Fe
P1
196.228
0.057
171.865
0.073
167.969
P2
211.413
0.069
186.402
0.047
178.839
E1
17.018
0.016
16.975
0.009
12.403
E2
13.816
0.015
18.188
0.005
10.450
M1
58.970
0.010
20.437
0.084
50.746
M2
129.246
0.013
27.235
0.017
95.617
B1
106.506
0.081
42.846
0.019
72.154
B2
61.481
0.072
32.124
0.012
61.080
Muestra
Mo
P
Pb
S
Si
P1
0.641
2.707
2.813
15.036
273.093
P2
0.650
2.827
N.D.
15.896
328.648
E1
0.026
0.498
0.104
4.232
207.722
E2
0.022
0.393
0.117
4.101
194.204
M1
0.164
0.970
N.D.
2.396
312.537
M2
0.320
1.877
N.D.
3.110
294.574
B1
0.254
1.915
N.D.
24.952
353.093
B2
0.188
1.915
N.D.
25.218
267.907
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Hg
0.013
0.012
N.D.
N.D.
N.D.
N.D.
N.D.
N.D.
Ti
2.961
3.479
0.320
0.252
0.892
1.645
1.214
0.631
Mg
287.083
287.824
14.954
13.532
35.269
60.194
50.676
41.361
V
0.420
0.450
0.027
0.027
0.118
0.232
0.153
0.124
ISSN: 0187-3296
Mn
1.918
2.190
0.306
0.226
0.241
0.739
0.828
0.719
Zn
0.569
0.588
0.048
0.030
0.127
0.248
0.156
0.119
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
REMOCIÓN DE CIANOBACTERIAS MEDIANTE EL PROCESO DE
FLOTACIÓN POR AIREACIÓN
Rosa María Ramírez Zamora*, Maricela Rojo Cruz, Fabricio Espejel Ayala
Instituto de Ingeniería, UNAM. Coordinación de Ingeniería Ambiental, Edif. 5, Ciudad Universitaria
Coyoacán 04510 México, D. F. Tel. 56 23 36 00, ext. 8657 y 8668 Fax 56 16 21 64
E-mail: [email protected]
proliferaciones de algas, con ayuda de la luz solar y
los nutrientes que contiene el agua. Las cianobacterias,
RESUMEN. En el presente trabajo, las condiciones
de operación del proceso de flotación por aireación
son organismos que poseen características de bacterias
fueron optimizadas, mediante un diseño
y un poco de algas. Especialmente, las algas verde
experimental, para remover eficientemente las
azules (cianobacterias), han estado presentes desde
algas verde-azules o cianobacterias presentes en el
hace siglos en aguas superficiales destinadas a la
influente de la planta potabilizadora “Los Berros”
producción de agua potable. En determinadas épocas
del sistema Cutzamala. En una primera etapa del
del año (como en el verano y parte de invierno) en que
estudio se realizaron una serie de pruebas de
las condiciones de temperatura y concentración de
coagulación-floculación del agua a tratar,
nutrientes son favorables se presenta un crecimiento
utilizando sulfato de aluminio y un equipo de
excesivo de algas el cual deteriora la calidad del agua
prueba de jarras, para determinar: 1) la mejor
(variación de pH, color, turbidez, olor y sabor),
dosis de coagulante y 2) el mejor punto de
provocando un mal funcionamiento de las plantas de
aplicación de agente de flotación. En la segunda
tratamiento de agua potable, sobre todo, interfiriendo
etapa, se efectuaron pruebas en un piloto operado a
en el proceso de filtración (Codony et al., 2003; Jun et
régimen continuo y compuesto de los procesos de
al., 2002). Las cianobacterias pueden producir toxinas
coagulación-floculación y flotación por aireación
que representan un riesgo potencial a la salud al ser
para optimizar, con base en un diseño
consumida el agua contaminada por estos compuestos
experimental, las condiciones de operación de este
(Chen et al., 1998). Los compuestos producidos por
proceso. Se aplicaron sulfato de aluminio como
algas, así como las algas mismas, no pueden ser
coagulante y como agente de flotación un
removidos de manera efectiva mediante un tren de
surfactante, el CTBA (bromuro de N-cetil-N,N,Ntratamiento convencional para fuentes de agua
trimetil amonio), ambos de grado analítico. Las
superficial. Frecuentemente el tren de tratamiento para
variables y los valores evaluados en el proceso de
la potabilización de agua, inicia con una coagulaciónflotación fueron: pH (6 y 10), concentración del
floculación seguida de alguna operación unitaria que
agente de flotación (1 y 40 mg/L), y flujo de aire
remueva
partículas
sólidas
de
líquidos
inyectado (25 y 100 cm3/min). Con base en los
(sedimentación), con la finalidad de mitigar los
resultados obtenidos se determinó que la mejor
problemas de taponamiento por algas en los sistemas
dosis de coagulante fue 25 mg/L y que los
de filtración (Briley et al., 2002; Jun et al., 2002). Sin
parámetros de influencia del proceso de flotación
embargo, el método que mejores resultados ha
más significativos fueron el pH y la dosis de CTBA.
demostrado para la remoción de algas es el proceso de
Las condiciones óptimas del proceso fueron: pH=
flotación, con el se ha demostrado que se pueden
10, concentración de agente de flotación (CTBA) de
eliminar las algas hasta en un 95% (Chen et al., 1998);
1 mg/L y flujo de aire de 100 mL/min. Bajo estas
en México esta técnica no se encuentra completamente
condiciones óptimas de operación del proceso de
documentada y se tienen evidencias que existen
flotación, las remociones de clorofila, turbiedad y
problemas de este tipo, un ejemplo de ello, es la
color fueron respectivamente de: 68%, 95% y
presencia de algas verde-azules o cianobacterias en el
56%. Estos resultados mostraron que el proceso de
influente de la planta potabilizadora “Los Berros”
flotación es viable, aunque su eficiencia podría
(PPLB), las cuales no han podido ser eliminadas por el
mejorarse aplicando el proceso de flotación con
tren de tratamiento instalado en la planta
aire disuelto para alcanzar remociones de clorofila
(precloración, coagulación, floculación, sedimentación
superiores al 90%.
y filtración sobre arena). Con base en lo expuesto
anteriormente y debido a que en México el estudio de
esta problemática es escaso, se propuso como objetivo
Palabras clave: agua potable, aireación, algas,
de este trabajo evaluar el proceso de flotación por
cianobacterias, flotación
aireación para remover las algas presentes en el agua
cruda de la PPLB.
INTRODUCCION
Los cuerpos de agua cada día se ven más afectados por
METODOLOGIA
las actividades humanas, muchos de éstos presentan
contaminación de tipo orgánica (Codony et al., 2003).
La parte experimental se dividió en dos etapas
Como consecuencia de esto se pueden presentar
principales: 1) realización de pruebas de coagulaciónCIUDAD DE CHIHUAHUA, CHIH., MÈXICO 6, 7 Y 8 DE JUNIO DEL 2007
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floculación en reactor discontinuo para determinar el
mejor punto de aplicación del agente de flotación
bromuro de N-trimetil amonio N–cetil–N (CTBA) y
de la mejor dosis de sulfato de aluminio o coagulante
y 2) desarrollo de pruebas en un sistema piloto
operado a régimen continuo y compuesto de los
procesos de coagulación-floculación y flotación por
aireación.
Las muestras de agua cruda fueron colectadas en el
tanque de homogeneización de la planta potabilizadora
“Los Berros”, del sistema Cutzamala, el cual recibe el
agua cruda de siete presas. Estas muestras se
colectaron en frascos ámbar (para la caracterización
del agua) y en bidones de plástico con capacidad de 50
L (para la experimentación) protegidos de la luz para
impedir el crecimiento de algas, y se conservaron a
una temperatura de 4°C para evitar la descomposición
gradual del agua.
Para la pruebas en reactor discontinuo se utilizó un
equipo de jarras (Phipps & Bird modelo 7790-400) y
sulfato de aluminio como coagulante. Las dosis
aplicadas de este coagulante fueron de: 5, 10, 15, 25 y
30 mg/L y el pH aplicado fue de 6. Las condiciones de
operación fueron: en la coagulación se aplicaron 100
rpm durante un minuto, después se disminuyó la
velocidad a 30 rpm durante 30 minutos para la
floculación. La sedimentación de flóculos se realizó
durante 30 minutos. Al término de este tiempo, se
extrajo una muestra de sobrenadante para análisis de
color, turbiedad.
tiene un volumen de dos litros y cuenta con un
agitador mecánico de paletas. El reactor de flotación
es una columna de 120 cm de altura, un diámetro de 4
cm y un volumen de 1.5 L. En la parte superior cuenta
con una tapa con tres orificios donde en uno de estos
orificios fue insertado un difusor poroso de
borosilicato con diámetro de poro de 15-40 µm
localizado en el fondo de la columna y, en otro de los
orificios, se tiene un dispositivo para extraer los lodos
producidos en este proceso, mediante una bomba
peristáltica. Las velocidades y tiempos de agitación en
los procesos de coagulación y floculación fueron
iguales a los aplicados en las pruebas de jarras. Las
condiciones de operación del proceso de flotación
fueron variadas con base en un diseño de
experimentos superficie-respuesta (Biles y Swain,
1980), con dos niveles (-1 y +1) con tres factores (pH,
dosis de agente de flotación y flujo de gas inyectado)
(Tabla 1). Las variables y los valores de éstas que se
evaluaron para el proceso de flotación fueron: pH (6 y
10), concentración del agente de flotación (1 y 40
mg/L), y flujo inyectado de aire (25 y 100 cm3/min).
No.
EX
P
1
2
3
4
5
6
7
8
VARIABLES
(valores
codificados)
X1 X2
X3
pH
1
1
1
1
-1
-1
-1
-1
10
10
10
10
6
6
6
6
1
1
-1
-1
1
1
-1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
VARIABLES (valores
reales)
[ ] del
agente
de
flotaci
ón
(mg/L
)
40
40
1
1
40
40
1
1
Flujo
de aire
(cm3/m
in)
100
25
100
25
100
25
100
25
Tabla 1. Diseño de experimentos con las condiciones
reales.
Figura 1. Diagrama del dispositivo para la realización
de las pruebas de flotación.
El sistema piloto (Figura 1) utilizado en las pruebas a
régimen continuo se compuso de un tanque para el
agua cruda, de una bomba peristáltica para alimentar
el piloto, de un reactor de coagulación, de un reactor
de floculación y de un reactor de flotación por
aireación. Todos los reactores fueron construidos con
vidrio pirex. El reactor de floculación o mezclado
rápido tiene un volumen aproximado de 100 mL y
cuenta con un electrodo para medir pH, un dispositivo
de agitación magnética y dos entradas para adicionar
de manera continua el coagulante y el agente de
flotación. El reactor de floculación o mezclado lento
La extracción y cuantificación de clorofila a se realizó
por un método espectrofotométrico (criterios
recomendados por la EPA, 1997 “Método 446,
Determinación in vitro de clorofilas “a, b, c1 + c2 y
feopigmentos en agua marina y agua dulce por
espectrofotometría”). El equipo utilizado fue un
espectrofotómetro modelo DR-4000 marca HACH,
este equipo fue calibrado con la curva de calibración y
se programó para que los resultados fueran
interpretados de acuerdo a las ecuaciones de Jeffrey y
Humphrey (1975), Ec. 1:
CE,a = 11.85 (Abs 664) - 1.54 (Abs 647) - 0.08 (Abs
630)
Ec. (1)
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Donde:
planta potabilizadora “Los Berros” del sistema
Cutzamala.
CE,a = concentración (mg/L) de clorofila “a” en la
solución extraída,
La turbiedad se determinó con un turbidímetro Merck
modelo Turbiquant mediante el método nefelométrico.
El color se determinó utilizando un espectrofotómetro
Hach DR 2010.
RESULTADOS Y DISCUSION
Con base en los resultados de las pruebas de jarras se
determinó que la mejor dosis de sulfato de aluminio o
coagulante a aplicar fue de 25 mg/L (Tabla 2). El
mejor punto de aplicación del agente de flotación fue
en la etapa de coagulación.
Aplicando estos dos resultados, en las pruebas del
sistema piloto se obtuvieron los siguientes valores
residuales de clorofila a y de turbiedad (Tabla 3).
Estos resultados fueron utilizados para calcular los
modelos que permiten estimar la remoción de los
cuatro factores seleccionados. La remoción de cada
factor se determinó en cada experimento como la
cantidad removida (∆
∆Yi), es decir:
∆Yi= (Yf-Yo)I
Donde:
∆Yi = cantidad removida
(Ec. 2)
Yfi = valor residual o final del factor i en cada
experimento
Yoi = valor inicial o del agua cruda
Los modelos determinados para cada parámetro son
los siguientes:
∆Yclorofila= -0.085 – 0.014pH + 0.01 [CTBA] Qaire
∆Yturb= -0.674 - 0.089pH +0.0838 [CTBA]] Qaire
∆Ycolor= -17.391 + 3.484[[CTBA]] + 3.828 pH
[CTBA]]
PARÁMETRO
FISICOQUÍMICO
DOSIS DE Al2(SO4)2 (mg/L)
0
5
10
15
25
35
pH
7.86
7.4
7.14
-
7.05
7.01
Turbiedad (UTN)
13.8
5.6
3.6
1.2
1.2
Color (U Pt-Co)
48
35
28
2.
3
22
18
16
Tabla 2. Valores residuales de color y turbiedad
obtenidos en las pruebas de jarras del influente de la
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VALORES CODIFICADOS
X1
X2
X3
pH
[mg/L]
Flujo aire
de
(mL/min)
CTBA
1
1
1
1
-1
-1
-1
-1
1
1
-1
-1
1
1
-1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
X1
pH
VALORES REALES
X2
X3
[mg/L]
Flujo gas
de CTBA
(mL/min)
Agua cruda
10
10
10
10
6
6
6
6
40
40
1
1
40
40
1
1
100
25
100
25
100
25
100
25
FACTORES DE RESPUESTA
Yclorofila
Yturbiedad
[mg/L ]
(NTU)
0.175
0.09
0.07
0.07
0.07
0.10
0.10
0.09
0.13
13.8
0.78
0.59
0.54
0.68
0.88
0.63
0.85
0.94
Tabla 3. Resultados de los factores respuesta (valores residuales) seleccionados en el estudio de remoción de algas por
el proceso de flotación.
El pH aparece en los dos modelos obtenidos para
describir la remoción de algas, lo que significa que es
una de las variables más importantes que afectan el
proceso de flotación de estos microorganismos. Lo
anterior, concuerda con lo reportado por Chen et al.
(1998) en un estudio realizado sobre la remoción del
alga Scenedesmus quadricuada. La concentración del
CTBA también presenta una influencia significativa
sobre la remoción de algas. Chen et al., (1998)
proponen que este producto químico mejora la
eficiencia del coagulante de sulfato de aluminio
debido a que los iones de este compuesto, adsorbidos
en la interfase aire/líquido, mejoran la resistencia a la
ruptura de la burbuja, pueden migrar a la superficie
sólida, incrementando la hidrofobicidad de las
partículas sólidas y, pueden proporcionar interacciones
electrostáticas entre las burbujas de aire y las
partículas sólidas.
clorofila y turbiedad en función del pH y de la dosis
del CTBA.
En ambas figuras se puede observar que las máximas
remociones (mínimos de la función) se localizan en
los intervalos básicos de pH y en las dosificaciones
bajas de CTBA. Este resultado concuerda nuevamente
con lo reportado por Chen et al., (1998). Estos
investigadores observaron una mejor eficiencia de
remoción de algas en el intervalo de pH básico,
cuando CTBA y un floculante como el chitosan fueron
adicionados.
Los modelos fueron utilizados para estimar la
superficie respuesta correspondiente. Las Figuras 2 y 3
ilustran las superficies-respuesta calculadas para
determinar el comportamiento de la remoción de
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Superficie de Respuesta para Clorofila
CTBA=0.0 (20.5 mg/L)
Clorofila (mg/L)
(X 0.001)
105
100
95
90
85
80
75
-1
-0.6 -0.2
0.2
pH
1
0.6
0.2
-0.2
-0.6
-1
1 Flujo de aire (m3/h)
0.6
Figura 2. Superficie-respuesta calculada mediante la aplicación del modelo matemático simplificado para calcular la
remoción de clorofila en función del pH y de la concentración de CTBA por el proceso de flotación.
Superficie de Respuesta para Turbiedad
Turbiedad (UTN)
CTBA=0.0 (20.5 mg/L)
0.84
0.8
0.76
0.72
0.68
1
0.6
0.2
-0.2
-0.6
0.64
-1
-0.6 -0.2
0.2
0.6
1
pH
-1
Flujo de aire (m3/h)
Figura 3. Superficie-respuesta calculada mediante la aplicación del modelo matemático simplificado para calcular la
remoción de turbiedad en función del pH y de la concentración de CTBA por el proceso de flotación.
La aplicación de la herramienta “solver” de Excel y de
los modelos matemáticos permitió, mediante iteración,
calcular las condiciones óptimas de operación del
Flujo de aire = 100 mL/min
proceso de flotación para remover algas. Dichas
condiciones fueron las siguientes:
Estas condiciones fueron similares a las reportadas
en otros estudios. Bajo las condiciones óptimas de
operación del proceso de flotación, las remociones
de
clorofila, turbiedad y
color fueron
respectivamente de 68%, 95%, 60%. La remoción
de algas fue más bajo respecto al mejor valor
pH = 10
Dosis de CTBA = 1 mg/L
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reportado por Chen et al., (1998), pero hay que
considerar que estos autores trabajaron con una
suspensión algal sintética preparada en agua
destilada y con un reactor más pequeño (200 mL vs
1,500 mL), lo que les permitió obtener mejores
resultados.
CONCLUSIONES
Este estudio permitió determinar que el proceso de
flotación por aireación es viable, desde el punto de
vista técnico, para remover algas presentes en el
influente de la planta potabilizadora “Los Berros”,
Sistema Cutzamala (PPLB).
Las condiciones óptimas de operación calculadas para
el proceso de flotación, mediante modelos
matemáticos (determinados en función de las
principales variables del proceso), fueron: pH= 10,
concentración de agente de flotación (CTBA) de 1
mg/L y flujo de aire de 100 mL/min. Bajo estas
condiciones óptimas de operación del proceso de
flotación, las remociones de clorofila, turbiedad y
color fueron respectivamente de: 68%, 95% y 56%. La
remoción de algas fue más bajo respecto al mejor
valor reportado por Chen et al., (1998), pero hay que
considerar que estos autores trabajaron con una
suspensión algal sintética preparada en agua destilada
y con un reactor más pequeño (200 mL vs 1,500 mL),
lo que les permitió obtener mejores resultados.
BIBLIOGRAFIA
Biles, W. E., y Swain, J. J. (1980). Optimization and
Industrial Experimentation. Ed. Wiley. 1a.
ed. New York, E. U. A.
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streaming current measurements. Journal
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Flotation removal of algae from water.
Physicochemical and Engineering Aspects.
12:49-55.
Codony, F., Miranda, A. M., y Mas, J.
(2003). Persistence and proliferation of
some unicellular algae in drinking water
systems as result of their heterotrophic
metabolism. Water SA. 29(1):113-116.
Jeffrey, S. W., y Humphrey, G. F. (1975). New
spectrophotometric equations for
determining chlorophylls a, b, c1 + c2 in
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phytoplankton. Biochem. Physiol. Pflanzen.
167:191-194.
Jun, H. B., Lee, J., Lee, B. D., y Knappe, D. R. U.
(2002). Effectiveness of coagulants and
coagulant aids for removal of filter-clogging
Synedra. Aqua. 50(3):135-148.
Finalmente, con el fin de mejorar estos resultados se
recomienda realizar pruebas adicionales (utilizando
diferentes coagulantes y sistemas de flotación) y una
estimación económica de los procesos para determinar
el más viable.
AGRADECIMIENTOS
Los autores de este trabajo agradecen el patrocinio
recibido del Fondo Sectorial CNA-CONACYT (CNA2000-C01-62). También agradecen el apoyo recibido
de Soledad Lucario, Guillermina Sánchez y Elizabeth
Plata para la realización de este estudio.
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EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS EN PROCESOS
DE TRATAMIENTO DE BIOSÓLIDOS
F. Álvarez Echeverría, F. I. Soler Anguiano1
Universidad Nacional Autónoma de México1 (UNAM), Facultad de Ingeniería, División de Ingeniería Mecánica e
Industrial (DIMEI), Ciudad Universitaria, Circuito interior S/N. Correo electrónico: [email protected],
[email protected]
RESUMEN. El documento presenta una En la actualidad el
tratamiento de los residuos generados en el tratamiento de
aguas residuales, ha adquirido gran importancia en
Latinoamérica, es por ello que requiere identificar las
variables críticas dentro del proceso de selección de
alternativas mediante el uso de metodologías y herramientas
adecuadas, que posibiliten la elección de alternativas viables
en dichos proyectos. En el presente trabajo se desarrollo de
una metodología para la evaluación y selección de
alternativas en proceso de tratamiento de biosólidos,
mediante: la identificación de variables criticas, evaluación
de proceso y la utilización de herramientas de optimación,
como programación dinámica.
estatal), obra civil, costo del equipamiento, costos de
mantenimiento, costos de operación, requerimientos y
especialización del personal altamente especializado,
especialización básica o sin especialización, eficiencia
y confiabilidad del proceso.
Todos estos aspectos rigen o influyen de alguna
forma, la selección de los procesos y operaciones más
adecuadas y factibles para cada caso en particular. Lo
que hace necesario tener una base o una metodología
dada, para llevar a cabo dicha labor con el fin de
optimizar los recursos, además de permitir obtener
nuevas soluciones a través del tiempo en procesos de
selección similares.
Palabras clave: biosólidos, programación dinámica,
METODOLOGÍA
selección
de
alternativas,
identificación
de
variables.
INTRODUCCION
En la actualidad el tratamiento de las aguas residuales,
ha adquirido una gran importancia, debido a la toma de
conciencia por parte de las autoridades y de las
sociedades para detener o mitigar la contaminación en
cuerpos de agua y sus efectos derivativos, con la
finalidad de mantener el equilibrio ecológico y la
conservación del entorno.
La generación de biosólidos, es inevitable en las plantas
de tratamiento de aguas residuales. El tipo y
características de estos sólidos producidos esta en
función de la calidad del agua residual, proceso o tipo de
planta y forma de operación, entre otros factores y
condicionantes. Es por ello que los residuos producidos
por las plantas de tratamiento de aguas residuales, deben
tratarse de una manera adecuada, para su posterior
disposición, de tal forma que no se ponga en riesgo la
salud humana ni el equilibrio ecológico.
Para la selección de alternativas, del tratamiento y
disposición final de lodos provenientes de plantas de
tratamiento de aguas residuales, es de suma
importancia evaluar todas las variables que influyen
en el proceso de
selección
y evaluación de
alternativas en cualquier tipo de proyecto, teniendo en
cuenta algunas variables entre las cuales se
encuentran: inversión inicial, tipo de capital (privado o
En este tipo de proyectos es necesaria la
implementación de una metodología que permita
combinar distintas dimensiones, objetivos, actores y
escalas que se hallan envueltos en el proceso de toma
de decisiones, sin sacrificar la calidad, confiabilidad y
consenso en los resultados, identificando y
seleccionando las variables que participan en el
proceso de evaluación, selección y decisión para
diferentes trenes de tratamiento de los biosólidos y,
aplicando una herramienta matemática para la toma de
decisiones a diferentes alternativas.
Identificación de variables
Con el fin de identificar y seleccionar el tren de
tratamiento más conveniente en la evaluación de
alternativas, se efectuó un análisis de factibilidad
técnica y económica de las diferentes opciones que se
disponían para la realización del proyecto. Por ello, se
tomaron en cuenta diversos factores entre los cuales
podemos mencionar los siguientes:
a)
Disponibilidad área en cada una de las plantas.
b)
Forma y costo de conducción de los lodos.
c)
Eficiencia del tratamiento
d)
Costo del equipamiento para el tratamiento.
e)
Características de los lodos tratados
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g)
Costo unitario de tratamiento por cada m3 de
agua tratada o tonelada de lodo producido.
Costo de inversión de cada alternativa.
h)
Costo de operación y mantenimiento.
f)
f1 s1 Z = MIN C1 X 1
Ec. 3
So ≤ Emisión fijada
X 1 ∈ Ω1
Ec.4
X 1 ≤ S 0 − S1
En este trabajo se tomo en cuenta algunas de estas
variables, debido a que algunas de ellas dependen de
cada proyecto en particular y escapan del alcance de
las posibilidades de este trabajo.
La función óptima para la etapa dos queda:
f1 s1 Z = MIN C1 X 1
Programación dinámica y toma de decisiones
Es un procedimiento matemático diseñado para
mejorar las eficiencias de cálculo en los problemas de
programación
matemática
seleccionados,
descomponiéndolos en sub-problemas de menor
tamaño y, por consiguiente, más fáciles de calcular. La
programación dinámica generalmente se resuelve por
etapas, en donde cada etapa interviene exactamente
una variable de optimización. Los cálculos de las
diferentes etapas se enlazan a su vez mediante cálculos
recursivos de manera que se genere una solución
óptima factible a todo el problema.
El nombre de programación dinámica evolucionó
debido a su uso con aplicaciones donde interviene en
la toma de decisiones relacionada con el tiempo
(inventarios). Sin embargo, con la programación
dinámica también se resuelven adecuadamente otras
situaciones donde el tiempo no es un factor
importante. Por ese motivo un nombre más adecuado
puede ser programación de etapas múltiples ya que el
procedimiento comúnmente determina la solución en
etapas. La teoría unificadora fundamental de la
programación dinámica es el principio de optimación.
Este nos dice básicamente como se puede resolver un
problema adecuadamente descompuesto en etapas
utilizando cálculos recursivos.
Por lo que el método de optimización conlleva, a la
minimización de los costos con la menor cantidad de
biosólidos producidos al final del proceso.
So ≤ Emisión fijada
Ec
.6
X 1 ∈ Ω1
X 1 ≤ S 0 − S1
Ec
f 2 s2 Z = MIN [ C2 X 2 + MIN
.7
X 2 ∈ Ω2 , X1 ∈ Ω1
f 2 s2 Z = MIN [ C2 X 2 + f Ec
.8
X 2 ∈ Ω 2 , X1 ∈ Ω1
Quedando para la tercera etapa la ecuación:
f3s3 Z = MIN [ C3 X 3 + MIN
Ec
.9
S3 = 0
X 3 ∈ Ω3
Siendo la ecuación general:



f s Z = MIN C X + f S X
t t
t t t −1 t Ec.1
X ∈Ω
0
t
t



MIN Z = ∑ Ct ( Xt )
Ec
.5
n
Ec.1




t =i
So ≤ Emisión fijada
S1 − So + X 1 = 0
S 2 + S1 + X 2 = 0
Ec. 2
S3 = 0
Xt ∈ Ωt
De la ecuación anterior se desprende que la función
objetivo es: Ft (St) (costo mínimo (en $/ año), en la
etapa tn (fuentes), para lo cual el cálculo para la
primera etapa quedaría de la siguiente forma:
En cada etapa se busca el valor más bajo que aparezca
la mayor cantidad de veces, empezando desde la
última fase, hasta la fase inicial, con la finalidad de
encontrar el tratamiento más viable para el proyecto en
cuestión.
Aplicación de la metodología propuesta en una
ciudad de la República Mexicana. (Descripción de
la zona de estudio)
La Ciudad de Zihuatanejo, perteneciente al municipio
de José Azueta en el Estado de Guerrero, es una
población cuyas principales actividades económicas
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•
•
son el turismo y los servicios, sobre todo a Ixtapa. La
localidad cuenta con los servicios de agua potable y
alcantarillado. El sistema de alcantarillado de la
localidad está dividido en tres zonas que descargan a
tres plantas de tratamiento: zona oriente, que descarga
en la planta de tratamiento El Deportivo; zona
poniente, que descarga a la planta de tratamiento La
Marina; y zona sur, que descarga a la planta La Ropa.
Las aguas tratadas son vertidas, posteriormente, a los
sistemas pluviales con que cuenta la localidad. A
continuación, se presenta una breve descripción de las
instalaciones anteriormente mencionadas.
Desarrollo del tema.
a. Las variables que se consideraron fueron:
costo de construcción (sin instalación de
piezas especiales), costo de mantenimiento,
costo de operación, y eficiencia del
tratamiento.
b. La selección de las diferentes operaciones
unitarias, se tomó en cuenta los procesos más
comúnmente empleados en el tratamiento de
lodos (Inventario de Plantas de CNA, 2000):
espesado, estabilización acondicionamiento y
deshidratación debido a su frecuencia de
utilización en el tratamiento de biosólidos
producidos por plantas de tratamiento de aguas
residuales municipales (no se tomó en cuenta
los sistemas de lagunaje debido a la superficie
requerida para este tipo de tratamientos).
c. Se elaboraron las memorias de cálculo para los
posibles trenes de tratamiento, considerando
las operaciones y procesos del punto anterior.
d. Una vez identificado las características del
proceso de tratamiento, se seleccionan
diferentes volúmenes de biosólidos entre los 5
m3 hasta los 200 m3, esto se realizó con la
finalidad de observar el comportamiento de la
demanda de las instalaciones a través del
tiempo de cada uno de los sistemas
propuestos, con el afán de prevenir futuros
problemas funcionales y operacionales dentro
de la vida útil de las instalaciones. Lo anterior
no sólo permitió observar el posible
comportamiento de las instalaciones en un
horizonte de tiempo determinado, sino
también la obtención de gráficas con el
comportamiento de algunas variables de
decisión tales como:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
demanda de reactivos.
Necesidades y requerimientos de aire
por metro cúbico de biosólidos a tratar.
Dimensionamiento de equipos.
Cuantificación de materiales (obra
civil).
Consumo de energía
Costos de mantenimientos y operación
a corto, mediano y largo plazo.
Eficiencia teórica de los trenes de
tratamiento.
e. La metodología propuesta se aplicó en la
ciudad de Zihuatanejo para demostrar la
aplicabilidad del método.
f. Para el ejemplo de aplicación se tomaron en
cuenta 9 trenes escogidos para su análisis que
involucra el equipo y/o operaciones unitarias
de uso frecuente en el tratamiento de
biosólidos provenientes de plantas de
tratamiento de aguas residuales municipales,
pero por cuestiones didácticas se presentaran
tres de los nueve, los cuales fueron:
•
•
•
Espesado-estabilización aerobia-lechos
de secado de biosólidos
Espesado-estabilización
aerobiadeshidratación mecánica
Espesado-estabilización química (cal)
Si se fija el costo de la inversión inicial, el recurso
debe de distribuirse de una forma óptima de manera
secuencial entre los procesos que se piense
implementar del proyecto, cuidando el no sobrepasar
el valor máximo de emisión, previamente fijado por el
proyectista. Cada uno de las operaciones (t = 1, 2
emitirá un parte de la emisión o eficiencia fijada en el
sistema y el óptimo será el que presente menor costo
en dicha etapa.
Es necesario mencionar que la eficiencia del proceso,
se basa en la cantidad de residuos por emitir, de este
modo se cuantificará la cantidad de producto que falta
por emitir o volumen a disponer en el proceso
siguiente, hasta encontrar el óptimo más viable en el
proceso de selección de alternativas
Xt = Emisión de biosólidos por la fuente t (en m3 / por
año)
Volúmenes de operación
Potencia requerida de equipos
Cantidad de biosólidos a la entrada de
cada operación unitaria y a la salida de
cada tren de tratamiento a través del
tiempo.
Superficie requerida.
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Así los valores de x1, x2 y x3 son:
Proyecto 1
X1,
1. Espesado (proyecto1) (% de reducción) x emisión total
x1,1
2. Espesado (proyecto 2) (% de reducción) x emisión total
x2,1
3. espesado (proyecto 3) (% de reducción) x emisión total
x3,1
.
.
.
.
.
.
n
(% de reducción) x emisión total
xn,1
De igual forma se hace para los otros dos proyectos a
evaluar.Por lo tanto si Ω1 = X1 {x1,1, x2,1 x3,1}, de
igual forma para Ω2, Ω3 por lo que los costos
involucrados, Ct (Xt) con las variables de decisión Xt
son:
X1,
C1 Costo1(X1)
x1,1
x2,1
x3,1
.
Costo1(x1,1)
Costo1(x2,1)
Costo1(x3,1)
.
n
Costo1(xn,1)
Anteriormente se deben de definirse que procesos
debe de incluirse en cada proyecto, para encontrar los
costos asociados al proyecto. Para ello, deben de
asignar de forma óptima los valores de X1, para la
fuente o etapa 1 de X2, de igual manera para la etapa
tres del tren de tratamiento óptimo, considerando que
el costo debe de ser mínimo, la variable de estado “St”
se define de manera adecuada en términos de la
cantidad de recurso disponible cuando se tiene un
presupuesto asignado, después de considerada la etapa
t es decir: St = Cantidad de m3 (en kg/año) que falta
por emitirse después de la emisión por las fuentes
(etapas) de la 1 a la t. Cómo se puede observar en la
Tabla 1 y 2.
S1 = Cantidad de biosólidos que falta por emitirse
después de la emisión en la etapa 1.
S2 = Cantidad de biosólidos que falta por emitirse
después de la emisión en la etapa 1 y 2.
S3 = Cantidad de biosólidos que falta por emitirse
después de la emisión en la etapa 1,2 y 3 = 0.
S0 = Cantidad de de biosólidos que falta por emitirse
después de la emisión por ninguna de las fuentes
consideradas (lo que debe de llegar a emitirse después
de todo el proceso), la cual fijamos de acuerdo a la
eficiencia que se quiera alcanzar).
Para el ejemplo que se ha estado manejado se harán
algunas consideraciones, ya que no se cuenta con
algún presupuesto asignado para tal fin, (construcción
de tren de tratamiento de biosólidos para las plantas de
tratamiento de aguas residuales en estudio), por lo que
nos basaremos en los las emisiones de bisólidos
emitidas por cada operación unitaria, involucrada en
ele tren de tratamiento, además de los costos de
operación y mantenimiento, que en muchas ocasiones,
a largo plazo, pueden sobrepasar los costos de
inversión inicial.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
1)
Los procesos de tratamiento de lodos
provenientes de plantas de tratamiento para aguas
residuales son muy variados y es necesario tomar
en cuenta, todas las variables para evaluar la
eficiencia de las operaciones unitarias en los
procesos asociados, para tener una visión
completa de cada una de las alternativas elegibles
aunque en este trabajo solamente se tomaron en
cuenta: el costo de construcción (sin instalación
de piezas especiales), costo del mantenimiento,
costo de operación, eficiencia y confiabilidad del
tratamiento sin involucrar la calidad final
requerida por la normatividad correspondiente.
2)
Para la selección de una alternativa en el proceso
de evaluación, es importante tener en cuenta los
rubros de operación y mantenimiento, ya que,
solamente tomar los costos de inversión inicial,
podría resultar engañoso, específicamente en la
evaluación de las alternativas en el ejemplo de
aplicación, el tren de tratamiento con menor costo
de inversión es el proyecto número dos, sin
embargo, los costos de operación de dicho
proceso son a todas luces, mucho mayores que
las otras dos alternativas, lo que incide
directamente en las proyecciones de vida útil de
la planta de tratamiento, ya que por ejemplo en el
transcurso de un lapso de 15 años, el costo de
operación y mantenimiento superará, en gran
medida, a las inversiones iniciales y costos
asociados al funcionamiento de las otras dos
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alternativas, lo que se puede evidenciar en el
presente trabajo.
3)
La programación dinámica, utilizada para la
evaluación de alternativas, es una herramienta
que puede simplificar el tiempo de elección de las
viabilidades de los proyectos y anteproyectos,
siempre y cuando se tengan los criterios
adecuados para tal fin, por lo cual se utilizo en el
desarrollo de este trabajo, para mostrar de alguna
manera la potencialidad de dicho método
en México estos no son confiables debido a que
la gran mayoría de las plantas de tratamiento de
aguas residuales municipales, no cuentan con un
sistema integral de tratamiento de los
contaminantes generados.
2)
Recomendaciones
1)
Es necesario en la selección de alternativas
utilizar métodos multivariables que mesuren el
impacto social y ambiental en el lugar donde se
implantará dicho proceso. Siendo necesario
considerar otros métodos de disposición de los
lodos tratados provenientes de plantas de
tratamiento, en la evaluación de alternativas
como la utilización como mejoradores de suelo
para la agricultura.
Es necesario realizar pruebas de tratabilidad y
caracterización de los lodos generados en las
plantas de tratamiento de aguas residuales, antes
de utilizar los datos bibliográficos debido a que
Tabla 1. Cantidad de biosólidos producidos por proyecto
OPERACIÓN
UNITARIA
Emisión
Proceso de
tratamiento
Espesado
Estabilización
Deshidratación
Eficiencia total
Eficiencia
Del proceso
30 %
25 %
35 %
90 %
Proyecto 1
Emisión total al año
**42,625 (m3/año)
Proyecto 2
Emisión total al año
**42,625 (m3/año)
Proyecto3
Emisión total al año
**42,625 (m3/año)
Cantidades de bisólidos producidos por cada operación unitaria
29,141.00
20523.95
3,650.00
29,141.00
29,141.00
-
29,141.00
20523.95
2,328.70
Proyecto 1 = Espesado, estabilización aerobia, deshidratación mecánica (filtro banda), proyecto 2 = Espesado,
estabilización química, proyecto 3 = Espesado, estabilización aerobia, deshidratación mecánica (filtro banda).
**Cantidad total estimada de biosólidos a emitirse por año.
Una vez obtenidos los costos de operación por cada metro cúbico de cada proceso se procede al cálculo de la
alternativas (en este caso 3), y se obtuvo los siguientes resultados:
Tabla 2. Costo por operación y mantenimiento por proyecto
OPERACIÓN UNITARIA
Espesado
Estabilización
Deshidratación
(incluye manejo y disposición
de biosólidos)
Costo total ($/año)
PROYECTO 1
PROYECTO 2
PROYECTO3
EMISIÓN TOTAL
EMISIÓN TOTAL AL
EMISIÓN TOTAL
AL AÑO
AÑO
AL AÑO
42,625 (M3/AÑO)
42,625 (M3/AÑO)
42,625 (M3/AÑO)
Costo por operación y mantenimiento de cada operación unitaria (considerando
gastos de administración e imprevistos)
32,825.76
32,825.76
32,825.76
4,320,110.40
(incluye manejo y
1,118,078.88
1,118,078.88
disposición de biosólidos)
1,296,457.20
-
1,045,239.60
2,447,361.84
4,352,936.16
2,196,144.24
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En los resultados de la tabla anterior se puede inferir que el tren de tratamiento, que menos inversión requiere para el
procesamiento de los biosólidos, es el proyecto 3, siempre y cuando exista disponibilidad en cuanto a la superficie
requerida, de lo contrario, el proyecto 1 le sigue en el orden de viabilidad.
3)
Para el manejo de los datos biográficos se
requiere de mucha cautela por parte del usuario,
ya que estos valores son reportados de
experiencias anteriores, pero de ningún modo
representan valores esperados, ya que las
condiciones y características de las aguas
residuales cambian de un lugar a otro.
4)
Para la utilización de cualquier método
multivarible en la optimización de sistemas
ambientales, es necesario tener presente la
identificación de las funciones objetivos y de las
variables de estado asociadas en la técnica
empleada, ya que de eso depende la justificación
de la evaluación y selección de alternativas.
5)
El método debería considerar los factores
ambientales como la calidad sanitaria y
agronómica para tener una perspectiva mejor en
la selección de alternativas.
Bibliografía
CNA, (2000), Inventario Nacional de Plantas de
Tratamiento.
Hamydy A. Taha, 1996, Investigación de operaciones,
Prentice Hall, 6a. Edición.
Comisión de Agua Potable y Alcantarillado de
Zihuatanejo, CAPAZ.
Augusto Villareal, 1995, Apuntes de programación
lineal dinámica, UNAM.
Francis Soler Anguiano, 1998, Apuntes de estadística
Avanzada, UNAM.
Comisisón Nacional del Agua (CNA)
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
MALEZA ACUÁTICA SU ESTUDIO Y PROCESAMIENTO EN
PAPELES ESPECIALES PARA LA IMPRESIÓN ARTÍSTICA.
T. Escoto García1; A. Rodríguez Rivas1; J. Vargas Radillo1; F. Dávalos Olivares1; H. Palacios Júarez1
1
Departamento de Madera Celulosa y Papel (CUCEI), Universidad de Guadalajara
Centro de investigación en recursos forestales y biotecnología ambiental
Las agujas, Zapopan Jalisco, México Km. 15.5 Carretera a Nogales; Correo electrónico
[email protected]
RESUMEN. Se presentan los resultados obtenidos
del estudio y procesamiento del ciperus (Cyperus
papyrus L.) y tule (Typha dominguensis S.) en la
fabricación de papeles especiales (Proyecto
PROINV/2005-2006 UdeG). Como primera etapa,
se llevó a cabo la caracterización botánica,
morfológica y química, lo cual generó datos básicos
para la identificación de estos vegetales. Como
segunda etapa se planteo el procesamiento y
transformación de tallos y hojas en papiro y papel,
mediante dos procesos de cocción con sosa-sulfito
de sodio (A) y sosa (B), para obtener papiro y
celulosa respectivamente; utilizando tres factores
temperatura, % reactivo y tiempo de cocción.
Finalmente en la tercera etapa se llevó a cabo la
evaluación del papiro y papel; en la formación de la
hoja de papiro, el ciperus presento mejores
propiedades (rigidez, contracción, adherencia y
lisura superficial) que el tule (no fue apto). En el
papel estándar, la resistencia a la tensión, rasgado,
explosión y doblez fueron mejores en el cipero que
en el tule. De acuerdo a lo anterior, el ciperus fue
apto para hojas de papiro, papel hecho a mano y
papel estándar, por otro lado el tule fue apto
solamente para elaborar pape hecho a mano y
papel estándar; con lo anterior se concluye que
estas malezas acuáticas si pueden ser aplicadas en
la elaboración de papeles especiales para la
impresión artística, y además pueden ser
propuestas como relleno en la fabricación de cartón
corrugado.
Palabras
clave:
Maleza
acuática,
actualmente, a nivel mundial se utiliza como planta
ornamental (Infojardin, 2006).
Respecto al uso y aplicación de maleza acuática, el
informe de la Academia Nacional de Ciencias (NAS,
1976) menciona que estas hierbas constituyen un
cultivo gratuito y productivo de gran valor potencial,
que no necesita de mano de obra, fertilizantes, siembra
y cosecha, por lo que proponen las siguientes
alternativas para su aprovechamiento: como alimento
para animales, como aditivo para suelos (fertilizantes),
para la obtención de celulosa para papel, como
combustible para la producción de energía y para el
tratamiento de aguas de desecho (Figura 1).
Papeles
artísticos
INTRODUCCION
Se llevo a cabo mediante el proyecto PROINV/20052006, el estudio y procesamiento de recursos naturales
vegetales
denominados
comúnmente
“maleza
acuática”, tales como el ciperus (Cyperus) y el tule
(Typha); clasificados por Bonilla (1995) como plantas
hidrófilas
enraizadas
emergentes,
utilizadas
comúnmente para elaborar diversas artesanías.
Klingman (1986) clasifica al tule como una maleza
acuática diseminada en el mundo la cual ocasiona
serios problemas en los sistemas de irrigación y
drenaje en estanques, ríos y lagos. Por otro lado, el
ciperus es originario del África usado antiguamente
por los egipcios para fabricar el primer papel o papiro,
Fig. 1 Ciperus y tule, clasificadas como maleza
acuática.
Aun cuando estos vegetales se han considerado para
obtener fibras para celulosa y papel, el alto contenido
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de medula o células de parénquima y aerenquima
limitan su aprovechamiento a nivel industrial.
Existen referencias (Morton, 1975), que en New York,
desde 1853 se obtenía papel a partir de tule, por otro
lado, en Inglaterra y Alemania existieron patentes para
el procesamiento químico mecánico del tule para
obtener fibras a partir de los tubérculos y hojas juntas,
las cuales fueron tratadas químicamente con sosa
(NaOH). En el caso del ciperus, Steenberg (1965)
menciona que éste fue utilizado para producir papiro
egipcio, y aunque actualmente su estatus es como una
maleza acuática, ésta debe ser considerada para su
aprovechamiento como relleno en la composición
fibrosa de papeles para la escritura e impresión.
METODOLOGIA
Sitio de muestreo
Las muestras de cipero (Cyperus) y tule (Typha)
utilizada para este trabajo de investigación se
colectaron en la zona de Tala – Teuchitlan, y en el
lago de Chapala en el estado de Jalisco, México,
respectivamente. Se puede mencionar que el lugar en
donde se colectó la planta de ciperus, no esta reportada
en Flora de la Nueva Galicia (Morton, 1982). Por lo
que después de haber sido revisada en el Laboratorio
de Etnobotánica del Herbario IBUG – CUCBA
(UdeG), y cotejada en la literatura taxonómica, esta se
reporto de la especie Cyperus papirus L. de la familia
Cyperaceae. Registrándose como nuevos sitio de
recolección y pasando a formar parte de la colección
científica del Herbario IBUG con el número 163960
(Escoto, 2005). En cuanto al tule, este se clasifico de
acuerdo a Belalcázar (2006) como perteneciente a la
especie Typha dominguensis S. de la familia
Typhaceae.
sodio (Na2SO3) para obtener tiras para la elaboración
de papiro, y proceso B con sosa (NaOH) para
producir fibra para papel de acuerdo a la matriz del
Tratamiento
experimental
Factor
Factor
Reactivo / Tiempo /
Temperatura Tiempo
Factor
Reactivo /
Reactivo
TE 1
TE 2
TE 3
TE 4
TE 5
TE 6
TE 7
TE 8
+1
-1
+1
-1
+1
+1
+1
+1
+1
Condiciones
del
tratamiento
experimental
para obtener
tiras (A).
Reactivo
Na2SO3
-1 (1 %)
+1 (3 %)
Tiempo
de
cocción
-1 (90
minutos)
+1 (120
minuto)
Reactivo
NaOH
-1 (1 %)
+1 (3 %)
Condiciones
del
tratamiento
experimental
para obtener
pulpa (B).
Temperatura
-1 (140ª C)
+1 (170ª C)
Tiempo
Reactivo
de
NaOH
cocción
-1 (2 %)
-1 (60
+1 (4 %)
minutos)
+1 (90
minuto)
diseño factorial (cuadro número 1).
Cuadro 1.. Matriz del diseño experimental factorial 23
Análisis micrográfico
El estudio y análisis micrográfico del ciperus y tule se
llevó a cabo en el Laboratorio de Microscopia del
Departamento de Madera Celulosa y Papel de la
Universidad de Guadalajara; las muestras fibrosas y
los cortes de tejido se prepararon en un micrótomo
Reichert 366999; para la observación y toma de
imágenes se utilizó el microscopio Wild Herbrugg
M12-83632 con Videocámara acoplada Hitachi KPD51.
El cocimiento de las tiras de ciperus y tule, se llevó a
cabo en un vaso de precipitado de 4000 ml. con
capacidad para contener cien gramos en base seca
(proceso A), una vez cocidas se procedió a lavar las
tiras y prepararlas para la formación de la hojas de
papiro de acuerdo al método TeoCart2 (Figura 2).
Análisis químicos
La composición química básica del tule y ciperus, en
cuanto a la determinación de extraíbles, lignina,
holocelulosa, celulosa (alfa, beta y gamma),
pentosanos y cenizas, se realizó de acuerdo a métodos
estándar Tappi, en el Laboratorio análisis de fibras
celulósicas del Departamento de Madera Celulosa y
Papel.
Matriz de diseño y Proceso de elaboración
En la etapa para obtener pulpa y tiras para fabricar
papel y papiro respectivamente, se plantearon dos
procesos; proceso A con sosa (NaOH) y sulfito de
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Adicionalmente se llevó a cabo la elaboración de
papel hecho a mano, mediante el procedimiento
TeoCart1, señalando que la valoración de este
procedimiento se realizó en función de la factibilidad
de aplicación de estas pulpas en la formación de la
hoja, lo cual si fue factible formar papel (Figura 4).
Fig. 2 Proceso de elaboración del papiro (Método
TeoCart2 – DMCyP).
El tratamiento de cocción para obtener pulpa se llevo a
cabo en micro digestores (en baño de aceite) con
capacidad para cien gramos de material en base seca
(proceso B), en donde el material cocido se desfibro
en un refinador de discos Sprouth Waldron para
obtener pulpa fibrosa, la cual posteriormente se evaluó
en los Laboratorios de refinación, formación de hojas
y pruebas físicas del DMCyP, mediante los métodos
ISO; Curva de refinación (ISO5264/3), Formación de
hojas de papel estándar (ISO5269/2) y Determinación
de propiedades físico mecánicas en el papel
(ISO5270), lo cual se puede observar en la figura 3.
Fig. 4 Proceso de elaboración del papel hecho a mano
(Método TeoCart1 – DMCyP).
RESULTADOS Y DISCUSION
La descripción botánica y morfológica de las
variedades vegetales estudiadas aquí, tule y ciperus
fueron clasificadas como Typha dominguensis S. de la
familia Typhaceae y Cyperus papyrus L. de la familia
Cyperaceae respectivamente. En cuanto a la
descripción botánica y morfológica se menciona lo
siguiente: El tule (Typha dominguensis S.) es una
planta perenne, propia de riberas de ríos, arroyos,
lagunas y charcas que contengan lodos ricos en
materia orgánica, con una amplia distribución mundial
en climas subtropicales. Esta planta de porte herbáceo
y rizomatoso (Figura 5), se extienden mediante un
rizoma subterráneo que da lugar a un macollo de hojas
(15 a 20 hojas) con altura de más de 1.5 metros y
alrededor de 2 centímetros de ancho.
Lo más característico de la planta de tule es su
inflorescencia de entre 20 a 25 centímetros, dispuesta
en un tallo elevado que sale del centro del macollo de
hojas, y que porta en su extremo dos estructuras
cilíndricas en forma de salchicha de color café
pardoso; las inflorescencias masculinas (superior) y
femenina (inferior) se separan entre ellas de 1 a 2
centímetros; la primera de ellas desaparece tras la
floración y la segunda permanece hasta que madura la
semilla y se desprende en fascículos (semilla del tule)
dispersándose en el viento o flotando en el agua
(Belalcázar, 2006).
Fig. 3 Proceso de fabricación de papel estándar
(Métodos ISO).
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filiformes. La planta tiene su origen en la cuenca del
Nilo, desde el África tropical hasta Egipto, y fue usada
antiguamente por los egipcios para hacer el papiro
(Infojardin, 2006).
Fig. 5 Planta de tule (Typha dominguensis S) y
detalles de la hoja.
Como se puede observar en la figura 6, el tejido de la
hoja de tule en corte transversal (foto 5), presenta una
estructura en forma de rejilla, formada por células
epidérmicas que recubren la parte exterior de la hoja.
En el interior (foto 6) se pueden observar los vasos u
orificios, llamados poros, compuestos por haces
fibrosos vasculares (fibras de 0.8 a 2.0 mm) rodeados
de células de aerenquima y parénquima. Por otro lado
la dispersión fibrosa (foto 4) preparada a partir de
pulpa de tule, nos muestra los haces fibrosos, fibras,
células y fracciones diversas (fibras vasculares,
parénquima y aerenquima) que componen a esta
planta.
Fig.6 Detalle de la dispersión fibrosa y ampliación
del tejido de la hoja de tule en sección transversal.
El ciperus (Cyperus papyrus L.) es una planta acuática
palustre (Figura 7), arraigante por lo general con
rizomas, de rápido crecimiento, con tallos triangulares
de hasta 3.5 metros de longitud y 2 a 4 centímetros de
ancho que terminan en hojas básales pequeñas, con
flores agrupadas en inflorescencias con numerosas
brácteas de hasta 30 centímetros de largo de forma
Fig. 7 Planta de Ciperus (Cyperus papyrus L.) y
detalles del tallo.
Como se puede observar en la figura 8 el tejido de la
planta de ciperos, presenta una estructura de anillos de
forma hexagonal (aerenquima) formados por varias
células de parénquima (12 aproximadamente).
También se pueden observar varios cúmulos de haces
fibrovasculares dispersos (mascaritas) compuestos por
fibras y vasos. Por otro lado la dispersión fibrosa de la
pulpa de ciperus, muestra paquetes o haces fibrosos,
fibras y células diversas (parénquima y aerenquima)
de entre 0.5 y 1.8 mm.
Fig. 8 Detalle del tejido del tallo de ciperus en sección
transversal y dispersión fibrosa.
En cuanto a la composición química básica y de
acuerdo a la tabla número 1, el ciperus presentó
valores significativamente mayores que el tule en las
siguientes fracciones; holocelulosa (82.2 %),
pentosanos (28.0 %) y cenizas (7.0 %). Por otro lado,
el tule presentó valores altos en el contenido de
extraíbles (12.4 %) y lignina (25.6 %). Con respecto a
maderas, estos valores oscilan entre 70 a 90 %
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holocelulosa, 12 a 25 % pentosanos, 0.5 a 1.5%
cenizas, 1 a 4 % extraíbles totales y 20 a 30 % lignina
(Browning, 1963). En este caso el contenido de
extraíbles (9.5% ciperus y 12.4% tule), así como el
contenido de cenizas (7.0% ciperus y 4.9% tule) son
elevados con respecto a maderas, lo cual según
Atchison (1993), son rangos característicos en este
tipo de vegetales no maderables.
Compuesto químico
Cipero
determinado
(Cyperus p.)
(Técnicas Tappi)
Extraíbles en etanol
9.56
tolueno %
Holocelulosa %
82.2
Celulosa %
50.35
Alfa celulosa %
17.91
Beta celulosa %
7.08
Gamma celulosa %
13.12
Pentosanos %
28.05
Lignina %
17.56
Cenizas %
7.05
Tule
(Typha d.)
12.41
78.29
59.49
15.23
6.63
10.68
19.80
25.65
De lo anterior se desprende que los parámetros de
porcentaje y tipo de reactivo fueron significativos para
la consolidación de la hoja de papiro, ya que la sosa
(NaOH) junto con el tiempo de cocimiento ablanda
demasiado las tiras y afecta la estabilidad dimensional
de la hoja de papiro. Por otro lado, el sulfito (Na2SO3)
actúa como un agente endurecedor al incrementar la
rigidez de la hoja de papiro.
El procesamiento de las hojas de tule para formar el
papiro bajo las mismas condiciones que las del ciperus
(proceso A), no presentaron los mismos resultados en
adherencia, rigidez, contracción y lisura. Por esta
razón no fue posible formar la hoja de papiro en
ninguno de los tratamientos aplicados (Fig. 10).
4.9
Tabla No. 1 Análisis de Composición Química Básica
Respecto a la formación de la hoja de papiro con tiras
de ciperus (método TeoCart2), en general todos los
tratamientos presentados en la tabla número 2,
exceptuando los números uno, ocho y siete,
presentaron buenas características, sin embargo se
noto que el tratamiento número TC2 es el que presenta
las mejores características (Fig.9).
Tratamiento
experimental
Rigidez
Contracción Adherencia
Lisura
TC1
Buena
Alta
Regular
Regular
TC2
Excelente
No
Excelente Excelente
TC3
Buena
Muy poca
Buena
Buena
TC4
Buena
No
Buena
Buena
TC5
Buena
Muy poca
Buena
Regular
TC6
Buena
Muy poca
Buena
Buena
TC7
Buena
Regular
Buena
Regular
TC8
Excesiva
Excesiva
Regular
Mala
Tabla No. 2. Resultados de las pruebas funcionales en
la formación de las hojas de papiro para el proceso
(A).
Figura 9. Hoja de papiro TC2 (optima).
Figura 10. Hoja de tule TT6 (deficiente).
Respecto a los resultados de los tratamientos de
cocción aplicados al cipero y tule en micro digestores
(proceso B) para obtener pulpa fibrosa y su evaluación
respecto al rendimiento, número de kappa y
propiedades fisicomecánicas, se pueden observar en
las tablas número 3, 4 y 5.
Tratamiento
Experimental
TULE
TT1
TT2
TT3
TT4
TT5
TT6
TT7
TT8
No Kappa
Rendimiento
%
107.0
131.0
108.7
128.0
100.7
134.0
116.9
137.1
61.01
50.16
61.93
49.85
57.54
47.61
59.98
46.64
Tratamiento
Experimental
CIPERUS
TC1
TC2
TC3
TC4
TC5
TC6
TC7
TC8
Número de
Kappa
Rendimiento
%
95.4
117.0
96.3
127.9
86.9
111.6
96.1
106.9
65.81
59.71
68.14
60.58
77.27
63.25
64.93
58.97
CIUDAD DE CHIHUAHUA, CHIH., MÈXICO 6, 7 Y 8 DE JUNIO DEL 2007
ISSN: 0187-3296
566
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
CIPERUS
Tratamiento
Propiedades
TC-1
TC-2
TC-3
Índice de tensión 22.24
38.82
23.09
Nm/g
2.86
2.02
Índice de explosión 1.91
Kpam2/g
Índice de rasgado 6.28
7.2
5.79
Nm2/kg
Resistencia al doblez 2
24
1
No.
Tabla No. 3. Resultados del numero de kappa y
rendimiento en las pulpas de tule y ciperus para el
proceso (B).
TC-4
TC-5
TC-6
170° 60´
4%
TC-7
TC-8
170° 90´
4%
39.53
31.38
56.71
36.8
57.45
3.02
3.08
3.65
3.24
4.09
6.57
7.7
6.67
8.03
7.33
15
14
47
15
107
En la tabla 3 se puede observar que el número de
Kappa fue inferior en los tratamientos TC1, TC3, TC5,
TC (ciperus) y TT1, TT3, TT5, TT7 (tule). En cuanto
al rendimiento, este resulto más alto en los mismos
tratamientos, los cuales manejaron las siguientes
condiciones de cocimiento 140°C, 60´ y 2 % NaOH;
140°C, 90´ y 2 % NaOH; 140°C, 60´ y 4 % NaOH,
140°C, 90´ y 4 % NaOH, de acuerdo a la matriz
presentada en el cuadro número 1.
En relación a la evaluación de las propiedades
fisicomecánicas en las hojas de papel estándar de
ciperus, este presenta en los tratamientos TC6 y TC8
(tabla 4) las mejores propiedades de resistencia a la
tensión, explosión y doblez, observando que los
tratamientos con niveles altos en reactivo, temperatura
y tiempo de cocimiento son los mejores (TC2, TC4,
TC6 y TC8).
Para el caso del tule (tabla 5), este presenta en los
tratamientos TT2, TT4, TT6, y TT8 las mejores
propiedades de resistencia a la tensión, explosión,
rasgado y doblez, en donde los valores en nivel alto de
reactivo, temperatura y tiempo de cocimiento son
significativos. Quedando el tratamiento TT 8 como el
mejor (170° C, 90 minutos y 4 % de reactivo).
Tabla No. 4. Resultados de las pruebas
fisicomecánicas en las hojas de papel estándar de
ciperus para el proceso (B) con cocimiento a en micro
digestores a 140° y 170 °C.
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
Tabla No. 5. Resultados de las pruebas
fisicomecánicas en las hojas de papel estándar de tule
para el proceso (B) con cocimiento a en micro
digestores a 140° y 170°C.
170° C, 90 minutos y 4 % de NaOH. Su aplicación en
la fabricación de papel se sugiere sea como relleno o
mezclada con pulpa de pino o reciclado para cartón
corrugado, y también en la elaboración de papel
hecho a mano.
CONCLUSIONES
1. Se determino que los vegetales estudiados aquí
corresponden a Cyperus papyrus L. y Typha
dominguensis con morfología diferenciada en cuanto
a sus tejidos estructurales; sus elementos celulares
funcionales son parecidos (fibras de soporte y
vasculares de entre 0.5 y 2.0 mm, células de
aerenquima, células epiteliales y células de
parénquima).
2. La composición química de estos vegetales
TULE
TT-1
TT-2
TT-3
Tratamiento
170°60´
Propiedades
2%
Índice de tensión
3.83
17.45
5.3
Nm/g
0.20
0.63
0.28
Índice de explosión
Kpam2/g
Índice de rasgado
3.02
5.04
3.04
Nm2/kg
Resistencia al doblez
0
2
0
No.
presenta valores aceptables en el contenido de
holocelulosa (82.2 % en ciperus y 78.29 % en tule),
celulosa (17.91 % en ciperus y 15.23 % en tule) y
lignina (17.5 % en ciperus y 25.6 % en tule), ubicadas
ambas dentro de los rangos dados para maderas. Por
otro lado el contenido de extraíbles y cenizas es
elevado 7.0 % ciperus y 4.9 en tule.
3. Respecto al proceso A para el cocimiento de las
tiras de cipero, mostró que el tratamiento, TC2 (3 %
sulfito de sodio, 1 % de sosa y 90 minutos de
cocimiento) fue el mejor para elaborar la hoja de
papiro. El tule no fue apto para elaborar papiro (alta
contracción y nula adherencia) ya que no se
consolido en ningún tratamiento. Respecto al efecto
de cada uno de los factores en el proceso, se concluye
los siguiente; la sosa (NaOH) promueve el
ablandamiento y flexibilización del tejido vegetal, lo
cual esta directamente relacionado con la adherencia,
estabilidad dimensional (contracción) y lisura en la
hoja de papiro obtenida. En el caso del sulfito de
sodio (Na2SO3) este mejoró la rigidez, aclaro la hoja
y disminuyó la contracción de la hoja de papiro. La
temperatura influyó significativamente en el
ablandamiento del vegetal.
4. El tratamiento identificado como proceso de
cocción B para obtener pulpa para papel, presento
relativamente rendimientos aceptables (tule 52 % y
ciperus 65 % en promedio. En el caso del número de
Kappa,
en
promedio
presenta
resultados
relativamente altos (100 ciperus y 115 tule), debido
precisamente al porcentaje de reactivo (2 y 4 %) y los
tiempos de cocción bajos (60 y 90 minutos). Se
observó que el ciperus presentó los mejores
rendimientos, propiedades y características físico
mecánicas, por lo tanto es factible aplicar el tule y
ciperus como fuente de materia prima para la
obtención de pulpa bajo las siguientes condiciones
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TT-4
170° 90´
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TT-6
TT-7
TT-8
170° 60´
170° 90´
4%
4%
12.19
23.3
9.19
23.78
0.96
0.35
0.72
0.78
1.24
5.05
3.48
6.00
4.2
6.21
3
0
4
0
4
3.
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569
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
IMPACTO AMBIENTAL Y CARACTERIZACIÓN DEL
LIXIVIADO GENERADO EN EL VERTEDERO DE METEPEC,
ESTADO DE MÉXICO
M. Magallón Andalón*, J. Gárfias Solíz*
*
Universidad Autónoma del Estado de México. Centro Interamericano de Recursos del Agua. Facultad de
Ingeniería. Cerro de Coatepec. Ciudad Universitaria. Toluca, Estado de México. México. C.P. 50130. Fax: (722)
296 5550. [email protected]
posteriormente se infiltran para ingresar por debajo
de la base del mismo. En este entendido, la
RESUMEN.
La producción de lixiviados
composición y producción de los lixiviados están
generados en vertederos de residuos sólidos
influenciadas por diversos factores, entre los que
constituye uno de los principales problemas que
destacan la composición de los residuos, las
amenazan la calidad de las aguas subterráneas.
condiciones hidrogeológicas del sitio y la humedad
En el Estado de México existen varios vertederos
presente en el vertedero, entre otros. En el Estado de
que funcionan sin control y algunos de estos se
México existen varios vertederos que funcionan sin
encuentran, actualmente, al bode del colapso. Tal
control y algunos de estos se encuentran,
es el caso del vertedero municipal de Metepec,
actualmente, al borde del colapso (SEMARNAT,
mismo que representa un problema ambiental no
2003). Tal es el caso del vertedero municipal de
solo para el municipio sino también para el estado.
Metepec, mismo que representa un problema
El objetivo de esta investigación fue caracterizar
ambiental no solo para el municipio sino también
los lixiviados generados en este vertedero, para
para el estado. El objetivo de esta investigación fue
enfatizar el impacto ambiental que éstos pueden
caracterizar los lixiviados generados en el vertedero
producir sobre el acuífero que subyace al mismo.
de Metepec para enfatizar el impacto ambiental que
Para lograrlo se desarrolló un enfoque combinado
éstos pueden producir sobre el acuífero que subyace
de investigación de campo y experimental a lo
al mismo.
largo de 2 años, con el propósito de obtener una
Metepec se localiza en la zona Sureste del altiplano
caracterización representativa de los lixiviados
del Valle de Toluca, en la porción central del Estado
generados en todo el vertedero. Con base en los
de México. El municipio presenta al Oriente,
resultados obtenidos, se determinó que el lixiviado
corriendo de Sur a Norte, al Río Lerma y está situado
analizado proviene de un vertedero con una edad
sobre al acuífero del Valle de Toluca, cuyas aguas
mayor a los 20 años y que, además, se encuentra
constituyen la fuente de abastecimiento de la capital
experimentando una etapa de producción
del estado y de municipios circundantes (Bernal,
anaerobia, terminando la fase de acetogénesis y
2005). La litología del sitio se compone por suelos
empezando la de metanogénesis. Debido a la gran
aluviales y lacustres, formados por arena, limo y
variabilidad que se presenta en la composición de
arcilla; asimismo, el substrato lo forman arenisca,
los residuos, fue difícil encontrar una tendencia en
conglomerado, toba arenosa y basalto fracturado,
el comportamiento de los parámetros analizados,
además, la permeabilidad es en general alta (VIGUE,
debido a que las concentraciones de éstos varían
2001). Metepec cuenta con un vertedero para la
de un punto de muestreo a otro a pesar de que
disposición de los residuos sólidos generados en el
fueran cercanos. Los lixiviados se caracterizaron
municipio. Éste era una mina de tepetate que fue
por presentar altas concentraciones de compuestos
explotada desde 1960 y, posteriormente, en 1979
orgánicos (DBO5, DQO y COD), coliformes totales
inició su operación como tiradero a cielo abierto
y sales disueltas (cloruros, sulfatos, amonio y
(Espinosa, 2006). Hasta noviembre del 2004 recibía
bicarbonatos). Por lo tanto, se puede afirmar que
residuos de 7 municipios: Metepec, Toluca, Lerma,
los lixiviados del vertedero de Metepec son una
Ocoyoacac, San Mateo Atenco, Capulhuac y Santa
amenaza potencial para el ambiente, sobretodo
Cruz Atizapán, por lo tanto, el mal manejo del
para el acuífero que subyace al mismo, por lo que
vertedero aunado al hecho de recibir residuos de otros
se recomienda se tomen medidas que mitiguen los
sitios aceleró su colapso.
efectos nocivos que los lixiviados pueden
ocasionar.
Palabras Clave: lixiviados, caracterización, acuífero
2. MATERIAL Y MÉTODOS
y vertederos.
Para cumplir con el objetivo planteado, un enfoque
combinado de investigación de campo y experimental
fue desarrollado a lo largo de 2 años, desde el 2004
1. INTRODUCCIÓN
hasta el 2006, con el propósito de obtener una
caracterización representativa de los lixiviados
La producción de lixiviados generados en vertederos
de residuos sólidos constituye uno de los principales
generados en todo el vertedero. Para lograrlo se
implementó una red de muestreo, al interior del
problemas que amenazan la calidad de las aguas
vertedero, conformada por 19 pozos de biogás,
subterráneas. Moreno (2003) y Kennedy (1998)
mismos que ya estaban instalados al momento de
identifican al lixiviado como el líquido formado
iniciar la investigación. Éstos fueron implementados
generalmente por la lluvia, granizo, nieve o deshielos
que caen sobre la superficie del vertedero y
con el objetivo de liberar el biogás producido en el
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570
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
vertedero y de disminuir los olores que se originan en
el mismo. En general, de los 19 pozos de biogás sólo
fue posible muestrear 13, ya que, en algunos casos, se
presentaron obstrucciones de las instalaciones. Para
la caracterización de los lixiviados se eligieron
diferentes parámetros a analizar con base en estudios
que se han realizado en este ámbito en otras
investigaciones (Farquhar, 1989; Kjeldsen, 1993;
Fatta et al., 1999; y Martínez et al., 2004).
En términos de los parámetros muestreados al interior
del vertedero, el plan de muestreo se dividió en dos
partes: parámetros in-situ y parámetros en
laboratorio.
Los últimos se subdividieron en:
orgánicos-microbiológicos,
aniones-cationes
y
metales trazas.
Mientras que los parámetros
analizados in-situ fueron: pH, temperatura (T),
potencial redox (Eh) y conductividad, en el
laboratorio se analizaron parámetros orgánicos–
microbiológicos como: Demanda Bioquímica de
Oxígeno (DBO5), Demanda Química de Oxígeno
(DQO), Carbón Orgánico Disuelto (COD), Carbón
Inorgánico Disuelto (CID), BTEX (benceno, tolueno,
etil-benceno y xileno) y coliformes totales. Dentro de
la clasificación aniones–cationes, se tomaron
muestras para: sodio, calcio, magnesio, potasio,
manganeso, hierro, amonio, fluoruros, cloruros,
bromuros, nitratos, nitritos, fosfatos, sulfatos y
alcalinidad como bicarbonatos.
También se
analizaron los siguientes metales trazas: cinc, níquel,
cobalto, arsénico, mercurio y plomo.
Los análisis in-situ se realizaron con el potenciómetro
“Portable Termo Orion Probes”, mientras que para
las pruebas de laboratorio las muestras fueron
colectadas en recipientes de polietileno de alta
densidad de diferentes capacidades volumétricas 100
ml, 1 y 2 L (Looser et al., 1999). Asimismo, fueron
preservadas a una temperatura aproximada de 4 ºC
(Johansen y Carlson, 1976; Looser et al., 1999; y
Oygard et al., 2004) y analizadas en un periodo no
mayor a 24 horas (Oygard et al., 2004), a excepción
de las muestras enviadas a Canadá.
En este
entendido, las muestras destinadas al análisis de
cationes, metales trazas, COD y CID, fueron
acidificadas a un pH menor a 2 con ácido nítrico
(Christensen et al., 1997; y Looser et al., 1999). Los
análisis se efectuaron en 4 instituciones diferentes:
Laboratorio de la Facultad de Química-UAEM,
Sistema Ecológico de Regeneración de Aguas
Residuales, S.A. de C.V. (Reciclagua), Laboratorio
de Calidad de Agua del CIRA-UAEM y Universidad
de Waterloo, Canadá. Cabe mencionar que en los
laboratorios de la UAEM se analizaron todos los
parámetros mencionados y en Reciclagua únicamente
la DBO5 y la DQO.
En este entendido, los
parámetros analizados en la Universidad de Waterloo
se realizaron con el objetivo de comparar los
resultados obtenidos con los de los otros laboratorios.
contaminantes en diferentes puntos. Para el análisis
de resultados, éstos se dividieron en cuatro grupos:
parámetros
in-situ,
orgánicos-microbiológicos,
aniones-cationes y metales trazas. Para proveer un
enfoque global de los resultados obtenidos, se
presentan en forma de resumen en la Tabla 3.1. En
ésta se muestran las concentraciones medias, mínimas
y máximas de los lixiviados analizados en los pozos
de biogás localizados al interior del vertedero, y se
anexan, como referencia, concentraciones de
lixiviados examinados en otros trabajos de
investigación realizados en diferentes vertederos.
4. DISCUSIÓN
4.1 Parámetros in-situ
En la Tabla 3.1 se observa que el pH de los lixiviados
es alcalino, por lo que, considerando el criterio de
Farquhar (1989) y Fatta et al. (1999), se puede
afirmar que corresponde a lixiviados procedentes de
un vertedero con más de 20 años de edad (pH mayor
a 7.5). Asimismo, se observan altos valores de
conductividad, los que se pueden atribuir a la
disolución de sales inorgánicas y minerales presentes
en los residuos (Kehew, 2001). Referente al Eh, los
3. RESULTADOS
Como se mencionó en el apartado 2, la red de
muestreo al interior del vertedero consistió en la
exploración de varios pozos de biogás, con el fin de
obtener información de las concentraciones de los
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
Tabla 3.1. Resumen de los 6 muestreos con las concentraciones mínimas, máximas y medias de los
parámetros analizados al interior del vertedero de Metepec y concentraciones encontradas en otras
investigaciones en diferentes vertederos
Metepec
Parámetro
Referencia
Literatura
Media
Mínimo
Máximo
Mínimo
Máximo
Mínimo
Máximo
8.58
29,107
-131.44
29.86
7.5
3,850
-107
17
9.65
42,200
-166
46.4
1.5 (a)
22,200 (c)
12.5 (a)
26,900 (c)
3.7 (b)
5,450 (d)
9 (b)
7,600 (d)
14,028.8
22,482.7
4,382.15
1,958.2
ND
ND
ND
ND
613
2,000
2.3
16.5
-
86,721
60,532
13,403.2
4,220.4
-
1 (a)
72,000 (a)
2 (b)
9 (b)
55,000 (b)
90,000 (b)
0.3 (a)
45,100 (a)
0.001 (a)
0.001 (a)
0.001 (a)
0.003 (a)
1,360 (a)
18 (a)
4.9 (a)
0.3 (a)
4,343.3
46
27,000
2,203.8
103.7
102.3
1,607.52
1.5
18.2
3,317.45
17.3
3.6
13.5
4.4
0.1
0.2
368
3,300.8
759.7
269.6
3,200
6.3
90.1
6,592
8,000 (a)
4,080 (a)
15,600 (a)
3,770 (a)
1,400 (a)
57,300 (a)
NR (b)
5 (b)
NR (b)
3 (b)
0.05 (b)
2 (b)
NR (b)
7,700 (b)
7,200 (b)
4,000 (b)
3,770 (b)
1,400 (b)
5,500 (b)
1,110 (b)
0.4
2,430.4
4.7
14.8
0.6
0.9
877.4
3,401.9
ND
9.7
ND
ND
ND
ND
ND
2,301.7
2.1
5,234.9
16.5
141.0
2.2
3.1
14,976.7
4,864
302 (a)
27,100 (a)
2 (b)
5,000 (b)
84,000 (a)
57,850 (a)
1 (b)
140 (b)
1,825 (b)
20,900 (b)
2.33
0.23
0.4
0.01
< 0.001
0.2
0.16
< 0.1
< 0.1
0.008
4.19
0.43
0.96
0.01
NR (b)
NR (b)
NR (b)
1,000 (b)
9 (b)
10 (b)
< 0.2
0.27
250 (a)
60 (a)
1,100 (a)
70.2 (a)
0.16 (a)
6.6 (a)
NR (b)
NR (b)
0.2 (b)
12 (b)
In-Situ:
pH
Conductividad
Eh
T
Orgánicos:
DBO5
DQO
COD
CID
Benceno
Tolueno
Etil Benceno
Xileno
Microbiológicos:
Coliformes*
Cationes:
Sodio
Calcio
Magnesio
Potasio
Manganeso
Hierro
Amonio
Aniones:
Fluoruros
Cloruros
Bromuros
Nitratos
Nitritos
Fosfatos
Sulfatos
Bicarbonatos
250 (a)
Metales Trazas:
Cinc
Níquel
Cobre
Arsénico
Mercurio
Plomo
Concentraciones en mg/L, a excepción de: coliformes *totales (NMP/100ml), conductividad (µS/cm), temperatura (ºC), Eh
(mV) y pH (que es adimensional). Para el amonio la concentración está dada como mg/L N-NH3, para nitratos como mg/L NNO3 y para nitritos como mg/L N-NO2.
NR = No reportado. ND = No detectable.
a
Moreno (2003). b USEPA (1995). c Fatta et al. (1999). d Kjeldsen (1993).
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572
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
valores negativos representan la condición anaerobia
que existe en el vertedero (Lee et al., 2006) y además,
específicamente en este caso, reflejan que el lixiviado
se encuentra en la fase final de producción anaerobia
en la etapa de acetogénesis, empezando la etapa de
metanogénesis, en la que se presentan reacciones que
producen bióxido de carbono, metano y agua, con
desprendimiento de calor. Asimismo, esto coincide
con los altos valores de temperatura y pH encontrados
en el vertedero.
4.2 Parámetros orgánicos-microbiológicos
En
términos
de
parámetros
orgánicos
y
microbiológicos, en la Tabla 3.1 se observa la
presencia
de
coliformes
totales
en
altas
concentraciones, por lo que los lixiviados representan
un foco de infección microbiológica de gran peligro.
Con los valores obtenidos de DBO5 y DQO se
demuestra que los compuestos orgánicos constituyen
una de las clases de contaminantes críticos en el
vertedero de Metepec. Debido a que no existen signos
de BTEX, probablemente por su volatilidad, es posible
que los lixiviados contengan otra clase de compuestos
orgánicos persistentes. En este entendido, los valores
de DBO5 y DQO presentan un amplio rango, con
concentraciones elevadas que superan a las
encontradas en el vertedero de Ano Liosia en Grecia,
por Fatta et al. (1999), lo que posiblemente se deba a
que éste opera con control y, además, posee un
sistema superficial para la recolección de lixiviados.
Referente a la relación DBO5/DQO, existe gran
variación de un punto a otro dentro del vertedero, con
un mínimo de 0.0775 y máximo de 0.6958 (Magallón,
2007), lo que indica que probablemente el vertedero
aún no está en su etapa final, dado que todavía pudiera
existir una cantidad considerable de compuestos
orgánicos que pueden ser biodegradados. En este
entendido, Kehew (2001) señala que las
concentraciones de DQO son usualmente altas porque
incluyen materia orgánica que no puede ser oxidada
por procesos microbiológicos. Asimismo, indicadores
como el COD y el CID presentan gran variación de
concentraciones al interior del vertedero; en algunos
pozos la concentración del CID es mayor al COD, y
en otros se presenta el caso contrario, por lo que, se
puede afirmar que, de un punto a otro la composición
de los lixiviados en términos de concentración de
carbón orgánico e inorgánico disuelto no es
homogénea.
Esto probablemente se deba a la
variabilidad en la composición de los residuos sólidos,
a pesar de que los puntos analizados estén próximos
unos de otros.
4.3 Aniones y Cationes
En términos de aniones y cationes, las concentraciones
de fluoruros y bromuros son muy bajas y a veces no
detectables. Caso contrario al de los cloruros, en los
que las concentraciones van de medias (de acuerdo
con Moreno, 2003) a altas (según la USEPA, 1995).
Éstas son similares a las encontradas por Fatta et al.
(1999), quienes aseguran que los cloruros en este
rango representan una amenaza para el acuífero, ya
que por ser un contaminante conservativo no participa
en las reacciones naturales de descontaminación que
experimentan los lixiviados cuando penetran en la
zona vadosa. Las concentraciones de nitratos y
nitritos son bajas e incluso en algunos casos no
detectables. Por el contrario, el amonio se encuentra
en concentraciones muy altas, debido a las
condiciones anaeróbicas que prevalecen en el
vertedero (Fatta et al., 1999), superando los valores
encontrados para los nitratos. Según Kehew (2001), el
nitrógeno está presente en mayor cantidad en la forma
de amonio debido a la inestabilidad que los nitratos
experimentan cuando se encuentran en un ambiente
con valores bajos del Eh, lo que sucede cuando la
producción de lixiviados está en la etapa de
Acetogénesis, en la que los valores de Eh comienzan a
declinar alcanzando valores negativos. En términos
de toxicidad, el amonio en altas concentraciones es
muy tóxico para los microorganismos responsables de
los procesos anaerobios, por lo que un alto nivel de
amonio inhibe su crecimiento y actividad (Fatta et al.,
1999). Las concentraciones de sulfatos superan a las
reportadas en otras investigaciones (Kjeldsen, 1993;
Fatta et al., 1999; Aluko et al., 2003 y Martínez et al.,
2004). Según Kehew (2001), la presencia de este
anión en los lixiviados del vertedero puede originar
ácido sulfhídrico como producto de la reducción de
los sulfatos en la etapa de metanogénesis. En este
entendido, el ácido sulfhídrico es uno de los
principales gases que componen el biogás que se
produce en los vertederos.
Asimismo, los
bicarbonatos se encuentran en los niveles máximos
según la USEPA (1995), lo que concuerda con los
resultados obtenidos al determinar el CID. Como se
mencionó en párrafos precedentes, la conductividad de
los lixiviados al interior del vertedero también es alta,
lo que probablemente se deba a la presencia de sales,
ya que coincide con las altas concentraciones de
aniones (como los cloruros, sulfatos y bicarbonatos) y
cationes (como el amonio, sodio y el potasio). Los
niveles bajos de fosfatos pueden ser atribuidos a que la
carga orgánica que contiene fósforo (cómo las
fosfoproteínas y los fosfolípidos) es pequeña (Fatta et
al., 1999). Durante su degradación, estos compuestos
orgánicos desprenden fósforo, incrementando las
concentraciones de fosfatos, lo que probablemente no
se presenta o se presenta en bajo grado en el vertedero
de Metepec.
4.4 Metales Trazas
En el análisis de los metales trazas, las
concentraciones encontradas en el lixiviado fueron
relativamente bajas y en varios casos no detectables.
Por su parte, Farquhar (1989) establece que los
lixiviados que contienen concentraciones bajas de
metales trazas pertenecen a vertederos con una edad
mayor a 20 años, lo que coincide con la edad estimada
a partir del pH.
5. CONCLUSIONES
Con base en los resultados obtenidos en la
investigación, se determina que los lixiviados
provienen de un vertedero con una edad mayor a los
20 años, en el que la composición de los residuos es
variable, lo que provoca que se presenten diferentes
concentraciones de los parámetros analizados a pesar
de que los puntos muestreados estén próximos unos de
otros. El lixiviado se caracteriza por presentar altos
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
valores de conductividad y elevadas concentraciones
de sales que contienen sodio o potasio en sus
moléculas (cloruros, sulfatos y bicarbonatos).
Asimismo, las condiciones anaerobias del vertedero
generan un Eh negativo, por lo que las
concentraciones de amonio son altas, mientras que los
nitratos y nitritos son bajos o no detectables. Además,
el lixiviado del vertedero de Metepec presenta gran
carga orgánica, la que probablemente puede contener
compuestos orgánicos persistentes, y debido a que el
vertedero aún continúa recibiendo residuos, después
de varias décadas de operación, existe una gran
cantidad de compuestos orgánicos que pueden ser
biodegradados.
En este entendido, el lixiviado
contiene altas concentraciones de coliformes totales,
por lo tanto representan un foco de infección
microbiológica de gran peligro.
Por lo mencionado en el párrafo precedente, queda
claro que los lixiviados del vertedero de Metepec son
una amenaza potencial para el ambiente, sobretodo
para el acuífero que subyace al mismo, por lo que se
recomienda se tomen medidas que mitiguen los
efectos nocivos que los lixiviados pueden ocasionar.
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6. AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen el apoyo que las siguientes
instituciones otorgaron para la elaboración de esta
investigación: CIRA-UAEM, CONACYT, COMECYT,
Universidad de Waterloo, Reciclagua y Municipio de
Metepec (Dirección de Ecología, Servicios Públicos,
Agua y Saneamiento).
7. REFERENCIAS
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Solid Waste Landfill Site in Ibadan, Nigeria."
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− Fatta, D., A. Papadopoulos y M. Loizidou (1999).
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Kjeldsen, P. (1993). "Groundwater Pollution Source
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Maestría. CIRA – Facultad de Ingeniería. Toluca,
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Operación y Clausura del Sitio de Disposición de
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México. Toluca, México, VIGUE - Relleno
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
OPTIMIZACIÓN DEL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS
RESIDUALES GENERADAS EN EL AEROPUERTO
INTERNACIONAL DE TOLUCA, MÉX.
G. Gómez-Beltrán1, M. G. Martín del Campo-Sánchez1 y B. Modesto-Morales2. Universidad Tecnológica del Valle
de Toluca1. Administradora Mexiquense del Aeropuerto Internacional de Toluca2. Carretera del Dep. D.F. Km. 7.2,
Sta. Ma. Atarasquillo, Lerma, Méx. Correo electrónico [email protected]
RESUMEN. El presente trabajo se desarrolló en
las instalaciones del Aeropuerto Internacional de
Toluca en colaboración con la Universidad
Tecnológica del Valle de Toluca. A partir de la
problemática presentada en al empresa para el
cumplimiento de la NOM-001-SEMARNAT-1996
por la ineficiente operación de su planta de
tratamiento de aguas residuales (PTAR), se
procedió a evaluar su operación, dándose
mantenimiento a la misma, la cual se destinó al
tratamiento de las aguas azules provenientes de los
sanitario de los aviones, que por sus características
químicas
y
alto
contenido
de
sólidos,
desestabilizaban el tratamiento biológico y
dañaban el equipo de la planta, principalmente a
las bombas. Además, como consecuencia del
crecimiento de la empresa, la capacidad de la
PTAR con la que se contaba fue insuficiente (0.25
lps), por lo que se participó en la instalación de una
planta de tratamiento de mayor capacidad (2.5 lps)
para tratar las aguas residuales de características
domésticas generadas en el aeropuerto. Ambas
están listas para su puesta en marcha.
Palabras clave: aguas residuales, aguas azules,
tratamiento de aguas.
INTRODUCCIÓN
Las condiciones actuales del entorno global nos
demanda a tomar conciencia y actuar en torno a la
problemática existente con el agua, debido a que es un
recurso limitado, indispensable para satisfacer las
necesidades de una población cada vez más numerosa,
misma que es la responsable de su uso adecuado.
Al igual que en otras naciones, en México la
operación aeroportuaria ha generado problemas de
contaminación que no habían sido atendidos. Sin
embargo, desde 1988 nuestro país cuenta con
legislación en materia ambiental (Ley General del
Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente) por
lo que se ha podido disponer del marco jurídico
necesario en la planeación de Aeropuertos.
Específicamente en materia de agua, las aguas
residuales generadas en los Aeropuertos originan una
problemática
ambiental,
estas
provienen
principalmente de los servicios sanitarios, comedores
y cocinas, limpieza de áreas, riego de áreas verdes,
prácticas de contra incendio, limpieza de tanques de
combustible, mantenimiento a obra civil y
abastecimiento a aeronaves (aguas azules). También
las aguas pluviales generan problemáticas, ya que a
pesar de ser relativamente de buena calidad, al
mezclarse en los drenajes con aguas residuales de
otros
orígenes,
se
contaminan
adquiriendo
características indeseables. Por ello es necesario
implementar drenajes separados para el agua pluvial y
el agua residual.
En el caso de las aguas azules, estas son aguas que se
generan en los vuelos de aviones, en ellas se
concentran los desechos producidos en los dichos
vuelos como pañales, toallas sanitarias, papel, etc. Una
vez que esta agua se genera en el avión, se le agregan
desintegradores fecales para que no produzcan mal
olor y conserve el agua en buen estado durante el
tiempo que dure el vuelo con un cierto nivel de
calidad. Los desintegradores fecales son un producto
líquido concentrado, especialmente formulado para
evitar el desarrollo de microorganismos que degradan
la materia orgánica de desecho y que se provocan
malos olores; por otro lado su fragancia imparte un
suave aroma a cítrico, agradable para el ambiente, es
un producto flamable y puede resultar irritante por
inhalación y contacto directo.
El conjunto de estas aguas, en la mayoría de los casos,
es mezclado, adquiriendo características indeseables,
por lo que es necesario someterlo a un proceso de
depuración que elimine contaminantes, en plantas de
tratamiento de aguas residuales (PTAR), antes de ser
vertidas a los cuerpos de agua, permitiéndose la
elección entre los tratamientos biológico, que se vale
de microorganismos para degradar la materia
orgánica, físico-químico que utiliza compuestos
químicos como coagulantes y floculantes o mixtos
(Manual de planta de tratamiento de aguas residuales
del Aeropuerto Internacional de Toluca, 2002).
El 90% de los Aeropuertos de la red Aeroportuaria,
cuentan con PTAR, donde se tratan las aguas
provenientes de las aguas servidas del edificio
terminal y edificios anexos que se encuentran
ubicados en cada Aeropuerto. El agua obtenida de las
plantas de tratamientos es utilizada en gran parte para
el servicio de riego de las áreas verdes y en algunos
casos se descarga al drenaje con la mínima
contaminación posible del subsuelo, dentro de los
parámetros requeridos por la Comisión Nacional de
Agua (CONAGUA) establecidos en la NOM-001SEMARNAT-1996.
En algunos Aeropuertos además se tiene la necesidad
de descargar las aguas residuales provenientes de los
sanitarios de las Aeronaves de vuelos Nacionales e
Internacionales o charteros, descargándolas a la planta
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
de tratamiento de aguas residuales, provocando, en
algunos casos que el proceso normal se desestabilice,
por su alto contenido de materia orgánica y por su
contenido en desintegradores fecales.
Por ello es importante contar con un sistema de pretratamiento para las aguas residuales azules
proveniente de las aeronaves o con una planta
independiente donde solo se traten este tipo de aguas
(Curso de Manejo y Disposición de Residuos
Peligrosos en Aeropuertos, 1998).
En 1997 se inicio el programa de Protección
Ambiental, que comenzó a aplicarse en todos los
Aeropuertos de la red operada por Aeropuertos y
capacitación sobre el cuidado del Ambiente, Manejo
de Residuos Peligrosos y no Peligrosos, Operación de
Planta de Tratamiento de Aguas Residuales y
conocimiento de la Legislación Ambiental y el ahorro
de Agua y Energía (Curso de Manejo y Disposición de
Residuos Peligrosos en Aeropuertos, 1998).
A partir del año 2000, comenzó la segunda etapa de
las Auditorias Ambientales voluntarias en doce de los
veintisiete Aeropuertos y sus instalaciones de
combustibles. De acuerdo a los datos asentados en los
informes de las Auditorias, se pone de manifiesto que
no cumple con la mayoría de los lineamientos y
normas respecto a la generación de diversas índoles:
más del 83 % de los Aeropuertos rebasan la
concentración máxima permitidas de grasas y aceites
en las descargas de aguas residuales en mas del 100%
por arriba de lo que marca la norma: 15 mg l-1 como
promedio mensual y 25 mg l-1 como promedio diario
la generación de aguas residuales y con ello la
necesidad de implantar una nueva planta de
tratamiento con una capacidad mayor, de tal manera
que las aguas que actualmente son vertidas a un canal
a cielo abierto, pasen ahora por un tratamiento y sea
posible su reutilización. Debido a que la planta de
tratamiento biológico de aguas residuales (PTAR1)
del AIT no cuenta con las condiciones necesarias
para mantener un buen tratamiento de las aguas
residuales (AR) que genera, el presente proyecto
tiene como objetivo implementar medidas para su
funcionamiento adecuado así como apoyar en la
instalación de una planta nueva (PTAR2) con el fin
de ampliar la capacidad de tratamiento del AR en el
AIT.
METODOLOGÍA
El Aeropuerto Internacional de Toluca (AIT) se
encuentra ubicado en el parque Industrial Toluca
2000, con una superficie 529 ha. El Gobierno
Federal, a través de ASA, realizó inversiones por 600
millones de pesos en su ampliación y modernización,
particularmente en Pista, Plataformas, Calles de
Rodaje, Ayudas Visuales y Edificio Terminal, para
convertirlo en el primer eslabón de desarrollo
regional dentro del Sistema Metropolitano de
Aeropuertos (SMA). Con esta inversión el Gobierno
Federal apunta al AIT como la primera opción para
Servicios Auxiliares (ASA) se revisaron todos los
procedimientos y practicas que pudieran causar
desequilibrios ecológicos, contaminación o riesgo a
los trabajadores, las instalaciones y a la población
circunvecina. Ello permitió comprobar el grado de
cumplimiento en materia ambiental y emprender las
actividades correctivas necesarias.
Por entonces, ASA firmo un convenio de colaboración
con la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente
voluntaria. En la primera etapa se auditaron los treinta
y cinco Aeropuertos que formaron parte del proceso
de apertura a la inversión privada, y se impartieron
cursos
de
para aguas que se descarguen el un río y se busque la
preservación de la vida acuática (MNX-AA005-SCFI200), existiendo casos en que se rebasa la norma hasta
en 7.6 veces por arriba del nivel máximo permitido.
En lo que respecta a los Aeropuertos que cuentan con
plantas de tratamiento de aguas residuales, los lodos
generados son enterrados, entre capas de cal, o se
mezclan con otros residuos y se disponen
inadecuadamente.
Esta situación ha recordado a diversas organizaciones;
entre ellas el Aeropuerto Internacional de Toluca
(AIT); la responsabilidad social y ecológica que tienen
para su comunidad. El AIT ha presentado un
crecimiento acelerado en infraestructura y servicios en
los últimos meses, y paralelo a este crecimiento se ha
incrementado
desconcentrar vuelos comerciales del Aeropuerto
Internacional de la Ciudad de México, además de
atraer la inversión Estatal y Privada. Recientemente
la Secretaría de Comunicaciones y Transporte (SCT)
entregó al Estado de México el 51% de las acciones
del Aeropuerto Internacional de Toluca por lo que se
conformó la Administradora Mexiquense del
Aeropuerto Internacional de Toluca (AMAIT), en
donde el Gobierno Federal, a través de ASA,
participa con el 49%, bajo el esquema de operador
Aeroportuario. Gracias a la buena disposición de la
nueva administración de AMAIT es como se
realizaron los trabajos del presente proyecto.
En un inicio se realizó un recorrido por la planta de
tratamiento de aguas residuales que estaba operando
en el aeropuerto (PTAR1) y se verificó su diagrama
de flujo, además de identificaron las necesidades de
mantenimiento y de operación en la misma, incluido
el manejo de bitácoras y el uso de equipo de
protección personal. Posteriormente se identificaron
las fuentes de abastecimiento, almacenamiento y usos
del agua, calculándose el gasto generado de aguas
residuales. Se checo que la red de drenaje sanitario y
pluvial que estuviera completamente separadas. Con
respecto a la instalación de la nueva planta de
tratamiento de aguas residuales (PTAR2) se dio
seguimiento a su construcción, realizándose la
inspección en la instalación del equipo y elaboración
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
de un inventario de los equipos existentes que la
conforman.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El suministro de agua potable que abastece al
Aeropuerto es proporcionado mediante un pozo
profundo (Canaleja) y se almacena en 4 cisternas para
cubrir las necesidades de las diferentes áreas. El AIT
esta utilizando y generando actualmente un promedio
de 406,077m3 de agua mensuales y 1 m3 de aguas
azules (Bitácora de lectura del pozo Canalejas, 2007).
Se ubicaron los sitios de descargas de cocinas y
restaurantes colocándose trampas de grasa que
permitieran disminuir la problemática de la alta
concentración de las mismas en el efluente de las
PTAR, además se le esta dando mantenimiento a las
líneas de drenaje pluvial y residual.
Se encontró que la PTAR1 estaba en
malas
condiciones para su correcto funcionamiento, el 80%
del equipo instalado requería de mantenimiento
correctivo y parte del mismo necesitaba ser sustituido
por equipo nuevo, lo cual impedía dar un óptimo
tratamiento a las aguas residuales. Por ello se
proporcionó mantenimiento en las unidades de
proceso y al equipo electromecánico de toda la
planta. Esto incluyó la limpieza y reemplazo de
equipo electromecánico, se implementaron medidas
preventivas de operación y el uso de equipo de
protección personal y se diseñaron las bitácoras de
operación, de tal manera que la planta de tratamiento
de aguas residuales quedo lista para entrar en
operación y tratar 0.25 lps. Por ser una planta de
pequeña capacidad, se destinó para tratar únicamente
las aguas residuales provenientes de los sanitarios de
los aviones (aguas azules) las cuales provocaban, en
algunos casos, que el proceso normal del tratamientos
biológicos se desestabilizara, por su alto contenido de
desintegradotes fecales y presencia de grandes
cantidades de papel.
Se diseño una rampa para que los carros que
succionan las aguas de los aviones por medio de
gravedad viertan de manera eficiente las aguas azules
a la PTAR1 pasando también por rejillas que se
colocaron para detener la gran cantidad de papel que
son ingresados de los sanitarios de los aviones y que
llegan a dañar principalmente a las bombas. Se
propuso además la contratación de personal
debidamente capacitado para operarla. Sin embargo,
se esta en espera de su entrada en operación y de la
realización de pruebas para comprobar su eficiencia
en el tratamiento de aguas azules para cumplir con la
NOM-001-SEMARNAT-1996 ya que esta agua son
descargadas a un canal a cielo abierto que conecta
con el Río Lerma.
AIT. Requiere para su operación un voltaje de 440
por lo que no ha sido posible su puesta en marcha, ya
que los requerimientos de energía son mayores al
susministro con que cuenta el AIT. Como
complemento al programa de manejo de agua, se
coloraron leyendas de ahorro de agua en las diversas
áreas de la empresa.
El Aeropuerto Internacional de Toluca esta en
proceso de CERTIFICARSE COMO EMPRESA
LIMPIA lo cual lo compromete a redoblar esfuerzos
en las tareas de minimizar los impactos de sus
actividades que afectan al medio ambiente.
CONCLUSIONES
Se logró dar mantenimiento al 100% del equipo que
conforma la PTAR1, la cual trabaja al 100% dando
resultados favorables, quedando pendiente la
optimización del proceso de tratamiento de aguas
residuales azules cuyas características son
particulares y diferentes a las aguas residuales de tipo
municipal. Por otro lado, se concluyó la construcción
e instalación de la PTAR2 con una capacidad de 2.5
l/s, con la cual se cubre el 100% del tratamiento de
las aguas residuales municipales generadas en el AIT.
Agradecimientos
A AMAIT y la UTVT por el apoyo prestado para la
realización del presente proyecto.
Referencias.
Administradora Mexiquense
del Aeropuerto
Internacional de Toluca. Bitácora de
lectura del pozo Canalejas. Lectura anual
del 2006 y 2007.
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Residuos Peligrosos en Aeropuertos.
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Ley General Del Equilibrio Ecológico Y La
Protección Al Ambiente. Publicada en el
Diario Oficial de la Federación de fecha
28 de enero de 1988.
Manual de planta de tratamiento de aguas residuales
del Aeropuerto Internacional de Toluca,
2002.
NOM-001-ECOL-1996. Que establece los límites
máximos permisibles de contaminantes
en las descargas de aguas residuales en
aguas y bienes nacionales, publicada en el
Diario Oficial de la Federación el 6 de
enero de 1997.
Norma
Mexicana
NMX-AA-005
Aguas
Determinación de grasas y aceites Método de extracción soxhlet, publicada
en el Diario Oficial de la Federación el 8
de agosto de 1980.
En cuanto a la PTAR2, se comenzó a construir a
principios del mes de junio, durante su ejecución se
participó en la supervisión de excavación, colocación
de cárcamos, instalación de tubería y equipo
electromecánico así como en el inventario del equipo.
Quedo concluida su instalación en agosto del 2006, es
de tipo biológico y se destino para el tratamiento de
aguas residuales domésticas producidas por los
sanitarios, comedores, restaurantes y hangares del
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
LOS RECURSOS NATURALES COMO SUSTENTO DEL
ECOTURISMO EN LA ISLA ROQUETA DE ACAPULCO,
GUERRERO
N. S. Niño Gutiérrez
Centro de Investigación y Posgrado en Estudios Socioterritoriales (CIPES), UAGRO. Andador
1 Cualác manzana 291 Lote 19 Sector 2 Colonia: Ciudad Renacimiento C. P.:39715 Acapulco
de Juárez, Guerrero. E-mail: [email protected] Fax: 01-74-41-26-30-44
RESUMEN. La Roqueta es un pulmón verde de la
bahía de Acapulco gracias a la presencia de
exuberante vegetación selvática que aún existe en
la isla, separada 500 m por el canal Boca Chica de
las playas Caleta y Caletilla. A través del enfoque
ecogeográfico,
enriquecido
con
análisis
cuantitativo y cualitativo, el método multimodal
permitió establecer un esbozo del diagnóstico
biofísico en el cual se apoya el ecoturismo que a la
fecha se desarrolla en la isla Roqueta de Acapulco,
Guerrero. Del cual, resulta que la Roqueta es un
reservorio de biodiversidad que atrae a turistas
nacionales y extranjeros, quienes practican en el
ecosistema terrestre actividades recreativas
activas: caminatas, senderismo o pasivas como la
contemplación del paisaje.
Palabras claves: paisaje,
diagnóstico, geografía
turismo
ecológico,
INTRODUCCIÓN
Guerrero posee gran riqueza físico-biológica que
genera bienes y servicios ambientales a través de su
biodiversidad y espacios silvestres. Sin embargo,
existen otros sitios en los que hace falta protección y
aprovechamiento racional. Ello ha motivado el
estudio de la Isla de La Roqueta con la finalidad de
que sea un ecosistema donde se privilegien procesos
de desarrollo sustentable.
Los trabajos, antecedentes directos que versan sobre
la isla La Roqueta son las guías turísticas
municipales, estatales de la Secretaría de Turismo, la
carta topográfica versión 2005, escala 1:50 000 del
Instituto Nacional de Estadística, Geografía e
Informática (INEGI), México Desconocido (2000) y
las memorias de Acapulco de Alejandro Martínez
Carbajal (1994) cronista de la ciudad y puerto de
Acapulco.
Asimismo, como preocupación por el entorno
ecológico que guarda la isla de La Roqueta, se
proclamaron acuerdos y decretos, los cuales exponen
que 1982 la Presidencia de la República y la
Secretaría de Turismo declaran a la Isla como “Zona
de Protección Ecológica de la Flora y Fauna”. En
1997 se realizan los trámites para decretar a la isla
como: “Parque Marino Insular La Roqueta”, por el
Instituto Nacional de Pesca (INP) y el Instituto
Nacional de Ecología (INE), en sus partes marina y
terrestre. En 1998 la Coordinación de Áreas
Naturales Protegidas (ANP) del Instituto Nacional de
Ecología, recomendó la transferencia al Gobierno del
Estado de Guerrero, a través del Municipio de
Acapulco, la custodia y Administración del área. En
1999 el Gobierno del estado de Guerrero, decreta la
Isla La Roqueta como Área de Protección Ecológica
(en su parte terrestre) (Asociación Ecológica y ProDefensa de la Isla de la Roqueta, 2006).
METODOLOGÍA
Se sustenta en la revisión de materiales documentales
revisados en el Centro de Investigación y Posgrado
en Estudios Socioterritoriales (CIPES) de la
Universidad Autónoma de Guerrero, tal es el caso de:
archivos, libros, revistas, páginas Web de Internet,
consulta de datos estadísticos impresos, bases de
datos digitales, interpretación de cartas geográficas,
ortofoto de la bahía de Acapulco (INEGI, 2000) y
trabajo de campo que comprendió la observación
directa, seis recorridos exploratorios entre 2005 y
2006,
entrevistas
con
integrantes
de
la
Organizaciones No Gubernamental Asociación
Ecológica y Pro Defensa de la Isla de la Roqueta A.
C.; tomas fotográficas del plano ecoturístico local
(Gobierno del Estado de Guerrero-SEFOTUR, 2005)
y elaboración de videos. En este sentido el enfoque
empleado es multimodal o mixto ya que se conjugan
los puntos de vista cualitativo y cuantitativo a través
de la Teoría General de Sistemas y la Geografía del
Paisaje quienes definen el alcance de esta
investigación con carácter explicativo.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La isla La Roqueta se sitúa al suroeste de la bahía de
Acapulco, entre las coordenadas geográficas 16° 49’
30’’ a 16° 49’ 02’’ de latitud norte y 99° 54’ 03’’ a
99° 55’ 07’’ de longitud oeste. Ostenta longitud lineal
oeste-este de 1,700 m, amplitud norte-sur de 730 m y
altura de 120 m., tiene una superficie de 75 ha;
vecinas a La Roqueta se encuentran la micro-isla “El
Morro” y la Isla La Hierbabuena (INEGI, 2005;
Figura 1).
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Figura 1. Localización de la isla Roqueta.
Desde el punto de vista de la Geología, La Roqueta se
ubica en los límites de la Placa Norteamericana y las
subplacas de Cocos y Nazca por lo que, el tectonismo
es muy activo. Es precisamente Acapulco una zona
de subducción donde la placa continental se introduce
hacia la placa oceánica con lo cual se tiene una zona
sísmica muy activa.
La Litología de La Roqueta está conformada por
rocas ígneas, integradas por gneis y esquistos
(INEGI, 2004b), en general son rocas difíciles de
erosionar aún ante la presencia de oleaje fuerte. Pero,
también hay rocas sedimentarias que resultan de la
pulverización a través del tiempo de las mencionadas
rocas ígneas locales que explican la presencia de las
playas Caleta y Caletilla al norte de la isla. La
geomorfología de La Roqueta tiene que ver con
elevaciones, seguidas de escasas “mesetas”,
piedemonte y diminuta planicie aluvial. Las
pendientes en la Roqueta rebasan los 45° por lo que,
es difícil observar construcciones.
La porción terrestre de La Roqueta está conformada
por las siguientes grandes unidades: montañosa,
piedemonte y planicie aluvial. En los terrenos altos y
relativamente bajos La Roqueta tiene amalgama de
coberturas vegetales medias, altas y muy altas,
producto de bajos niveles deforestativos. La vocación
natural del sector cerril es de aptitud forestal;
mientras que la planicie funciona como vaso colector
de escurrimientos fluviales, con desarrollo de
vegetación riparia y crecimiento de pastos halófilos
donde el desarrollo, profundidad y pedregosidad
edáfica, revisten particular interés en la vegetación
selvática por vincularse con la aptitud para el
desarrollo de actividades ecoturísticas.
El clima es Semicálido subhúmedo con lluvias en
verano (Aw1). Las lluvias torrenciales se presentan
durante el verano entre los meses de mayo a
noviembre. El promedio de días nublados es de 72 al
año. La oscilación térmica es de 0.6°C, entre 26.5 y
27.1°C. La temperatura media anual es de 26.5°C.
Donde la presencia del mar juega un papel importante
como regulador térmico local. La precipitación
pluvial es de 1 750 mm; la dirección de los vientos
dominantes va de este-noroeste con velocidad
máxima registrada de 126 km/h durante la temporada
ciclónica según Protección Civil y Capitanía de
Puerto de Acapulco (Pérez, 2002).
La hidrografía superficial se reduce a la presencia de
diez arroyos que se activan en la época lluviosa del
año. Alrededor de la isla, tiene fuerte presencia el
oleaje marino local que alcanza altura promedio de
75 cm de altura sobre la superficie del agua en
periodos de 13 segundos.
El suelo predominante es Litosol, el cual se expresa a
través de afloramientos rocosos, ligeramente ácido,
bajo contenido de materia orgánica y capacidad
agrícola nula. Por lo que, su vocación natural es para
vida silvestre, ya que sustenta vegetación que tienen
mínimas necesidades edáficas. Aunque también se
reconocen los suelos aluviales y residuales, además
de Chernozem, Phaeozem lúvico y háplico, con
buena proporción de materia orgánica, aunque poco
poroso, limitada permeabilidad y escasamente
drenado (INEGI, 2004a).
El amalgamiento de atributos escénicos, sumado a
funciones ecológicas, preserva el ecosistema de selva
baja caducifolia, valiosa por su riqueza en
biodiversidad florística y faunística; estos atributos
operan como importante zona de captación pluvial y
elevada recarga acuífera manteniendo el equilibrio
hidrológico local, y coadyuvan a la regulación y
estabilidad climática. En conjunto, estos atributos
avalan el uso ecoturístico sostenido de La Roqueta.
La vegetación presente en La Roqueta es
predominantemente nativa que comprende a la selva
baja caducifolia cuyos ejemplos son los árboles de
Ceiba (Ceiba pentandra), Amate (Picus padifolía),
Ahuehuete o Sabino (Taxodium mucronatum). La
fauna terrestre está integrada por Iguana negra
(Ctenosaura pectinata), verde (Iguana iguana),
Lagartija Cola de Látigo (Cnemidophorus tigris),
Armadillo (Dasypus novemcinctus), Tejón (Nasua
narica), Tlacuache (Didelphys
marsupiales),
Mapache (Procyon lotor), Venado cola blanca
(Odocoileus virginianus), Búho real (Bubo
virginianus), Zopilote rey (Sarcoramphus papa),
Calandria de agua (Icterus cucullatus), Urraca
hermosa cara blanca (Calocitta Formosa), Ardilla
arbórea (Sciurus poliopus). La fauna de carácter
marino comprende tortugas marinas Laud
(Dermochelys coriacea), Golfina (Lepidochelys
olivácea); moluscos, Coral cerebro (Diploria
strigosa) y peces (Araujo, 2003).
El desarrollo turístico de La Roqueta, como ya se
mencionó anteriormente, se remonta a 1948 cuando
empiezan los trabajos del Restaurant Palao y
embarcaciones fondo de cristal que transportaban a
los turistas desde el Canal Boca Chica de Caleta y
Caletilla a la isla. También opera otro restaurante
cuyos dueños son cuatro concesionarios. Las lanchas
que proveen el servicio de transporte a la Isla son 45
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manipuladas por integrantes de dos cooperativas
locales, tanto los atributos naturales como culturales
que sustentan el ecoturismo en La Roqueta se pueden
apreciar cartográficamente en la Figura 2.
Figura 2. Vegetación y uso actual del suelo
Los concesionarios de La Roqueta realizan
importantes tareas de conservación y promoción
como destino turístico ecológico a fin de incrementar
sus posibilidades de sobrevivencia en el mercado, o
incluso ganar posiciones de mercado y situarse hoy
por hoy como líderes en él, sobre la base del
desarrollo de un producto que incluye show
prehispánico, clavados, admiración de peces
multicolores, barra libre y buffete, lo que redunda en
una experiencia única concebida para responder a las
demandas del turismo social nacional proveniente
principalmente del D. F. (48.3%), Estado de México
(23.6%), Morelos (11.5%), Puebla (3.5%), Querétaro
(2.1%), ciudades de Guerrero (1.4%), HidalgoMichoacán (1.2%), según reveló una encuesta
practicada a 506 personas en 2003. (Aviléz, 2003a).
El turismo nacional y extranjero que llega a La
Roqueta todavía no es una amenaza, ya que la mayor
parte de los visitantes se quedan en las playas de la
isla, por lo que la afluencia hacia la selva es mínima y
se reduce a profesionistas y estudiantes. A la fecha no
ponen en serio riesgo la conservación de este
geosistema. En pleno 2007 existen senderos
construidos para la observación de la flora y la fauna
local.
La Roqueta tiene importancia fisiográfica, ser
reservorio de biodiversidad y contar con atractivos
notables como estar ubicada sólo a 500 m de las
playas Caletilla y Caleta, cuenta con dos playas Palao
y La Fantasía, la isla es el pulmón verde de la bahía
de Santa Lucía (selva baja caducifolia), cuenta con un
faro histórico y servicios recreativos activos:
caminatas, excursionismo, refugio de fauna marina, el
mar, todo lo cual atrae al viajero a este paradisiaco
lugar.
La Roqueta, es visitada por turismo nacional y
extranjero quienes disfrutan de las playas Larga y
Palmitas. Durante la travesía hacia la isla, los botes
con fondo de cristal permiten apreciar el paisaje
submarino, compuesto de rocas y peces multicolores,
así como la famosa imagen sumergida de la Virgen
de Guadalupe, patrona de los pescadores, que se
encuentra a un costado del islote rocoso llamado “La
Hierbabuena”. En los alrededores, en un lugar
llamado “Punta el Bufadero”, en el extremo sur, hay
lugares ideales para la práctica del buceo (México
Desconocido, 2000).
La Roqueta es apoyada actualmente por la Secretaría
de Ecología Municipal de Acapulco y junto con los
integrantes de la Sociedad Ecológica y Pro-Defensa
de la Isla La Roqueta A.C., sustentados en el
Programa Nacional de Turismo 2001-2006 que en el
eje rector 3: Destinos sustentables plantea como
objetivo 10: apoyar el desarrollo turístico, municipal,
estatal y regional, centrado en el programa de playa
están contempladas líneas estratégicas como: La
conservación de playas como las de Palao y La
Fantasía (Aviléz, 2003b).
En el año 2005 una empresa denominada Acaextremo
pretendía realizar un megaproyecto de desarrollo
turístico en la isla pero afortunadamente fue detenido
debido a la organización oportuna de la sociedad civil
acapulqueña quienes se opusieron terminantemente a
quienes pretendan instalar excesiva infraestructura en
La Roqueta, porque ello demerita la calidad del
paisaje, la belleza del pulmón verde de la ciudad o
controlar la biodiversidad de esta zona donde
confluye biota terrestre y marina.
La defensa de La Roqueta bajo las condiciones en
que se encuentra se respalda en documentos valiosos
como La Carta de la Tierra que, tiene entre otros
principios, respetar la Tierra y la vida en toda su
diversidad, impulsar el estudio de la sostenibilidad
ecológica y promover el intercambio y la extensa
aplicación del conocimiento adquirido, fortalecer las
comunidades locales, habilitándolas para que puedan
cuidar sus propios ambientes y asignar la
responsabilidad ambiental en aquellos niveles de
gobierno en donde puedan llevarse a cabo de manera
efectiva, entre otros (Chávez, 2005).
CONCLUSIONES
La Roqueta ostenta importancia fisiográfica por la
presencia de flora y fauna terrestre y marina la cual,
se aprovecha desde el punto de vista turístico por los
compatriotas provenientes de los estados vecinos a
Guerrero e incluso del extranjero a través del
ecoturismo.
La Roqueta destaca como reservorio de biodiversidad
y otros recursos naturales físicos que comprenden los
de carácter paisajístico y escénico, quienes son
incorporados al desarrollo local mediante el
ecoturismo.
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DIAGNÓSTICO ACTUAL DE LOS RECURSOS NATURALES DEL
PARQUE ESTATAL “SIERRA MORELOS”, ESTADO DE MÉXICO
Naú S. Niño-Gutiérrez1, C. Melo-Gallegos2 y G. Sierra-Domínguez3
1
Departamento de Investigación, Centro de Investigación y Posgrado en Estudios Socioterritoriales,
UAG
2
Departamento de Geografía Física, Instituto de Geografía, UNAM
3
Departamento de Docencia, Facultad de Geografía, UAEMEX
Unidad Habitacional Las Palmas Condominio C Casa 27 Km 3.5 Carretera a Pinotepa Poblado de
Tunzingo Municipio de Acapulco de Juárez, Guerrero C. P. 39904 México
modificada con la que el hombre al interactuar,
RESUMEN. El Parque estatal Sierra Morelos
reanima su equilibrio físico y emocional lo cual
presenta diversos grados de presión relacionados
reditúa en mejor nivel de vida en lo social, laboral y
con su cercanía a la Ciudad de Toluca, estado de
familiar.
México y como resultado de las actividades
económicas que los residentes practican por
Objetivos. El objetivo central radica en elaborar un
ejemplo, ganadería extensiva y agricultura de
diagnóstico del área que amplíe y actualice su
temporal. Sin embargo, Es un pulmón verde
conocimiento geográfico y las transformaciones
importante, de gran belleza escénico-paisajística,
positivas o negativas del paisaje natural generadas
un laboratorio natural para el esparcimiento,
por actividades de la población residente.
recreación y educación ambiental que puede
Entre los antecedentes se tienen que el parque estatal
extrapolarse a otros enclaves geográficos del
“Sierra Morelos” se decretó en julio 22 de 1976 y
territorio nacional.
quedó comprendido desde la cota 2630 msnm hacia
arriba,
cuyo
cubrimiento
superficial
abarca
Palabras clave: atractivos, recreación, turismo,
3’949,614.20 metros cuadrados es decir, 394 ha
parque
(http://www.ine.gob.mx/ueajei/publicaciones/libros/3
INTRODUCCIÓN
58/edomex.html) revisado el 18/02/2007. Después, en
La forma de vida de las sociedades actuales
agosto de 1981 mediante nuevo decreto, el Ejecutivo
caracterizada por la concentración demográfica en
del Estado de México amplió la superficie en 861 ha
grandes urbes, el acelerado ritmo de trabajo y la
de terrenos montañosos pertenecientes en su casi
carencia de áreas verdes, conlleva a ciertos estratos
totalidad al municipio de Toluca y una mínima parte
de población hacia la búsqueda de esparcimiento y
al de Zinacantepec, hoy día se integra por 1255 ha.
recreo, esto es, a demandar espacios de tranquilidad
Superficie actual del parque (Sierra, 2002).
para satisfacer actividades distintas a las comunes. En
El parque tiene como fin prioritario el incremento y
este sentido, elemento básico para atender dichas
conservación de los recursos naturales renovables,
necesidades es la naturaleza inalterada o poco
oferta de áreas verdes, espacios educativos, de recreo
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y productivos que impidan el crecimiento de la
información existente, y completar la faltante cuyo
mancha urbana y eviten los asentamientos irregulares.
vacío principal es la carencia de cartografía temática
(Gobierno del Estado de México, 1976 y 1981).
detallada, material indispensable para acceder a la
El área corresponde a la provincia Neovolcánica,
obtención del inventario biofísico y de aspectos
subprovincia Lagos y Volcanes de Anáhuac (INEGI,
humanos que sustente el diagnóstico ambiental.
1987). Se localiza al norte de la ciudad de Toluca y
sus coordenadas extremas son 19o20’00” a 19o17’47”
METODOLOGÍA
de lalitud norte y 99o39’00” a 99o43’25” de longitud
A efecto de cumplir el objetivo planteado, se aplica
oeste. En su parte sur lo rodea la ciudad de Toluca y
como método básico el propuesto por Miller (1980)
localidades suburbanas, asimismo proliferan nuevos
enfocado a planificar áreas naturales protegidas, y
asentamientos humanos en ejidos de la zona plana y
también se recurre al apartado del método de Bolós
declives suaves entorno a los cerros del parque
et. al. (1992).
(Figura 1).
Fase previa al desarrollo metodológico fueron la
compilación, examen y selección de bibliografía,
carta
topográfica
E14A38,
escala
1:50
000
(CETENAL, 1970) y fotomapas de la Ciudad de
Toluca elaborados por el Instituto de Información e
Investigaciones Geográfica, Estadística y Catastral,
cuya versión más reciente es la del año 2000 a escalas
1:10 000 y 1: 5000. En gabinete, se realizaron las
siguientes actividades: Elaboración del mapa base y
cartográfica de mapas temáticos a partir de la carta
Fig. 1. Localización geográfica.
urbana de Toluca, escala 1:20 000 (INEGI, 1998).
Ha motivado el interés del gremio académico, al ser
objeto de trabajos con enfoques que van desde
Interpretación de fotomapas. Manejo estadístico de
sugerencias para planificar su manejo (Sánchez y
datos. Análisis e interpretación de resultados.
Pérez 1994, Sandoval, 1995), (Franco, 2000),
Construcción definitiva de mapas y redacción final
proyectos sobre educación ambiental (Durán, 1984),
del texto. El trabajo en campo abarcó recorridos
hasta la propuesta de un plan director (Sierra, 1999).
exploratorios y de verificación, toma de muestras,
Aunque tales estudios aportan valiosa información,
colectas, encuestas y entrevistas personales.
ésta
resulta
insuficiente
para
potencializar
la
realización de un auténtico plan de manejo; en tal
virtud, el presente trabajo pretende aplicar un método
de planificación que permita retomar y organizar la
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
y predominio de arena, ocupa una superficie de
Topográficamente, al área la conforman lomeríos,
3.13%. El Leptosol con profundidad de 10 cm.
aunque existen cerros de sobresaliente altitud relativa
muestra desarrollo incipiente y predominio de roca
como la Teresona (490 m), Tenismo (380 m) y
andesita resistente, cubre la mayor superficie
Santiago (330 m), estructuras con pendientes de 45o o
alcanzando 88.79%. El Feozem de origen aluvial-
más. Los restantes cerros de baja elevación son: Las
proluvial lo forman acumulación de materiales
Canoas, El Tejocotal, De Enmedio, Tenismo, San
arrastrados por acción del agua, profundiza de 50 a
Marcos, Agua Bendita, Toloche, Panzón y Huitzila,
60
con pendientes moderadas entre 15o y 30o y que hacia
(piroclastos) con profundidad de 30 cm. tienen alto
la llanura se tornan suaves de 6o a 15o.
contenido de arcilla dilatable que durante el estiaje se
La red fluvial, de caudal intermitente pertenece al
agrietan, en el área ocupan el 6.75%.
curso medio del río Lerma. A excepción de una
La cubierta vegetal es diversa en especies nativas e
cuenca endorreica ubicada entre los cerros El
introducidas cuyas estructura vertical la conforman
Tejocotal, De Enmedio y La Teresona, las restantes
los estratos herbáceo, arbustivo y arbóreo. El estrato
son exorreicas. La sierra tiene alto valor en la recarga
herbáceo es disperso e irregular ocupando la mayor
de mantos acuíferos. El carácter de las rocas y la
superficie. En el arbustivo abunda el matorral
cubierta vegetal reforestada, auspician la formación
caducifolio de encino que distribuido por toda la
de corrientes y manantiales temporales y permanentes
sierra forma mosaicos mixtos con elementos de
cuyos flujos se aprovechan en el llenado de cuatro
vegetación secundaria, su altura varía de 30 cm a 1 m
bordos y varias tinas ciegas que operan como obras
y la especie dominante es Quercus frutex. El estrato
hidráulicas para retener suelo y agua (Figura 2).
arbóreo lo integra vegetación nativa e inducida, la
cm.
y
representa
7.3%.
Los
Vertisoles
primera no forma bosques a excepción del ubicado en
el cerro De en Medio, siendo el tepozán (Buddelia
cordata) y el encino (Quercus mexicana) las especies
dominantes; la vegetación inducida comprende
elementos reforestados
En relación a la fauna, el parque pese a tener escasa
magnitud y presiones de la población residente, el
urbanismo y localidades periféricas, opera como
refugio que alberga gran variedad faunística, hecho
Fig. 2. Diagnóstico.
que favorece la progresiva rehabilitación del hábitat
natural y el aumento de espacio para su desarrollo.
Los suelos que afloran en el área son: El Andosol que
Entre los vertebrados sobresalen como especies
profundiza 50 cm, tiene régimen de humedad rústico
nativas el anfibio rana verde (Hyla sp.) y los reptiles:
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culebras de agua (Thamnophis sp.) y escorpión
La administración está a cargo de la Secretaría de
(Heloderma sp.). La aves son comunes predominando
Ecología del Gobierno del Estado de México; a través
especies migratorias de patos y cercetas (Anas sp.),
de la Comisión Estatal de Parques Naturales y de la
palomas (Zenaida sp.) golondrinas (Hirundo sp.)
Fauna. La gestión recae en un administrador y 16
tórtolas (Columbia sp.) y halcones (Falco sp.).
guarda parques encargados de los actuales programas
La población inserta en el parque comprende ocho
de reforestación, vigilancia, prevención y combate de
localidades y porción de la ciudad de Toluca cuyo
plagas e incendios y, construcción y mantenimiento
aumento demográfico implica constante agobio hacia
de obras.
el área, dado que su incremento en 10 años fue de
CONCLUSIONES
24.6%. Desde la época prehispánica el grupo étnico
La belleza escénico-paisajística del área tiene tres
Matlazinca se asentó en el hoy parque empero, se
relevancias, la primera de ellas tiene que ver con la
desconoce su número total infiriendo una progresiva
recarga acuífera de mantos subterráneos; la segunda
reducción. Se dedican principalmente a la agricultura,
es que, el parque desempeña un importante servicio
ganadería, caza, minería y el turismo.
ambiental que contribuye a mitigar la demanda de
La tenencia de la tierra incluye predios con
agua para la ciudad de Toluca y localidades
regímenes: ejidal (196 ha/16%), comunal (230
periféricas suburbanas y la tercera, que el visitante
ha/18%), privada (521 ha/42%) y estatal/municipal
disfruta de manera armónica por tener accesos viales,
(308 ha/24%). El hecho de que la mayor superficie
servicios recreativos y recursos culturales.
(847 ha/76% respecto al área) no sea de propiedad
La Sierra Morelos alberga vegetación nativa arbórea
gubernamental obligada a convenir con los dueños
y arbustiva, así como reforestada en la planicie y
del terreno la aplicación de cualquier programa,
sectores altos; también se incluyen los bordos que son
incluida la reforestación.
reservorios acuíferos para refugio de aves migratorias
Al decretarse el parque, 79 dueños de 136 terrenos
y abrevadero del ganado, además de terrazas
negaron su reubicación teniendo que aceptarse su
conservadas y productivas.
permanencia en el área, en ese momento la ocupación
de construcciones aisladas y alternadas con terrazas
BIBLIOGRAFÍA
de cultivo era de 12.65 ha y la infraestructura de
Bolós M., M. del Tura B., Estruch G., Pena i Vila J.,
carácter rudimentario. Tal situación varió en el año
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al igual que su densidad, eliminándose terrenos de
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Ejecutivo del Estado por el que se crea el parque
México, Toluca, México.
estatal denominado “Sierra Morelos” ubicado en el
Sierra D., G., 1999. Programa de manejo del Parque
municipio de Toluca, Estado de México. Gaceta de
Estatal Sierra Morelos. CEPANAF-UAEM. México.
Gobierno, 122 (13).
Sierra D., G., 2005. Parque estatal Sierra Morelos,
Gobierno del Estado de México, 1981. Decreto del
Estado de México: Diagnóstico, Zonificación y
Ejecutivo del Estado por el que se integra al Parque
programas para su manejo. Tesis de Maestría,
Estatal “Sierra Morelos”, la zona montañosa ubicada
Universidad Nacional Autónoma de México. México.
al norte del Valle de Toluca en el Municipio de
Toluca, Estado de México. Gaceta de Gobierno, 132
(33).
http://www.edomex.gob.mx/NEWWEB/prensaEPN/c
omunicados/2006/enero/0077.htm
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8/edomex.htm
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Información
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Miller,
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Planificación
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Parques
Nacionales para el ecodesarrollo en Latinoamérica.
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Ambiente. Barcelona, España.
CIUDAD DE CHIHUAHUA, CHIH., MÈXICO 6, 7 Y 8 DE JUNIO DEL 2007
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586
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
REMOCIÓN DE Cr(VI) EN SOLUCIONES ACUOSAS POR
BIOSORCIÓN UTILIZANDO CITRUS SINENSIS, EN UN SISTEMA
POR LOTES
Ivette Montero Guadarrama, Patricia Balderas Hernández, Carlos E. Barrera Díaz, Gabriela Roa Morales
Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Química, Paseo Colón esq. Paseo Tollocan s/n,
Residencial Colón, C.P. 50180, Toluca, Edo. de México, Tel. y Fax 01 (722) 2 17 38 90 Ext. 123. Correo
electrónico: [email protected]
Algunos de estos son métodos establecidos, mientras
RESUMEN.
que otros todavía están en etapa experimental.
En este estudio se pretende remover cromo
hexavalente de soluciones acuosas utilizando un
Algunas veces, solo la combinación de varios
tratamientos puede dar al efluente la calidad deseada.
biosorbente de bajo costo, el objetivo principal
consiste en: Desarrollar un método analítico para
cuantificar Cr (III), Cr (VI) y Cromo total,
empleando como biosorbente cáscara de naranja,
al mismo tiempo encontrar las condiciones
óptimas para la remoción de Cr (VI), utilizando
un sistema por lotes.
Los metales pesados inorgánicos son comúnmente
removidos de corrientes residuales acuosas por
precipitación
cimentación.
química,
Otros
electrodeposición
métodos
incluyen
y
carbón
activado, intercambio iónico, osmosis inversa, etc.
(Acar y Malkoc, 2003)
INTRODUCCIÓN
El carbón activado es efectivo y reduce el cromo
hexavalente, mercurio y algunos complejos metálicos
En los últimos tiempos la contaminación provocada
por las descargas de metales en el ambiente ha ido en
aumento, por lo cual es de gran interés el determinar
con ligaduras orgánicas. Los altos costos del carbón
activado han estimulado a buscar adsorbentes
apropiados de bajo costo.
métodos para detectar, cuantificar y remover dichos
metales.
Un método que ha sido investigado por varios autores
(Acar y Malkoc, 2003, Vikrant Sarin, 2005, Melo y
Se sabe que algunos metales pueden ser venenosos o
pueden ser nocivos para algunas formas de vida. Los
metales (Zn, Cr, Pb, Cd, etc.), tienen un efecto nocivo
en el sistema biológico y psicológico de los seres
humanos, cuando estos se encuentran por arriba de
D’ Souza, 2003, Donghee, Yeoung-Sang y Jong, 200,
entre otros) es la biosorción, que además de ser de
fácil adquisición tiene la ventaja de presentar un bajo
costo.
los niveles de tolerancia.
En términos generales “biosorción“ se utiliza para
La presencia de cromo trivalente y hexavalente en el
medio ambiente, es causa de muchos efectos tóxicos
documentados.
Las
fuentes
principales
de
contaminación de cromo son: minería, curtido de
pieles,
industrias
cementeras,
referirse a la captación de metales por una biomasa
(viva
o
muerta),
a
través
de
mecanismos
fisicoquímicos como la adsorción o el intercambio
iónico.
galvanizados,
producción de aceros y otras aleaciones metálicas,
materiales fotográficos, entre otras.
Numerosas técnicas son disponibles para purificar
agua y para recuperar metales de aguas residuales.
Algunos ejemplos de biosorbentes de bajo costo
reportados en la literatura para remover cromo
hexavalente son: Fagus orientalis L. (Acar y Malkoc,
2003), eucaliptus bark (Vikrant Sarin, 2005),
Ocimum basilicum (Melo y D’ Souza, 2003), Brown
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587
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
Seaweed Ecklonia biomass (Donghee, Yeoung-Sang
Preparación de la curva de calibración, método
y Jong, 2004), entre otros.
colorimétrico.
El sistema base consistió de 10 mL de agua
El objetivo de este trabajo es evaluar la capacidad de
desionizada, 0.1 mL de H2SO4 concentrado, 0.2 mL
la cáscara de naranja (citrus sinensis) como
de difenilcarbazida, adicionados en un vaso de
biosorbente, en la eliminación de Cr (VI) en
precipitados en constante agitación, a temperatura
soluciones acuosas.
ambiente.
A
MATERIALES
este
sistema,
se
agregaron
sucesivamente
volúmenes de solución estándar de cromo (5µg/mL)
Biosorbente.
desde 0.2 mL hasta 2.6 mL hasta llegar a 1 ppm.
Se utilizará cáscara de naranja, la cual fue recolectada
Determinando la absorbancia obtenida en cada
de una sola cosecha en el municipio de Tenancingo,
adición a 540 nm, utilizando un espectrofotómetro
Estado de México. Antes de usarse, fue secada a
HACH modelo DR/4000U.
temperatura ambiente por 7 días, después fue
triturada al tamaño de partícula de la malla No 20, en
ESTUDIO DE BIOSORCIÓN
un molino Wiley G. E.
Se empleó un sistema por lotes a temperatura
Posteriormente, el material fue tratado con etanol
ambiente (20 ± 3ºC).
(Fermont) al 5% y lavada con suficiente agua
desionizada, finalmente, se dejo secar en la estufa a
Para las pruebas realizadas se preparo una serie de
50 ºC por 24 horas y permaneció en un desecador.
tubos que contenían soluciones de 1 ppm de cromo
(VI) a un pH = 2.5 a los cuales se les agregó una
Soluciones acuosas.
cantidad constante de biosorbente (50mg de cáscara
Se prepararon soluciones stock de cromo, disolviendo
de naranja); para el contacto entre el biosorbente y la
141.4 mg de K2Cr2O7 (Reasol) en agua desionizada y
solución de cromo se utilizó un rotor (tipo NSI-
aforando a 100 ml.
34RH, No 362TR9085) a 29 rpm por 65 minutos.
La solución estándar de cromo fue preparada
Los primeros 15 minutos se tomaron muestras cada 3
diluyendo 1 mL de solución stock de cromo en 100
minutos y después cada 10, estas muestras fueron
mL de agua desionizada.
filtradas para separar la biomasa, a continuación, el
líquido filtrado fue analizado por el método
Las soluciones problema de cromo fueron preparadas
colorimétrico, agregando a esta solución 0.5 mL de
a diferentes concentraciones a partir de la solución
difenilcarbazida, finalmente se leyó la absorbancia a
stock de cromo.
540 nm, en cada caso.
La difenilcarbazida se preparo disolviendo 250 mg
de
1,5-difenilcarbazida
(Productos
químicos
Monterrey) en 50 mL de acetona (Fermont).
Este procedimiento se realizó para diferentes
concentraciones de cromo (1, 5, 10, 15, 20 y 25 ppm),
al mismo valor de pH utilizado (2.5), modificando en
El pH de las soluciones fue ajustado con H2SO4
cada caso las cantidades tomadas de la solución
(Fermont) concentrado.
filtrada y aforando el sistema a 10 mL.
METODOLOGÍA
RESULTADOS
Método de cuantificación de Cr (VI).
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
Para determinar las cantidades de cromo (VI)
25
calibración
espectrofotométrica,
empleando
difenilcarbazida, la cual forma un complejo violeta
con el cromo (VI), se determinó su absorbancia a una
longitud de onda de 540 nm, en un intervalo de
concentraciones de Cr (VI) de 0.1 a 1 ppm, la curva
Concentración Cr (VI), ppm
presentes en la solución se realizó una curva de
de calibración se realizó por triplicado y se observa
20
15
10
5
0
0
en la figura 1, donde además se muestran las barras
10
20
30
40
50
60
Tiempo, min
de error sobre las determinaciones realizadas.
1ppm
5ppm
10ppm
15ppm
20ppm
25ppm
Figura 2. Variación de la concentraciones de Cr (VI)
A 1.2
a un valor de pH=2.5, después del contacto con la
1
biomasa.
0.8
y = 1.0089x - 0.0146
2
R = 0.9994
0.6
100
0.4
90
0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Concentración Cr(VI), ppm
Figura 1. Curva de Calibración de Cr(VI).
% Rem oción Cr (VI)
80
0
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
Tiempo, min
Remoción de Cr (VI).
1ppm
5ppm
10ppm
15ppm
20ppm
25ppm
Para encontrar las condiciones óptimas de remoción
de Cr (VI) por el contacto con la biomasa (cáscara de
Figura 3. % de Remoción de Cr (VI), utilizando como
naranja), se hicieron diversos experimentos, variando
biosorbente cáscara de naranja.
la concentración de Cr (VI) a un valor de pH = 2.5,
trabajando a temperatura ambiente (20 ± 3 ºC), en la
figura 2 y 3 se muestran los resultados de las pruebas
de contacto.
Con los datos obtenidos de los contactos con la
biomasa a un pH de 2.5, se construyeron las
isotermas de de adsorción de Langmuir y Freundlich,
En la figura 2 se muestran las concentraciones
obtenidas a partir de la curva de calibración (ver
con la finalidad de analizar el comportamiento de la
sorción que se llevo a cabo para cromo (VI).
figura 1) donde se puede ver que el tiempo de
equilibrio se alcanza a los15 minutos.
Dichas isotermas se muestran en las figuras 4(a) y
4(b), cuyos valores reportados están calculados para
En la figura 3 se reportan los porcentajes de remoción
de cromo (VI), en el cual se observa una máxima
remoción para una concentración baja (1ppm), esta
remoción fue del 93 %, mientras que para las demás
concentraciones de 10, 20, 30, 40 y 50 ppm, se
observa que la isoterma de Langmuir es la que
representa mejor el comportamiento del sistema ya
que muestra una R2 = 0.9896.
concentraciones se presenta una remoción de 50 al 66
%, debido a que los sitios activos presentes en la
biomasa presentan saturación.
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70
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5
4
y = 0,0966x + 1,8787
R2 = 0,9895
Ce/qe
3
2
1
0
0
5
10
15
20
25
Ce Cr (VI), ppm
(a)
0,8
Log qe
0,6
0,4
y = 0,6958x - 0,1717
R2 = 0,9866
0,2
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
Log Ce
(b)
Figura 4. Isoterma de (a) Langmuir, (b) Freundlich,
aplicadas al estudio de la remoción del cromo
hexavalente utilizando como biosorbente cáscara de
naranja.
CONCLUSIONES
El adsorbente que se uso en el presente estudio es
capaz de remover cromo hexavalente de soluciones
acuosas.
Los mejores resultados obtenidos en la remoción
fueron usando un pH de 2.5, ya que se encontró que
llega a remover desde un 50 hasta un 66% de cromo
hexavalente en concentraciones altas y hasta un 93%
en concentraciones pequeñas (1 ppm).
También se puede observar que el comportamiento
observado se describe adecuadamente por la ecuación
de de Langmuir.
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590
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
PERCEPCIONES DEL ENTORNO AMBIENTAL ENTRE
DIFERENTES GRUPOS POBLACIONALES DE LA CUENCA DEL
PAPIGOCHI, MUNICIPIOS DE GUERRERO Y OCAMPO,
CHIHUAHUA.
Salvador Balderrama, Hugo Carrillo-Domínguez, Josefina Domínguez-Holguín y G. Nelson Aguilar-Palma.
Universidad Autónoma de Chihuahua, Facultad de Zootecnia,
Periférico Francisco R. Almada Km. 1, E-mail: [email protected].
RESUMEN. La Cuenca del Papigochi es conocida
en el estado como una región con amplia y
diversificada producción primaria, sin embargo,
desde la década de los 90’s su población a tendido
a declinar en el extenso municipio de Guerrero.
Existe además, una evidente degradación de los
recursos naturales tales como la deforestación y la
erosión de suelo. Hay la necesidad de un mejor
conocimiento sobre la cultura y valores locales de
las comunidades con el fin de diseñar programas
estratégicos de educación ambiental. Por lo
anterior, se realizó un estudio para comparar las
percepciones que del medio ambiente tienen
grupos del medio rural y urbano. El área de
estudio se localiza en la zona centro norte de la
Sierra Tarahumara; comprende un área de 5,604
km2 en los municipios de Guerrero y Ocampo. Se
realizó un total de de 195 entrevistas
estructuradas a individuos de 15 o más años de
edad de los estratos urbano y rural. El diseño del
cuestionario tuvo una estructura tipo FODAS;
incluyó aspectos demográficos (género, edad,
ocupación y escolaridad) y conocimiento y
participación en la problemática ambiental local.
Los datos fueron procesados en SPSS para
frecuencias, correlaciones y regresión categórica
(PROBIT). Los problemas de deforestación y
erosión, aunque son reconocidos por la mayoría de
la población, sus causas y efectos son
frecuentemente confundidos. Junto con proyectos
para la creación de empleos, el gobierno y las
agencias gubernamentales y no gubernamentales
deberían de implementar estrategias de
información de acuerdo a los grupos socialmente
relevantes.
Palabras clave: percepción, educación, medio
ambiente, cuenca, urbano, rural.
INTRODUCCIÓN
La parte alta de la cuenca del río Papigochi en el
estado de Chihuahua es una región tradicionalmente
conocida por su amplia actividad productiva, que
incluye agricultura, ganadería, fruticultura, minería y
silvicultura. El cambio de uso de suelo ha sido
históricamente una palanca para el desarrollo
económico a costa de las áreas naturales de bosque y
pastizal. El deterioro ambiental en esta zona, en
forma de deforestación y erosión, es también
reconocido en el ámbito académico e institucional y
ha sido recientemente documentado (Luján et al,
2006).
El manejo sustentable de los recursos naturales en
cuencas como la del Papigochi involucra a gobierno y
sociedad, en especial a los grupos humanos del medio
urbano y rural, que comparten esta unidad económica
y ecológica. Las percepciones de los pobladores de la
cuenca acerca del impacto ambiental de las diferentes
actividades humanas en su entorno, es un punto de
partida para entablar diálogos hacia la solución de
problemas comunes. Se ha enfatizado en la necesidad
de un esquema científico, participativo y sustentable
para el manejo de los recursos de la cuenca (Luján et
al, 2005). Parte de ello es una base suficiente de
conocimientos las percepciones de la población en
general, como una forma de explorar el nivel de
consenso en torno a una problemática ambiental.
Las estrategias de programas de educación
ambiental dirigidos a los pobladores de la cuenca
podrían ser más efectivas si consideran las
circunstancias socioeconómicas que los rodean. Por
lo anterior, el presente estudio tuvo como objetivo
comparar las percepciones del entorno ambiental de
grupos humanos del medio urbano y rural de la
cuenca del Papigochi en los municipios de Guerrero y
Ocampo.
METODOLOGÍA
El área de estudio se encuentra al oeste del estado
de Chihuahua, en la parte centro norte de la Sierra
Tarahumara; ocupa una superficie de 5,603.6 km2 en
los municipios de Guerrero y Ocampo, donde esta
delimitada como subcuenca Papigochi de la región
hidrológica 9, Sonora Sur (RH9) (Figura 1). El uso
del suelo es ganadero, agrícola y forestal (INEGI,
1999).
Para el estudio se realizaron 195 entrevistas
estructuradas (con cuestionario guía) a individuos con
edades entre 15 y 83 años, en comunidades de los
estratos urbano, rural y rural forestal. Para determinar
el tamaño de muestra se identificó el total de la
población
(N=25,296),
estratificando
por
comunidades del sector urbano (N=14,404) y
comunidades del sector rural (N=10,892); se utilizó el
criterio establecido por el INEGI (2002), que
considera urbanas a las poblaciones
de 2,500 o más habitantes y rurales las de menor
población. Se estimó en 195 el tamaño de muestra
total, subdividida en 95 para el estrato rural y 100
para el urbano. Las localidades rurales fueron 6
forestales y 4 no forestales con 61 y 34 entrevistas,
respectivamente. Las localidades urbanas fueron 2,
Guerrero y La Junta, con 48 y 52, respectivamente. El
cuestionario se diseñó bajo un esquema FODAs
(fortalezas, oportunidades, debilidades y amenazas);
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
se incluyeron aspectos demográficos (género, edad,
ocupación y escolaridad) y de conocimiento e
involucramiento en su entorno ambiental (Alcalá,
2003). En la primera sección (fortalezas) se plantean
las percepciones acerca de las actividades económicas
relevantes, los recursos naturales más valiosos,
valores y principios más importantes. Las debilidades
se caracterizaron a través de las actividades
económicas que causan más daño a la naturaleza, los
mayores problemas en la zona y la deforestación.
Figura 1. Localización del área de estudio
(modificado de SARH, 1976; 1989; INEGI, 1999;
2002.)
Las amenazas en el ambiente externo se
enfocaron hacia la escasez de los recursos naturales
para las futuras generaciones y sus posibles
consecuencias. Las posibilidades de apoyo externo se
orientaron hacia el papel que las autoridades pudieran
jugar hacia la conservación de los recursos naturales,
además de los conocimientos que la gente necesita
sobre su medio ambiente.
Los datos se capturaron y analizaron en el
programa SPSS (Statistical Package for the Social
Sciences) obteniendo tabulaciones, correlaciones,
análisis de varianza y modelos de regresión logística
categórica PROBIT/LOGIT (Pérez, 2005; Powers y
Xie, 2000).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se entrevistó a un total de 111 mujeres (57 %) y
84 hombres (43 %); la edad promedio de los
encuestados es de 38 años. El 86 % de los
entrevistados tienen de 11 años y más viviendo en la
región.
La distribución de las encuestas aplicadas según
el grado máximo de estudios fue de 93 (48%) en
primaria, 48 (25%) en secundaria, 21 (11%) en medio
superior, 20 (10%) en nivel superior y 13 (7%) sin
escolaridad. En este último grupo, la cifra es cercana
a la reportada por INEGI (2002) para el
analfabetismo en los municipios de Guerrero y
Ocampo de 4.7 % y 9.5 %, respectivamente.
Se encontró una relación entre las variables edad
(grupos de edad), escolaridad (años de estudio),
tiempo viviendo en la región (años), estrato y género
y la percepción de los encuestados sobre las
cuestiones ambientales. Tal como lo demuestran los
análisis de regresión categórica (P≤0.000), los años
de estudio tienen un efecto positivo en la
probabilidad de responder afirmativamente a las
preguntas efectuadas como; ¿Ha oído hablar de
desarrollo sustentable?, ¿identifica la perdida de
suelo (erosión)?, ¿Participaría en actividades
colectivas para mejorar el medio ambiente en la
comunidad? y ¿Le gustaría conocer algún tema
sobre el medio ambiente o recursos naturales? Los
grupos de edad y de género permiten un mejor ajuste
de los modelos de predicción, por su estrecha relación
con la percepción colectiva hacia los problemas del
medio ambiente. El análisis de varianza para los
grupos de edad contra los años de estudio (P≤0.000)
muestra que el grupo de mayor edad (61 o mas años)
tiene el promedio de escolaridad más bajo, con la
educación primaria inconclusa (3 años). Esto
contrasta con los más jóvenes (15 a 30 años) quienes
con promedio 9.29 años de estudio, se asume que han
concluido la secundaria (Figura 2).
La relación inversa de los años de estudio con los
grupos de edad, es indicativa del proceso evolutivo de
la educación formal en la región, donde el acceso a la
educación ha tenido un gran crecimiento.
El
análisis
de
regresión
categórica
PROBIT/LOGIT presentado en la Figura 3, demostró
al agrupar las predicciones de probabilidad, por
sector y estrato poblacional (urbano, rural y rural
forestal) la efectividad del diseño muestral, logrando
explicar las diferencias de percepción entre los
subconjuntos de la población. Las diferencias en
percepciones entre las comunidades rurales forestales
y las no forestales se reflejan en indicadores
socioeconómicos básicos como es la escolaridad y los
niveles de ingresos económicos; entre estas dos se
crea un círculo vicioso pobreza-ignorancia. Aunque
en este estudio no se midieron los ingresos por
estrato, un estudio con productores en la misma área
(Luján et al, 2006) ha mostrado diferencias
socioeconómicas importantes, en donde las
comunidades rurales enclavadas en las zonas
forestales se encuentran en clara desventaja sobre las
que se ubican en los valles y zonas de transición
(tabla 1). Debido probablemente a la mayor facilidad
de acceso a medios de comunicación y a otros
recursos, los apoyos externos (gubernamentales)
terminan siendo más favorables para las comunidades
rurales no forestales.
Principales rasgos de sus percepciones
Otra cualidad que emergió del análisis es que la
población conoce y valora mejor su entorno
económico y ecológico inmediato; por lo cual sus
problemas más urgentes son la falta de empleo y el
manejo de la basura. La gran mayoría (90%) de los
entrevistados reconoce la existencia de erosión
edáfica y se la atribuyen principalmente a la
agricultura (35%) y al aprovechamiento forestal
(34%).
Se encontró que existe buena experiencia y
disposición hacia el cuidado del medio ambiente,
principalmente en el grupo de edad más joven (15 a
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593
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
30 años). Este atributo positivo de la población
aumenta en proporción directa a los años de estudio,
según la regresión categórica (P≤0.000 βx=0.014).
Sin embargo, en su mayoría requieren acuerdos
comunitarios e información sobre alternativas para el
manejo del agua, basura y bosque.
10
Media de años
9.29
8
µ=6.9
6.78
6
5.4
El 38% de los pobladores de la cuenca identifican
a la
agricultura como la actividad de mayor
importancia económica en la región, no obstante, a
pesar de que el 35% la percibe como la principal
causa de erosión edáfica, solamente el 8.2% la señala
como la de mayor impacto ambiental. Por orden de
importancia, las actividades económicas percibidas
como las que más deterioran el medio ambiente son
la forestal, la industrial, la ganadera y en cuarto lugar
la agrícola.
El bosque es generalmente percibido en muy
estrecha relación con la el recurso agua y como
fuente de riqueza, ya que se acepta comúnmente la
idea de que el agotamiento del bosque conlleva una
menor disponibilidad de agua, más pobreza y
abandono de poblados (Figura 4).
4
15-30
31-45
46-60
61 o
más
Grupos de edad (años)
Figura 2. Comparación de medias estimadas de años
de estudio por grupos de edad en el análisis de
varianza.
Número de encuestados
100
3.0
94 (48.2 %)
90
80
70
60
50
39 (20 %)
40
20 (10.3 %)
17 (8.7 %)
30
20
13 (6.7 %)
10
0
1
2
3
4
5
1. Menos agua en los ríos y arroyos
0
2. Abandono de poblados
3. Gente más pobre
Probit/Logit
-1
4. Menos cosechas
5. Pérdidas de áreas de convivencia
-2
Figura 4. Distribución de opciones seleccionadas para
la pregunta: ¿Qué sucedería sí en la región se
acabara totalmente el bosque
-3
-4
Urbano
0
Rural forestal
5
Rural no
forestal
10
15
Años de estudio
20
Figura 3. Análisis PROBIT/LOGIT por años de
estudio para la pregunta ¿Ha oído hablar sobre el
desarrollo sustentable?
Un valor negativamente asociado al bajo nivel de
escolaridad fue la responsabilidad cívica y ambiental;
la gran mayoría (78%) admite corresponsabilidad en
el cuidado de los recursos naturales, aunque la mitad
(46%) de los entrevistados sin escolaridad opinó que
es responsabilidad del gobierno.
En su visión del futuro, los entrevistados
señalaron al empleo como el recurso que será más
escaso, seguido por agua y el bosque.
La capacitación y la organización se proponen
como las actividades clave para que las autoridades y
otros agentes promuevan la conservación de los
recursos naturales.
La actividad forestal se percibe casi en forma
inversa a la agrícola, ya que solamente un 13.3 % la
identifica como la actividad económica más
importante mientras que 38.5 % la percibe como la
más dañina al ambiente y 33.8 % de los entrevistados
la percibe como la causa de la pérdida de suelo,
después de la agricultura. Alrededor de la mitad
(53.3%).de los entrevistados asintió a la pregunta
¿Existe tala ilegal en su comunidad? Esto revela que
una buena parte de la población esta dispuesta a
admitir que en su comunidad se comete este ilícito.
Por lo anterior, se deduce que; los resultados del
estudio muestran que el bosque tiene una gran
importancia para la mantener el ciclo hidrológico y se
le da una alta valoración. Más de la mitad de los
entrevistados (54%) manifestó en forma abierta que
los temas de mayor interés para recibir información
serían el conjunto bosque, agua y animales silvestres.
Siguientes en importancia fueron las actividades
productivas y medio ambiente (14%), protección y
conservación de los recursos naturales (10%),
ecología y tecnologías limpias (10%), contaminación
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
(8%) y capacitación y organización comunitaria
(4%).
Tabla 1. Principales diferencias socioeconómicas
entre los ejidos forestales y no forestales en la Cuenca
del Río Papigochi.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La población tiende a percibir los problemas
ambientales de la región (deforestación, erosión y
basura) según su contexto social y sus necesidades
inmediatas. La falta de empleo fue un problema
manifestado en todos los tipos de comunidades,
urbanas y forestales. En cuanto al medio ambiente,
hubo diferencias entre estratos pero existe aceptación
general en que la deforestación la erosión y la basura
son los problemas más importantes. Existen sin
embargo, confusiones e inconsistencias en la forma
de relacionar las principales causas de erosión de
suelo y daños a la naturaleza.
La falta de empleo es una de las principales
amenazas del desarrollo sustentable en la región. En
el contexto estatal, la región tiene un bajo nivel de
industrialización, con una alta dependencia de
actividades productivas primarias y por tanto, una
limitada capacidad para absorber mano de obra
(Lujan et al, 2006). Mientras tanto, la emigración
continuará siendo una alternativa de sobrevivencia.
Adicionalmente, se requerirían programas de apoyo
económico y una mayor vigilancia. Las comunidades
forestales son los grupos sociales más vulnerables y
se requerirán planes de acción dirigidos a mejorar sus
condiciones de vida donde se incluya la capacitación
para el manejo del recurso forestal. Los grupos
poblacionales más jóvenes y con mayor escolaridad
pueden ser focalizados
en las estrategias de
desarrollo y formación ambiental, para el proceso de
cambio, en el aprovechamiento integral de los
recursos naturales y la creación de una cultura
centrada en el desarrollo sustentable.
aportación en el diseño del estudio y al M.C. Oscar
Viramontes Olivas por la revisión y comentarios a los
documentos base.
BIBLIOGRAFÍA
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Municipal de Chihuahua 2001-2004. Dirección
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Nacional de
Estadística, Geografía e Informática. Gobierno
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México.
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Mexicana. Secretaría de Recursos Hidráulicos.
México, D.F.
Agradecimientos
A la Comisión Nacional Forestal (CONAFOR) y
al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología
(CONACYT) por el apoyo económico otorgado para
la realización del proyecto CONAFOR-2002-C015704. Al M.C. Jorge Alcalá Jáuregui por su valiosa
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
POTENCIAL USO DE UNA PEROXIDASA DE CHAYOTE
(SECHIUM EDULE SW) PARA LA REMOCIÓN DE
PENTACLOROFENOL, ANILINA Y 4-CLOROANILINA DE AGUA
ARTIFICIALMENTE CONTAMINADA
I. Baylón-Fuentes1, T. Zayas-Pérez1, G. Geissler1 y M. L. O. Villegas-Rosas1
1
Posgrado en Ciencias Ambientales, Instituto de Ciencias, BUAP
humano.
RESUMEN. En este trabajo de investigación
se
estudiaron
las
condiciones
remoción de pentaclorofenol,
4-cloroanilina
para
anilina
la
y
de aguas artificialmente
contaminadas a diferentes concentraciones
utilizando una peroxidasa obtenida a partir
de chayote (Sechium edule Sw), un fruto
mexicano. Se determinaron las cantidades
necesarias de la peroxidasa de chayote y
peróxido de hidrógeno para la remoción de
dichos
contaminantes.
Los
resultados
mostraron una remoción del 87.32% para
pentaclorofenol y del 65.0% de anilina de un
agua conteniendo 100 ppm del contaminante,
mientras que para 4-cloroanilina se logró un
Los
compuestos
aromáticos
incluyendo al pentaclorofenol (PCF) y anilinas
son
compuestos
que
se
consideran
ser
carcinogénicos. La contaminación del agua, así
como del suelo por estos compuestos, es una de
las preocupaciones medioambientales de mayor
importancia, ya que son persistentes a los
procesos de los tratamientos convencionales
(Ali et al. 1997, Karam & Nicell 1997). Como
método alternativo se están utilizando a las
enzimas peroxidasas sobre todo a niveles de
concentración del orden de partes por millón,
además, también se están aplicando a otro tipo
de contaminantes muy importantes como las
anilinas (Wada et al 1994). Las peroxidasas de
Horseradish han sido las más estudiadas con
67.10% de remoción de un agua conteniendo
200 ppm.
este fin y se ha logrado remover más del 99% de
contaminantes como los antes mencionados
Palabras
clave:
pentaclorofenol,
Peroxidasas,
enzima,
anilina, 4-cloroanilina, agua
(Buchanan et al 1998, Gha-Young and SeungHyeon 2005).
contaminada.
MATERIALES Y MÉTODOS
INTRODUCCIÓN
La peroxidasa de chayote (POCh) fue
Desde sus inicios de la primera actividad
industrial los desechos generados han sido y
siguen siendo en algunos países vertidos a los
ríos
para
eliminarlos,
contaminándolos
y
provocando una alteración de los ecosistemas
acuáticos, para incorporarse en la cadena trófica
y con la posibilidad de contaminar al ser
obtenida mediante el método reportado
por
Villegas-Rosas (2003).
Para la remoción del PCF (Medinatural) se
prepararon aguas artificialmente contaminadas a
las concentraciones de 123.75 y 330.00 ppm a
los pH de 5.0, 6.0 y 7.0, mientras que para la
anilina (ANI) (Merck) y 4-cloroanilina (4CA)
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
(Fluka) fueron de 50, 100, 200 y 300 ppm a
agregados
pH 7.0.
centrifugada la mezcla, el
Para determinar las cantidades necesarias de
incoloro
POCh
33.33
café-anaranjado. A partir de los espectros de
µmoles/min/L) y H2O2 (12.3 mM) (Fermont)
absorción UV/vis se determinó una remoción
para la remoción de cada contaminante, se fijó
del 87.32 y 86.50 % para las concentraciones de
uno de ellos y añadió el otro en alícuotas de 10
330.0 (figura 1) y 123.75 ppm respectivamente,
µL hasta ya no observar cambios en su espectro
a un pH de 6.0.
(actividad
específica
de
de absorción UV/vis del agua conteniendo a
de
color
blanco.
Después
sobrenadante
de
fue
y el sólido obtenido fue de color
3
dicho contaminante. El volumen de agua
artificialmente contaminada utilizado fue de 3
2.5
mL.
Las cantidades determinadas de POCh y H2O2
2
fueron
añadidas
al
agua
artificialmente
Agua sin tratar
Agua tratada
A
contaminada, y la mezcla de reacción fue
agitada durante 15 s. Concluida ésta se dejó en
agua tratada,
centrifugada y filtrada
1.5
reposo durante 24 horas y posteriormente, fue
1
centrifugada a 13000 rpm durante 10 min. El
sobrenadante fue filtrado utilizando acrodiscos
(Daigger) de 0.2 µm, y posteriormente se le
0.5
realizó su espectro de absorción UV/vis y a
partir de éste, se calculó el porcentaje de
0
250
300
350
400
remoción del contaminante estudiado. Mientras
450
500
550
600
nm
que el sólido obtenido fue almacenado a 4 °C.
El monitoreo de los experimentos se realizó
mediante espectroscopía UV/vis en el intervalo
de
600
a
250
nm,
utilizando
un
espectrofotómetro de absorción UV/vis Perkin
Figura 1. Espectros de absorción UV/vis del
agua artificialmente contaminada conteniendo
330 ppm de pentaclorofenol antes y después de
su tratamiento.
Elmer modelo Lambda 20.
Con
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
respecto
a
la
anilina
(100
ppm)
inicialmente incolora, se tornó a café oscuro al
añadir 110 µL de POCh y 120 µL de H2O2. La
La mezcla del agua con el contaminante
PCF fue incolora y en la parte superior de la
misma se observó la formación de un anillo
banda de absorción a 280 nm se fue
transformando y simultáneamente se
la
formación
observó
de una nueva banda entre los
amarillo. Después de añadidos los reactivos (80
600 y 400 nm. Se determinó un porcentaje de
µL de POCh y 120 µL de H2O2) y agitada, ésta
remoción del 65% a partir de los espectros de
se tornó lechosa, ya concluido el tiempo de
absorción UV/vis del agua contaminada antes y
reposo la muestra adquirió un color lila con
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después de haber sido tratada, centrifugada y
ppm se logró remover el 34.50 y 27.50%
filtrada (figura 2). Para las concentraciones de
respectivamente (tabla 1).
50,
200 y 300 ppm se obtuvieron porcentajes
de remoción del 40, 30 y 15 % respectivamente,
lo cual sugiere que las cantidades de POCh y
2
H2O2 determinadas (tabla 1) no fueron las
adecuadas para una mayor transformación del
contaminante.
1.5
Agua sin tratar
A
Agua Tratada
Agua tratada,
centrifugada y filtrada
1
0.9
0.8
0.7
0.5
Agua sin tratar
Agua Tratada
0.6
A
Agua tratada,
centrifugada y filtrada
0.5
0
250
300
350
400
450
500
550
600
nm
0.4
Figura 3. Espectros de absorción UV/vis del
0.3
agua artificialmente contaminada conteniendo
0.2
200 ppm de 4-cloroanilina antes y después de su
0.1
0
250
tratamiento.
300
350
400
450
500
550
600
nm
CONCLUSIONES
Figura 2. Espectros de absorción UV/vis del
En este estudio se aplicó un método enzimático
agua artificialmente contaminada conteniendo
para la remoción del PCF, anilina y 4-
100 ppm de anilina antes y después de su
cloroanilina utilizando una peroxidasa de
tratamiento.
chayote y peróxido de hidrógeno. Los resultados
obtenidos mostraron que la peroxidasa de
Para el contaminante 4-cloroanilina (200 ppm)
chayote (Sechium edule Sw)
la solución final fue de color anaranjado y
remover a los contaminantes pentaclorofenol,
conforme su banda de absorción característica a
anilina
290 nm se modificó,
67.10%, de aguas artificialmente contaminadas,
formación
de una
se
observó
la
banda en la región visible
es
capaz de
y 4-cloroanilina en 87.32, 65.00 y
respectivamente.
(600 a 400 nm). El porcentaje de remoción
logrado fue del 67.10% (figura 3), mientras que
para el caso de las concentraciones de 50 y 100
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Tabla 1.
Porcentajes de remoción obtenidos de los contaminantes pentaclorofenol, anilina y 4cloroanilina de aguas artificialmente contaminadas.
Contaminante
Conc.
λ
POCh
H 2O 2
(31.31 µmoles/min/L)
(12.3 mM)
(ppm)
(µ
µL)
(µ
µL)
(nm)
PCF
123.75
60
70
318.5
2.49
0.3409
86.50
PCF
330
80
110
318.5
2.49
0.3201
87.32
ANI
50
80
90
280
0.4801
0.2697
43.40
ANI
100
110
120
280
0.7094
0.2507
65.20
ANI
200
180
200
280
2.6080
2.0999
20.50
ANI
300
220
230
280
3.3803
2.9724
10.00
4CA
50
70
90
290
0.5964
0.3910
34.50
4CA
100
100
110
290
0.8333
0.5803
27.50
4CA
200
120
140
290
1.27
0.419
67.10
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Ainicial
Afinal
Remoción
(%)
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599
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
immobilized
AGRADECIMIENTOS
Al Posgrado en Ciencias Ambientales
peroxidase
enzyme:
Korean J. Chem. Eng., 22: 52-60.
del Instituto de Ciencias de la Benemérita
Universidad Autónoma de Puebla, por el apoyo
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para la realización de este trabajo.
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Peroxidasas de chayote (Sechium edule
peroxidase in a continuous flow system:
(Jacq) Sw) en el Tratamiento de Aguas
nd
52
Purdue
Conference
Industrial
Waste
Contaminadas con Sustancias Orgánicas
Proceedings, 271-277.
Tóxicas.
Tesis
de
Doctorado,
Benemérita Universidad Autónoma de
Buchanan I. D., Nicell J. A., Wargner M., 1998.
Reactor
models
for
Horseradish
peroxidase-catalyzed
removal:
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600
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
IDENTIFICACIÓN DE EFECTOS DE INTOXICACIONES AGUDAS
CAUSADAS POR EL USO DE AGROQUÍMICOS
Atenco Quintero Esperanza1; Aguilar García Narda Mariana2;
Tornero Campante Mario Alberto2,3; Bonilla y Fernández Noemí2,3
1
Escuela de Biología – BUAP; 2Posgrado en Ciencias Ambientales, Instituto de Ciencias-BUAP. 3Departamento de
Agroecología y Ambiente, Instituto de Ciencias-BUAP.
Avenida 14 Sur 6301, Col. San Manuel, C.P. 72,760 Puebla, Puebla, México. Tel. 01(222)229-55-00. Ext. 7348.
E-mail: [email protected]
RESUMEN. El presente trabajo reúne, datos de
percepción de los agricultores y dependientes de
negocios de agroquímicos, de la región de
Quecholac, Palmar de Bravo, Tepeaca y Reyes de
Juárez, en el estado de Puebla, donde predomina la
producción de hortalizas en condiciones de riego,
sobre los efectos en la salud de quienes están en
contacto con los agroquímicos. El objetivo fue
identificar la presencia de algunos tipos de
intoxicaciones agudas en los actores y las medidas
de seguridad que utilizan para prevenirlas. Para
ello, se realizó un estudio de caso utilizando la
encuesta como instrumento de información. En la
zona de estudio se han encontrado agricultores con
síntomas de intoxicación aguda, por falta de
medidas de seguridad, pero no acuden al médico ya
que no lo consideran un problema grave.
Palabras clave: (Agroquímicos,
seguridad, riesgos a la salud).
medidas
de
INTRODUCCIÓN
Los agroquímicos no solo traen beneficios a la
agricultura, sino que también conllevan diversos
riesgos para el ambiente y para la salud de los
trabajadores expuestos, y de la población en general.
Entre los efectos adversos a la salud, se consideran las
intoxicaciones de tipo aguda. Los efectos de la
intoxicación aguda por agroquímicos sobre el
organismo humano incluyen síntomas dermatológicos,
neurológicos oculares, cardiorrespiratorios, digestivos,
antecedentes de abortos, entre otros síntomas
(Cabanillas, et al. 1999). Son las regiones de una
agricultura intensiva, donde más uso de agroquímicos
se aplican; pero son las menos tecnificadas donde los
agricultores, los jornaleros y los dependientes de los
negocios de agroquímicos quienes más expuestos
están al contacto con los productos químicos causantes
de intoxicaciones. En la región central del estado de
Puebla se ubican cuatro municipios con una
agricultura intensiva, con producción de cultivos
hortícolas con bajo nivel de tecnificación donde se
realizó el estudio para conocer la percepción de los
actores e identificar casos de intoxicación en quienes
manejan agroquímicos y el equipo de protección.
ANTECEDENTES
Numerosos trabajos han demostrado la producción de
intoxicaciones agudas por la utilización de
agroquímicos en seres humanos en diversos lugares
del mundo (OMS, 1992). En México no se conoce la
frecuencia real de las intoxicaciones, debido a que las
estadísticas oficiales las consideran dentro del grupo
general de los accidentes sin hacer una separación de
los mismos (Tinoco y Halperin, 2001).
La intoxicación aguda por agroquímicos se refiere a
los efectos perjudiciales que puede provocar sobre la
salud la exposición a estos agentes químicos (Duran et
al., 2000). Los efectos agudos suceden al cabo de unos
minutos u horas de la exposición y pueden ser locales
o sistémicos, mientras que los efectos crónicos pueden
manifestarse hasta años después de la exposición
(Karam, et al., 2004).
Sin embargo la gran mayoría de las investigaciones
que se han realizado en México no se han dedicado a
las intoxicaciones agudas provocadas por los
productos de uso actual en el país y se han limitado a
determinar los residuos de agroquímicos persistentes
en alimentos o el ambiente, sin evaluar las
consecuencias adversas para la salud pública o el
equilibrio ambiental, sobre todo a largo plazo (Albert,
2005).
En el presente estudio se manejan conceptos que van
muy relacionados entre si; tal como los agroquímicos
denominados plaguicidas que son sustancias que
tienen por objetivo controlar, prevenir o destruir
cualquier plaga, incluyendo aquellos transmisores de
enfermedades humanas. De acuerdo al individuo que
combaten se denominan: insecticidas, funguicidas,
avicidas, acaricias, nematicidas, vermicidas y
herbicidas (García, 2000), para los propósitos de este
estudio se manejara en forma general.
OBJETIVO
Conocer la percepción de los productores y
dependientes de negocios de agroquímicos sobre la
ocurrencia de intoxicaciones agudas en los actores y
las medidas de seguridad que utilizan para prevenirlas
en la región centro del estado de Puebla.
HIPÓTESIS
Los productores y dependientes de negocios de
agroquímicos, expuestos a los productos químicos,
han presentado al menos en una ocasión síntomas de
intoxicación aguda ya que no utilizan medidas de
protección apropiadas.
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
Las intoxicaciones de tipo agudo que se presentan con
mayor frecuencia en la zona de estudio son provocadas
por el uso inadecuado de los plaguicidas.
METODOLOGÍA
La zona de estudio contempla los municipios de
Quecholac, Palmar de Bravo, Tepeaca y Los Reyes de
Juárez ubicados en el centro del estado de Puebla
(Figura 1).
En la zona de estudio, el 48% de los productores
asegura que en su comunidad se han presentado casos
de intoxicación severa por estar en contacto con
agroquímicos (Figura 2). Los síntomas que han
presentado con mayor frecuencia son: 42% de los
productores ha sufrido en alguna ocasión mareos, el
24% quemaduras y el 75% enrojecimiento o irritación
de ojos (Figura 3); de los cuales solo el 27% solicita
algún tipo de atención médica.
En cuanto a los dependientes de los negocios el 15%
de las personas entrevistadas ha sufrido algún tipo de
intoxicación aguda como quemaduras, y el 50%
mareos, vomito o vértigo (Figura 3). Los resultados
anteriores coinciden con los encontrados por Álvarez
(2006), donde solo el 21% buscó ayuda médica
cuando sufrió intoxicación, sobre la cefalea intensa,
debilidad, mareos e irritación ocular y dérmica fueron
los síntomas más mencionados.
CASOS DE INTOXICACIÓN SEVERA POR
AGROQUÍMICOS QUE SE HAN PRESENTADO
El cuestionario para identificar la percepción, constó
de 23 preguntas y fue aplicado a 55 productores
seleccionados al azar, pero que pertenecen al grupo
que entrega sus productos agrícolas a la
comercializadora AGROPALM, que se ubica en la
zona de estudio. El segundo, evalúa las medidas de
seguridad, constó de 17 preguntas y fue aplicado a 13
negocios de agroquímicos, es decir aquellos que
permitieron la entrevista de un total de 21
identificados en la zona.
El presente estudio se clasifica como una investigación
exploratoria y descriptiva (para precisar problemas),
recolectar la percepción de los actores acerca de los
daños a la salud y derivar elementos de juicio para
elaborar recomendaciones (Hernández et al, 2000).
Para el análisis de resultados se utilizaron técnicas
cualitativas
(descripción
y
valoración
de
sintomatología) y cuantitativas (número de veces por
intoxicación por persona) de acuerdo como lo propone
Canter, (1999).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
60
39%
48%
40
10%
20
0
Si
No
No sabe
Figura 2. Casos de intoxicación severa que los
productores aseguran se han presentado.
PO R C EN T A
JE
Para la obtención de los datos se utilizó la entrevista y
el instrumento fue el cuestionario. Se aplicaron dos
tipos de cuestionarios dirigidos a: a) productores y b)
dependientes y/o dueños de los negocios de
agroquímicos.
PORCENTAJE
Figura 1. Zona de estudio.
SINTOMAS QUE HAN PRESENTADO
PRODUCTORES Y DEPENDIENTES
75%
80%
50%
60% 42%
24%15%
40%
0%
20%
0%
Mareos QuemadurasIrritación de
ojos
Productores
Dependientes
Figura 3. Síntomas que han presentado los productores
y dependientes de negocios de agroquímicos con
mayor frecuencia.
En cuanto a medidas de seguridad el 82% de los
productores aseveran que almacenan los agroquímicos
que utilizan en un lugar especial, además de
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transportarlos al sitio de aplicación en camioneta
(84%) y en dentro de una bolsa (55%).
consideran grave ya que solo descansan o utilizan
remedios caseros y no acuden al médico.
El 92% de los negocios de agroquímicos recomiendan
medidas de seguridad (Figura 4), al aplicar los
agroquímicos en campo, sin embargo solo el 35% de
los productores encuestados emplea botas y cubre
boca; mientras el 55% de los agricultores aseguraron
que no toman en cuenta ninguna medida de seguridad
de las recomendadas en las etiquetas de los productos
ni por los negocios (Figura 5). Estos datos coinciden
con lo encontrado por Álvarez (2006), en los
municipios de Akil, Dzidzantún, Hunucmá, del estado
de Yucatán, de donde los agricultores entrevistados
(147), solo el 39% usó botas de hule y solo el 10%
guantes, ninguno empleó mascarilla o lentes.
En relación a las medidas de seguridad empleadas por
los productores y dependientes de negocios, son
insuficientes o nulas, por lo tanto corren mayor riesgo
de sufrir algún tipo de intoxicación aguda. Además se
observó que las intoxicaciones no solo se presentan
por la falta de medidas de seguridad si no que también
se deben al mal uso de los equipos de trabajo.
NEGOCIOS QUE RECOMIENDAN ALGUNA
MEDIDA DE SEGURIDAD
AGRADECIMIENTOS
A la Vicerrectoría de Investigación y Estudios de
Postgrado (VIEP), por el financiamiento del proyecto
con Clave: 63/NAT/06 G, “Percepción de los
agricultores sobre los efectos ambientales en la
producción intensiva de hortalizas”.
A la empresa comercializadora AGROPALM por las
facilidades prestadas para la realización de este
proyecto.
100%
92%
BIBLIOGRAFÍA
50%
8%
0%
No
Álvarez, M. J. 2006. Intoxicaciones agudas por
órganofosforados y carbamatos. Congreso
Mexicano de Toxicología. Pág.: 32.
Si
Figura 4. Negocios que recomiendan alguna medida de
seguridad a productores.
MEDIDAS DE SEGURIDAD UTILIZADAS
55%
35%
0%
20%
40%
Albert L. A., 2005. Panorama de los plaguicidas en
México. 7º Congreso de Actualización en
Toxicología Clínica. Tepic, Nayarit.
60%
P OR C EN T A JE
Botas y cubre boca Ninguna medida
Figura 5. Medidas de seguridad utilizadas por los
productores.
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En la zona de estudio se detectó que en algunas
comunidades se han presentado casos de intoxicación
aguda tanto en productores como dependientes de
negocios de agroquímicos, sin embargo esto no lo
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CAPACIDADES AUTOGESTIVAS PARA EL MANEJO DEL
ECOTURISMO EN EL PARQUE NACIONAL NEVADO DE
TOLUCA.
1
L.T. Guadalupe Rodríguez- Zermeño1 , Mtra. Lilia Zizumbo-Villarreal2,
Facultad de Química, Universidad Autónoma del Estado de México , 2Facultad de Turismo, (UAEMex), Cerro de
Coatepec, Ciudad Universitaria Tel. (722) 2-15-13-33 email: [email protected]
RESUMEN
El Parque Nacional Nevado de Toluca es una de las
áreas naturales protegidas en México, en el cual se
encuentra una diversidad de flora y fauna así como se
puede observar diferentes paisajes, en el se encuentran
dispersos diferentes asentamientos humanos entre
ellos la comunidad de San Juan de las Huertas, esta
comunidad cuenta con tierras ejidales pertenecientes al
Parque Nacional, en las que se destaca como recurso
natural el bosque y áreas destinadas para el turismo,
sin embargo este no se ha desarrollado.El presente
trabajo presenta los avances de la situación que vive la
comunidad de San Juan de las Huertas en cuanto a las
capacidades autogestivas para desarrollar actividades
ecoturísticas en el Parque Nacional a través de la
metodología de desarrollo local propuesta por
Marsiglia y Pintos. San Juan de las Huertas cuenta
con los recursos naturales, bosque, valles e
infraestructura pero no se esta aprovechando de
manera sostenible porque los ejidatarios no han
consolidado formas de participación para el desarrollo
local, lo que ha provocado el deterioro de la
infraestructura y de las áreas naturales así como el
escaso turismo en la zona. Las características naturales
de la comunidad de San Juan de las Huertas son
idóneas para la práctica del ecoturismo, sin embargo
los comuneros no lo han visualizado para su beneficio,
ya que ellos sólo aprovechan las áreas naturales para
realizar las actividades turístico recreativas, dejando
de lado la presencia del recurso forestal, que
actualmente se está desaprovechando, pues no se ha
encontrado una forma de utilizarlo. Sin embargo, la
actividad ecoturística es una alternativa que puede
fortalecer los sectores productivos locales en esta
comunidad,
estudiando
los
problemas
que
internamente tiene la comunidad y con ello poder
incentivar formas de organización comunales que les
permitan beneficiarse equitativamente a través de la
participación democrática para su propio beneficio,
logrando con ello el desarrollo local a partir de la
actividad ecoturística.
Palabras clave: desarrollo local,
colectivas, capacidades organizativas
capacidades
INTRODUCCION
Una de las preocupaciones en las comunidades rurales
es como alcanzar el desarrollo ante un mundo global,
como adaptarse a nuevos mercados y la respuesta no
es
muy clara aun para algunas localidades. El desarrollo
local como nuevo modelo, adoptado ya por algunas
comunidades, da la posibilidad de adaptarse a ese
mundo global. Sin embargo no ha sido fácil para estas
impulsar su desarrollo, debido a factores económicos,
políticos, sociales y culturales que han tenido que
enfrentar.
Se han realizado varios estudios sobre el desarrollo en
comunidades rurales, desde diferentes enfoques como
el económico vinculado con los sistemas de
producción, lo político en relación al poder local y
desde lo social que analiza las relaciones sociales así
como las acciones colectivas que surgen en un
determinado espacio geográfico. La presente
investigación aborda lo local desde una perspectiva
social, donde se analizan las capacidades colectivas de
la población, para el aprovechamiento de sus recursos
a través del ecoturismo en el Parque Nacional Nevado
de Toluca, específicamente en la Comunidad ejidal de
San Juan de las Huertas.
El bosque es el principal recurso natural con el que
cuenta la comunidad de San Juan de las Huerta, ejido
que comprende el Parque de los Venados así como
otras hectáreas dispersas en el Nevado de Toluca, sin
embargo las actividades que desarrolla la comunidad
como la agricultura en áreas no propicias, la
deforestación y la ganadería en menor magnitud, no
han permitido que se de un desarrollo equitativo ni
estable, ya que por las características del ejido, no es
propicio para llevar a cabo la agricultura porque el
suelo no cuenta con las propiedades para el cultivo,
además este tipo de agricultura afecta al bosque ya que
es deforestado para la actividad agrícola; existe una
mala gestión forestal ya que gran cantidad de arboles
son talados al año sin haber un control de esto; y la
ganadería que a pesar de ser una actividad que se
practica en menor proporción también genera impacto
en el bosque.
La comunidad no ha consolidado una actividad que le
permita por un lado el uso apropiado de sus recursos y
por otro mejorar la calidad de vida de la población. A
pesar de que la población ha recibido apoyo para
llevar a cabo la actividad turística como es la creación
del Parque de los Venados, dotando a este de
infraestructura como servicio de sanitarios, mesa
bancos, asadores y área para juegos infantiles y un
albergue; después de 35 años la actividad turística no
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se ha consolidado, aun cuando en el área se practican
ciertas actividades como día de campo, campamento,
excursionismo, montañismo, buceo, observación de
paisajes y vida silvestre entre otras actividades.
A partir de lo anterior se plantean las siguientes
interrogantes: ¿Por qué San Juan de la Huertas no ha
impulsado su desarrollo local desde el turismo?, ¿En
que ha sustentado su desarrollo?, ¿Cuál ha sido el
papel de los actores sociales para orientarlo?, ¿Cuáles
han sido la capacidades colectivas de la comunidad
para el manejo de sus recursos naturales?, ¿existen
condiciones adecuadas para el desarrollo de la
actividad turística?.
Es por ello que se planteo como objetivo de
investigación analizar las capacidades de acción
colectiva de la comunidad San Juan de las Huertas,
para el manejo de sus recursos, que posibilitan su
desarrollo local y turístico.
En la presente investigación se planteó como
hipótesis: La comunidad campesina de San Juan de las
Huertas, cuenta con una riqueza natural importante
como son sus áreas naturales que forman parte del
Parque Nacional Nevado de Toluca, las cuales las
están aprovechando para el turismo de manera parcial
y no sostenible. El turismo hasta ahora no esta siendo
la actividad principal de la comunidad, esto es debido
a que esta no ha podido consolidar sus capacidades
autogestivas para el manejo de sus recursos no
permitiendo el desarrollo local de la misma.
La investigación se apoya de la metodología propuesta
por Marsiglia y Pintos quienes consideran que el
desarrollo local es posible si existen en las sociedades
capacidades colectivas para el manejo de sus recursos
posibilitando su desarrollo. Para conocer la capacidad
organizativa de la comunidad a partir de la
organización ejidal se consideraron como variables el
liderazgo, participación, cultura organizativa,
movilización y manejo de recursos, sustentabilidad,
intermediación/negociación y enlaces o alianzas. A
partir de estos indicadores se analiza la capacidad
organizativa de la comunidad lo cual determina sus
capacidades colectivas.
DISCUSION
El desarrollo de comunidades esta relacionado con las
capacidades de acción colectiva, como la capacidad
organizativa, gestión de recursos, la concertación con
instituciones, capacidad emprendedora, entre otras;
que permiten a la comunidad fijarse objetivos en
común , compartiendo una cultura local, valores y
actitudes. De esta manera se fortalece la organización
en la comunidad y como consecuencia existe la
cooperación entre los miembros, participación,
satisfacción, sustentabilidad, equidad y por tanto
pueden solucionar problemas, organizarse para
realizar actividades que beneficien a la comunidad
siempre y cuando exista un interés grupal o colectivo y
no un interés individual, siendo este el principal
problema en la acción colectiva, “los socios actúan
calculando los beneficios y costos de su participación
de manera egoísta y no altruista”(Carrol 2002).
El desarrollo local requiere la existencia de enlaces
tanto
internos:
familiares,
vecinales
e
intercomunitarias, o enlaces externos: entre
instituciones, municipales o regionales; lo cual permite
a las comunidades fortalecer sus capacidades y poder
gestionar sus recursos de manera endógena, ya que
mientras no existan esas capacidades, muy
difícilmente podrán emprender actividades que
propicien el desarrollo en la comunidad así como para
gestionar sus recursos a través de proyectos
ecoturísticos , que les posibilite el manejo sustentable
de los recursos.
La comunidad de San Juan de las Huertas cuenta con
una organización basada en la propiedad ejidal y
comunal de la tierra, la cual ha impulsado las
actividades económicas que se desarrollan como es la
explotación del bosque, de los valles para el turismo
en el Parque Nacional, y el manejo de sus parcelas
agrícolas con intenciones de beneficiar a la población
local. La riqueza de sus recursos y las condiciones
políticas a las cuales ha estado expuesta han debilitado
sus formas de organización interna, fortaleciendo la
estructura de organización externa representada por el
Municipio a través de su delegado, quienes ahora,
tienen que negociar para tomar decisiones dentro de la
comunidad y poder delinear su futuro a través del
manejo de sus recursos naturales para la integración de
su población en fuentes de trabajo.
San Juan de las Huertas es una comunidad como
muchas que han estado expuestas a la influencia por
agentes externos, lo que no les ha permitido fortalecer
sus instituciones internas y con ello el debilitamiento
de la propia vida en comunidad. Así, encontramos
comunidades en donde la composición de la cultura
campesina se ha mezclado fuertemente con la mestiza
de corte urbano, en donde las decisiones ya no se
toman de forma democrática en función de sus
necesidades, sino de interés de unos cuantos,
provocando cierta dependencia con las autoridades
gubernamentales a escala municipal, estatal o federal
para decidir su propio desarrollo. La comunidad de
San Juan de las Huertas en un inicio experimento
diversas formas de acción y de organización
autónomas formadas por los pobladores locales que
buscaban el bienestar colectivo, pero estas formas de
organización se fueron debilitando por la falta de
capacidad de autogestión de sus recursos.
Al no tener éxito sus organizaciones internas, porque
sus estructuras no estaban fuertemente consolidadas,
sus redes sociales se fueron debilitando y los valores
de confianza, solidaridad y respeto se modificaron. Sin
embargo, la comunidad no resolvió sus condiciones
económicas y actualmente se busca nuevas formas de
organización que respondan a las condiciones de
crisis económica que se vive, tratando de impulsar sus
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capacidades autogestiva a través del ecoturismo para
integrarse al desarrollo. Sin embargo, no siempre las
condiciones son favorables, ya que estas requieren de
organización, participación y de capital social.
La forma de organización social de la comunidad no
ha sido capaz de generar cambios importantes en los
aspectos económicos, sociales, culturales y políticos;
por tanto no ha generado un desarrollo colectivo
viviendo en condiciones de marginalidad y pobreza.
La población al no contar con fuentes de empleo
buscan formas de integración a actividades
económicas que les permitan tener ingresos, pero que
también están sustentadas en condiciones de
solidaridad, por valores de compartir y distribuir
colectivamente los recursos escasos y son en la
mayoría de los casos estimuladas por lazos de
solidaridad y sentido de comunidad.
Al no existir la autogestión en su organización, no
permite a los miembros establecer las políticas
internas y externas que los van a regir. El sustento
económico de la organización sea esta cooperativa,
asociación, grupo, directiva u otra, es acorde a sus
posibilidades, al depender de decisiones externas no
posibilita su autodeterminación en las decisiones y en
el desarrollo de la propia comunidad.
Al valerse de sus recursos naturales que son de
propiedad social que les permitió tomarlos como
medios de producción, integrados a una asociación de
productores, pero sin una organización ni control, no
ha permitido salir de la pobreza ni contar con empleo.
La falta de formas de organización sustentadas en la
voluntad colectiva no ha permitido la articulación de
relaciones
horizontales
intraregionales,
imposibilitando la capacidad de generar espacios de
poder social y político para orientar a su sociedad en
una dirección deseada.
Las estructuras organizativas internas de la
comunidad, desde las células domésticas, las
asambleas de ejidatarios y comuneros así como
estructuras para la participación en el turismo no han
sido bien definidas, por lo tanto la población han sido
incapaz de crear empleos para su población a través de
estas formas de organización. Al no tener formas de
trabajo que garanticen mejorar las condiciones de
vida, en donde la falta de participación no permite la
toma de decisiones y mucho menos se tiene el control
de la organización, entonces podemos señalar que la
comunidad no tiene el control de su desarrollo, no ha
logrado la transformación social de la misma, es decir
no ha logrado la apropiación local del poder o el
empoderamiento.
La manera de organizar la actividad turística en la
comunidad, no ha permitido tener buenos resultados,
la falta de confianza, el casi nulo fortalecimiento de su
organización, la ausencia de participación local en la
toma de decisiones no permite formar parte de las
grandes organizaciones de la economía social.
Con base en los resultados encontrados en la
comunidad podemos afirmar que el desarrollo local
basado en la comunidad, no como política social, sino
como necesidad organizativa de las bases puede ser
realmente una alternativa de desarrollo porque les
permitiría confrontar las condiciones de crisis
generalizada y enfrentar sus necesidades comunes.
La formas de organización social no ha permitido
generar alternativas de empleo, no ha resuelto
problemas de marginación y exclusión, no ha
permitido que la población obtenga ingresos y
resuelva
sus
problemas
inmediatos.
Como
consecuencia no ha sido capaz de insertarse en el
proceso
de
globalización
bajo
condiciones
competitivas del turismo local.
La forma de organización debe surgir desde abajo,
desde las bases, ya que son ellas las que tienen el
conocimiento, la capacidad de decidir y sobre todo que
existe una voluntad colectiva con la presencia de redes
sociales que puedan garantizar un trabajo con armonía,
confianza, solidaridad y respeto. Es una organización
que demanda la participación constante y activa de sus
miembros para garantizar su permanencia y buena
conducción. Es una organización democrática, en
donde las decisiones, problemas y soluciones se
resuelven con la participación de todos sus integrantes.
Es equitativa ya que permite la participación en la
explotación de los recursos productivos de las
comunidades, así como una distribución justa de los
beneficios alcanzados del trabajo colectivo.
La clave de estos modelos de organización está en el
trabajo, en las estructuras económicas, sociales,
culturales y políticas que lo respaldan, así como las
posibilidades de vincularse al mercado como
productores de servicios, valorando de esta manera el
intercambio. Para estas empresas sociales la acción
económica se encuentra incrustada en una red
articulada de transacciones sociales personales de sus
integrantes.
No se ha logrado un desarrollo local debido a las
pocas posibilidades de explotación de sus recursos, la
falta de conocimiento para desarrollar ciertas tareas y
la poca incorporación de la fuerza de trabajo en las
actividades económicas impulsadas en cada una de
ellas.
Las organizaciones sociales son formas de producción
que se organizan de manera intencionada por parte de
los individuos o grupos humanos de trabajo, tierra e
instrumentos con el fin de producir un resultado
específico, su conformación consiste en la búsqueda
de alternativas de producción independientes a partir
del acceso y control de los medios de producción. Las
empresas basadas en la cooperación son ejemplo de
economía del trabajo, surgen en ámbitos locales y se
vinculan con el mercado regional y global, las cuales
se han podido constituir porque se manifiestan en
sociedades integradas, con valores de equidad y que
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bajo sus estructuras políticas internas han logrado la
estabilidad propiciando un ambiente equilibrado, en
donde los niveles educativos y de capacitación en gran
medida esta en las unidades familiares y redes
colectivas de apoyo.
Las relaciones que han mantenido esta comunidad, no
ha posibilitado que se organice de manera interna, con
la influencia de externos en sus decisiones en el
impulso del turismo. La comunidad es espacio de
acción independiente con nuevas resignificaciones de
sus procesos y recursos aprovechados desde la
voluntad colectiva de participación, en el diseño del
marco estratégico y la generación de propuestas para
su desarrollo. O como señala Warman que la pobreza
no sólo es productiva, también es creativa e inventiva,
de ella surgen productos nuevos que aprovechan
recursos y conocimientos insospechados. Los
mercados populares son un testimonio de la
innovación constante. Pero la inventiva y creatividad
de la pobreza se manifiesta más clara y vigorosa en
establecimiento de relaciones sociales que permiten la
sobrevivencia que la estadística hace parecer
imposible. La naturaleza productiva, creativa y
solidaria de nuestra pobreza nos permite analizarla no
sólo como una suma de carencias sino también como
una fuente potencial para el verdadero desarrollo.
(Warman;1984)
Es importante señalar que la mayoría de las
comunidades rurales viven en la pobreza y proliferan
en medio de la desorganización social extrema, se
acompaña y se caracterizan por su generación de
formas francamente cercanas a la anomia: el empleo
informal, la economía subterránea, nula solidaridad,
la explotación despiadada se caracteriza por la ley del
más fuerte.
Las formas colectivas de trabajo en la comunidad
estudiada buscan intereses individuales, sin luchar por
la creación de bienes colectivos que favorezcan a las
unidades familiares. Aún prevalecen en estas
comunidades la organización de la producción en las
unidades domésticas, en las cuales se distribuyen las
actividades económicas y en donde se decide la forma
de hacer frente a la pobreza. Como grupo social, los
campesinos son un grupo que desempeña
simultáneamente un conjunto complejo de funciones
productivas, articuladas por la estructura campesina
autónoma. En estas comunidades campesinas
prevalece una forma de producción cuya relación de
producción central es el trabajo familiar; donde todos
sus miembros son trabajadores directos, motivo por el
cual no podemos distinguirlos unos de los otros y
donde el concepto mismo de la familia se vuelve
impreciso en su delimitación, ya que generalmente se
extiende para abarcar a toda la comunidad. La
autonomía de los productores está restringida por las
reglamentaciones de acceso a la tierra, uso de la
misma y las formas de asignación y organización del
trabajo.
La economía familiar se organiza conforme a los
ingresos provenientes de las diferentes actividades
económicas como parte de la explotación campesina, a
los que se suman los salarios obtenidos en el sector
capitalista como consecuencia de una parte de la
fuerza de trabajo del grupo familiar, así como los
productos obtenidos del la producción de
autoconsumo de las pequeñas parcelas o de la pesca.
Hablar de participación es un tema amplio en el nuevo
modelo de desarrollo, en donde la descentralización
está obligando a que los programa de desarrollo se
legitimen a partir de la participación de los individuos,
por tal motivo se le considera a esta participación
como “democrática”, ya que el modelo de desarrollo
se amplió y extendió para darle esta nueva dimensión.
La participación se vinculó directamente al desarrollo,
ya se hablaba de un desarrollo participativo, en el cual
se veía la incorporación de los beneficiarios
potenciales en el proceso de desarrollo.1 La falta de
participación no ha permitido su consolidación y éxito
de la actividad turística, ellos buscan otras actividades
económicas que no les permite responder a los
cambios que la nueva ruralidad les demanda.
El turismo no ha posibilitado la generación de alianzas
de cooperación en las diferentes comunidades, porque
la comunidad han sufrido durante la indiferencia de
las políticas sociales y económicas, por no ofrecer
alternativas de desarrollo a los mercados. Las formas
de organización internamente en la comunidad, a
través de sus instituciones y de sus unidades
familiares, no les ha permitido contar con
oportunidades de empleo por la carencia de fuentes de
trabajo, o alternativas a la economía campesina, la
cual ya no cubre las necesidades básicas.
Es importante señalar que las posibilidades de
concertación de la comunidad no ha sido posible, por
la falta de disposición que a lo largo del tiempo los
actores sociales han manifestado, la falta de
participación
en
procesos
de
negociación,
cooperación, participación y articulación en beneficio
de las mismas. Relaciones en las cuales se pone en
juego el futuro de la comunidad, las cuales no se han
dado y como consecuencia no han permitido el
fortalecimiento del tejido social de las mismas y
mejorar las condiciones de infraestructura y servicio
de la comunidad. La comunidad a lo largo del tiempo
han presenciado ámbitos de encuentro entre los actores
1
Se reconoció a los actores sociales locales como los
protagonistas del desarrollo. En este contexto, el
“desarrollo” pretende trasladarse a los agentes del
cambio, (los pobladores) y cambiar el sistema que ha
producido sus condiciones socioeconómicas, en remover
cualquier barrera para generar mejores condiciones de
acceso y con ello oportunidades equitativas. Ante esta
situación, los gobiernos tienen como indicación la
integración de las comunidades rurales a los programas
de desarrollo, los cuales nunca llegaron, dejando que
éstas asumieran su participación como agentes de
cambio.
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externos (privados y públicos), y que por falta de
autonomía de la misma, no han podido orientar las
decisiones a favor de la misma, perdiendo así su
control.
La concertación actualmente se ha convertido en una
constante lucha de los actores locales por no perder
sus recursos naturales, ante los intereses públicos y
privados sobre éstos para ampliar
proyectos
productivos a favor del mercado, como es el caso del
proyecto turístico Escalera Náutica, o a favor de
resguardar áreas naturales en nombre de salvar el
planeta con la designación de “áreas protegidas”. Es a
partir del nuevo modelo económico, que se puede
hablar de concertación y construcción de encuentros
entre los distintos agentes sociales de las comunidades
rurales estudiadas. Cabe señalar que son en las
estructuras organizativas de cada comunidad en
donde se delinean las posturas y decisiones que se
llevan a los ámbitos de encuentro.
La falta de democracia no permite tomar acuerdos y
delinear acciones porque no es participativa y
consensada. Esta forma de organización no permite
que la comunidad sea capaz de articular, representar y
expresar los intereses e ideales de los pobladores ante
las instancias necesarias como las políticas públicas y
los programas de gobierno. Las organizaciones
sociales impulsadas por los pobladores ante la falta de
empleo, no están construyendo la democracia, que les
permita el equilibrio en la sociedad y como finalidad
el bien colectivo. La democracia como una forma de
vida social, como señala Agapito Maestre (citado por
Cancino;1998) un espacio público abierto, que tiene la
posibilidad de la decisión de desarrollar y estar
abiertos a los conflictos.
Otro espacio importante de la vida democrática de la
comunidad se da en las unidades familiares, en donde
se deciden las formas de distribución de los ingresos.
Para los pobladores de las comunidades rurales la
primera preocupación está en que los ingresos
alcancen para cubrir todas las necesidades, dándole
mayor importancia a la alimentación.
CONCLUSIONES
Las capacidades colectivas de la comunidad no han
sido fortalecidas, por tanto no les ha permitido el
desarrollo de la actividad turística, debido a que existe
gran rotación de líderes debido a que no tienen el
suficiente liderazgo ya que los intereses están
divididos.
Es muy baja la participación de los integrantes a las
reuniones ya que consideran que pierden el tiempo en
este tipo de asambleas y no se llega a nada concreto,
es decir no obtiene ningún beneficio, prefieren realizar
otras actividades que asistir las reuniones.
La cultura organizativa que tienen es muy precaria, ya
que en determinado momento pueden llegar a
acuerdos pero no son cumplidos, entre los miembros
existe el interés de unos cuantos por organizarse , pero
la mayoría se preocupa más por intereses personales
que por los intereses colectivos.
La falta de conocimientos sobre sus recursos y el
manejo de los mismos, no permite el aprovechamiento
optimo de los mismos, aun cuando existe apoyo para
llevar a cabo proyectos en la comunidad.
Existe disposición por parte del comisariado ejidal por
participar en proyectos que beneficien a la localidad si
embargo no se llegan a concretar por falta de interés
entre los miembros y falta de organización.
La comunidad de San Juan de las Huertas tiene los
recursos para poder llevar a cabo la actividad
ecoturística, sin embargo sus capacidades de acción
colectiva no les permiten consolidar proyectos que los
beneficien, por falta de organización social, por que
sus intereses no están fijados en sus tierras ejidales, no
se tiene objetivos en común, es así como los
integrantes del ejido prefieren realizar actividades
distintas que les benefician a corto plazo y de manera
individual.
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Entorno del Turismo. Editorial de la Universidad
Autónoma del Estado de México.
CIUDAD DE CHIHUAHUA, CHIH., MÈXICO 6, 7 Y 8 DE JUNIO DEL 2007
ISSN: 0187-3296
609
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
USO DE ANÁLISIS DE CLUSTER PARA ESTABLECER LA
CALIDAD DEL AGUA SUPERFICIAL
1
Ma. Elena Pérez-López, 1Janeth Valenzuela-Figueroa, 1Ma.Gpe Vicencio de la Rosa, 2Adriana Martínez-Prado y
3
Guillermo González-Sánchez.
1
Becarias COFAA, CIIDIR- IPN Unidad Durango
Sigma S/N, Frac. 20 de Noviembre C.P. 34220, Durango, Dgo. Fax (618) 8-14-40, [email protected];
2
Instituto Tecnológico de Durango (ITD); 3 Centro de Investigaciones en Materiales Avanzados, Chihuahua (CIMAV)
Resumen
El análisis de aglomeración o cluster es un método
de ordenación que ayuda a indicar patrones e
interpretar datos; reúne en grupos de similitud a
las unidades estudiadas de acuerdo a sus
características y es usado para optimizar los
sistemas de muestreo, por que minimiza el número
de sitios que deben ser revisados para representar
la variabilidad espacial y/o estacional de la calidad
del agua de un cauce. Para conocer las diferencias
espaciales en calidad del agua a lo largo del Río El
Tunal y sus afluentes, ubicado al SE del Estado de
Durango, se establecieron 15 sitios de muestreo.
Dichos sitios se caracterizaron de acuerdo a su
contenido en oxígeno disuelto (OD), sólidos totales
(ST), coliformes fecales (CF) y a las mediciones de
pH y conductividad eléctrica (CE); cuyos valores
promedio se jerarquizaron y agruparon al utilizar
al análisis de cluster. Para formar los grupos se usó
el método de Warp, usando distancias Euclidianas
como medidas de semejanza. El análisis arrojo tres
cluster estadísticamente significativos (α
α = 0.05) a
una Dlink/Dmax X 100 < 20; se denominaron como:
agua limpia, agua eutroficada y agua residual. La
presencia de agua eutroficada y residual esta
regida por la descarga de agua residual
semitratada de la ciudad de Durango (2,500 L s-1).
Palabras Clave: análisis de cluster ó aglomeración,
calidad del agua, agua residual, eutrofización.
INTRODUCCIÓN
La calidad del agua se define basándose en parámetros
físico-químicos y microbiológicos, y esta puede ser
fácilmente alterada por efectos ambientales y
actividades humanas. Para establecer dicha calidad, se
debe realizar una selección de variables determinadas
por el tipo de fuentes de contaminación (natural o
humana) y los impactos esperados en los cuerpos de
agua que los reciben (Chapman, 1992). En los últimos
años, el número de variables usadas para tal fin se ha
minimizado y se ha jerarquizado su representatividad,
con la ayuda de técnicas de ordenación multivariadas,
lo que ha permitido establecer la calidad del agua
superficial y subterránea de muchas regiones del
mundo (Singh, et al., 2004; Ayoko, et al., 2007; Shah,
et al., 2007). Lo anterior se realiza sobre todo en
países en desarrollo, donde la normatividad local no es
aplicada al 100% y no hay suficientes recursos
económicos para mantener una red de monitoreo
donde se revisen todos los parámetros que la ley
señala.
El análisis de aglomeración o cluster es un método de
ordenación que ayuda a indicar patrones e interpretar
datos, cuando reúne en grupos de similitud a las
unidades estudiadas de acuerdo a sus características.
En el análisis todas las variables tienen el mismo peso
y los grupos formados son visualmente diferentes,
cuando se observa el diagrama de árbol (dendograma)
que resulta del análisis. La autenticidad entre los
grupos se hace validando con ayuda de pruebas
estadísticas las diferencias entre ellos, esto se prueba
hasta encontrar un número de grupos o cluster
estadísticamente distintos. Lo anterior hace que se
represente en pocos grupos la variabilidad de un gran
número de sitios, sin que se pierda la veracidad de la
clasificación. De tal forma que el análisis de cluster es
utilizado como herramienta para optimizar estrategias
de muestreo que clasifican de manera espacial o
estacional la calidad de corrientes de agua superficial
de una región (Dekeyser, et al., 2003; Singh, et al.,
2004).
El uso de variables clave, para determinar calidad del
agua, pueden servir para predecir otras y con esto
minimizar los costos del sistema de monitoreo.
Además, apoyan la representatividad de los grupos
que pueden formarse con el análisis de cluster; por
ejemplo: emplear el contenido de materia orgánica
(demanda química de oxígeno (DQO), demanda
bioquímica de oxígeno (DBO), carbono orgánico (CO)
y/o sólidos volátiles totales (SVT)) para calificar
calidad del agua, no es un medida que pueda ser usada
para diferenciar entre agua eutrofizada o residual, ya
que ambos tipos tienen como característica la
presencia de una gran cantidad de materia orgánica.
Por otra parte, la falta de oxígeno y la presencia de
coliformes fecales son indicadores de contaminación
por aguas residuales domésticas; mientras que un agua
alcalinizada (pH > 8) acompañada de alta
concentración de oxígeno (> 7 mg L-1) indica un agua
eutroficada (Chapman, 1992).
Además de la gran cantidad de parámetros por
analizar, en nuestro país los sistemas de monitoreo
están ubicados a escalas que difícilmente permiten
observar las variaciones de calidad que se encuentran
entre sus secciones y es ahí donde el agua es de
dudosa calidad. Esto ocurre en el cauce del Río El
Tunal, donde el primer punto de monitoreo
establecidos por los organismos reguladores, se ubican
donde nace la corriente y el siguiente hasta 70 km
después; sin considerar lo que pasa en la parte
intermedia del cauce, siendo que recibe las descargas
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de agua residual doméstica semitratada y sin tratar del
28% de la población del estado de Durango
(aproximadamente 0.6 millones de personas).
Considerando tanto los procesos de auto-depuración
del río como las descargas intermitentes que recibe, la
calidad del agua es cambiante durante su recorrido y
no se conoce cuál es como tampoco el riesgo o
potencial que conlleva su uso por la población.
De acuerdo a lo anterior, el objetivo de este trabajo fue
conocer las diferencias espaciales en calidad del agua
del cauce del río El Tunal de acuerdo a su contenido
en oxígeno disuelto (OD), sólidos totales (ST),
coliformes fecales (CF) así como las mediciones de
pH y conductividad eléctrica (CE), cuyos valores se
jerarquizaron y agruparon con el análisis de cluster.
cada lugar se tomaron 2 L de agua del centro del cauce
en envases de vidrio y almacenada en hieleras hasta su
llegada al laboratorio. A cada muestra se le determinó
pH, CE, CF, OD y ST. Cada sitio se revisó de 2 a 5
veces de acuerdo a la variación en la carga
contaminante. Cabe mencionar que una parte del
cauce del río El Tunal quedó exenta de revisión
debido a que en dicha sección no existen poblaciones
que descarguen agua residual, la región es zona
agrícola y el agua del río es usada para riego al ser
distribuida en canales para ese fin, este espacio esta
PRESA
PEÑA DEL AGUILA
9
10
11
8
METODOLOGÍA
Descripción del sitio de estudio. El área de estudio
correspondió al cauce del río El Tunal y sus afluentes,
ubicado al Sureste del Estado de Durango, México
(UTM Región 613N; 530000-540000 mE y 26600002650000 mN). Es de bajo caudal, dos tercios del año
fluye con velocidades que varían de 10 hasta más de
60 cm s-1, de acuerdo a la topografía y geología de los
sitios. Nace en el eje de la Sierra Madre Occidental en
Durango, pasa al estado de Nayarit en donde se
conoce como río de San Pedro y desemboca en la
Laguna Brava de la Costa del Pacífico (ver Fig. 1).
Parámetros evaluados y métodos de análisis. Los ST
se determinaron de acuerdo al procedimiento
establecido por el Método Estándar de Análisis
(APHA, 1995) y la normatividad mexicana NOM001-SEMARNAT-1996. El pH se midió con un
potenciómetro marca Orion 230 mientras que la
conductividad eléctrica (CE) se determinó
usando un conductímetro marca Orion 162. El
oxígeno disuelto (OD) fue medido a 30 cm de
profundidad en el centro del cauce del río usando
un medidor de OD marca Orion 842.
La calidad de los análisis se aseguró a través de
la estandarización, mediciones de blancos y
realizando los análisis por duplicado. El OD y los
-1
ST fueron expresados en mg L ; la CE en µS cm-1,
los CF como UFC (unidades formadoras de colonias
-1
mL ) los cuales fueron determinados usando un
medio selectivo (Agar Bioxon™ verde bilis
brillante) e incubados a 44.5 °C, después de
validar que el dato no es estadísticamente
diferente al método de NMP/100 mL de agua
señalado por la NOM-001-1996, para establecer
el valor de coliformes fecales.. Todos los análisis se
realizaron en el Laboratorio de Ciencias Ambientales
del Centro Interdisciplinario de Investigación para el
Desarrollo Integral Regional (CIIDIR-IPN Unidad
DGO.).
Muestreo. Se ubicaron 15 sitios distribuidos a lo largo
del río y en un afluente del mismo, localizados entre
poblaciones con más de 500 habitantes (ver Fig.1) En
12
7
CIUDAD DE
DURANGO
2
1
3
6
13
5
14
4
PRESA
FERRERIA
15
RIO EL TUNAL
AFLUENTES
PRESA
GPE VICTORIA
PUEBLOS
10 KM
SITIOS DE MUESTREO
PRESA
SANTIAGO BAYACORA
1
Agua Limpia
8
Agua Residual
15
PROYECCION UTM
ZONA 13 N
Agua Eutroficada
Fig. 1. Mapa de ubicación de sitios de muestreo y
tipos de calidad de agua encontrado.
ubicado entre el sitio 4 y el 10.
Análisis de la información. Los datos promedio de
calidad del río (15 sitios, 5 variables con 2 a 3
repeticiones por sitio) se transformaron a logaritmos
naturales previos a la aplicación del análisis de cluster,
el cual se aplicó para determinar la calidad del agua
del cauce y reunir a los sitios similares en grupos.
Para formarlos se empleó el método de Warp, con
distancias Euclidianas como medidas de semejanza.
El método Warp calcula distancias entre grupos en
cada etapa, al minimizar la suma de cuadrados del
análisis de varianza de los valores. Las distancias
Euclidianas establecen la semejanza entre dos sitios, al
usar la diferencia entre los valores analíticos de las
muestras. El resultado del análisis fue un dendograma
o diagrama de árbol, donde las distancias de enlace
fueron reportadas como Dlink/Dmax., la cual es el
cociente entre la distancia de conexión individua y la
distancia máxima multiplicada por cien (Singh et al.,
2004). Para identificar a que distancia de enlace los
grupos formados contienen diferencias univariadas y
multivariadas estadísticamente significativas, se
usaron pruebas de ANOVA y MANOVA, a un α =
0.05,
aplicados con ayuda del programa
STATISTICA (StatSoft, 2004).
RESULTADOS
La información promedio generada por sitio para CF,
CE, pH, OD y ST se encuentra en la Tabla 1. El
análisis de cluster proporcionó un diseño de árbol, (ver
Fig. 2) donde se agruparon en tres secciones o grupos
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a los 15 sitios revisados Las diferencias multivariadas
de estos grupos fueron estadísticamente significativos
a Dlink/Dmax x 100 < 20. Los grupos o cluster se
identificaron como: cluster 1 (agua limpia) incluye a
los sitios 1, 2, 3 y 4; en el cluster 2 (agua eutroficada)
están del 9 al 15 y al cluster 3 (agua residual) le
pertenecen del 5 al 8 (ver Fig. 1 y 2).
que ocurren en el cauce de estudio. Los grupos
formados están fuertemente influenciados por las
descargas de agua residual de la ciudad de Durango, la
cual se vierte con diferente grado de contaminación,
porque los pocos sistemas de tratamiento que existen
no cumplen con los parámetros de descarga que exige
la normatividad ambiental (Pérez et al., 2000 y 2002;
Vicencio et al., 2003).
Tabla 1. Resultados en la pruebas de ANOVA y
MANOVA para la hipótesis nula de no diferencia
en la calidad del agua entre los cluster n = 4, 7 y
4 para cada cluster y para cada parámetro. Valores
promedio por parámetro
Ln CF
1.79
1.97
2.82
2
PROMEDIO
“Cluster” 3 (agua residual)
5. ANTES PTAR
6. E PTAR
7. PUENTE COLECTOR
8. PUENTE SAN CARLOS
PROMEDIO
Valor-F
Valor-p
pH
CE
ST
Ln
CF
3
a
a
a
a
a
a
b
b
b
a
b
a
b
b
b
15
11
9
14
Agua eutroficada
10
13
12
5
2.20
2.20
a
6
7
8
Agua residual
0
“Cluster” 2 (agua
eutroficada)
15. SALTITO ARRIBA
11. POTRERO ARENAL
9. FINAL DE LA ACEQUIA
14. H. NACOZARI
10.TUNAL y ACEQUIA
13. D B y T
12. A B y T
OD
Agua limpia
4
S I T I O S
para cada parámetro. Valores promedio por parámetro.
No. SITIO y NOMBRE
OD
pH
CE
ST
“Cluster” 1 (agua limpia)
1. PRESA GPE VICTORIA
6.19
7.53
123
272
2. SALIDA DE LA PRESA
7.13
7.56
82
157
3. DURAZNO y EL
6.73
7.58
83
152
PUEBLITO
4. EL PUEBLITO y EL
8.07
8.19
103
185
CONEJO
7.03
7.71
98
191
PROMEDIO
a
a
a
a
1
20
40
(Dlink/Dmax)*100
7.23
6.76
11.85
7.25
13.80
15.51
10.35
10.39
a
8.35
8.91
8.76
8.39
8.90
8.83
8.66
8.68
b
605
459
660
912
646
642
642
652
b
484
422
710
834
737
635
881
672
b
3.25
3.15
3.75
1.12
2.20
1.98
2.43
2.55
a
2.00
0.62
0.34
0.09
0.76
b
7.95
7.86
7.88
7.76
7.86
a
613
631
692
673
652
b
477
423
608
577
521
b
6.31
10.08
9.76
12.35
9.62
b
27.72
<0.001
28.44
<0.001
175.74
<0.001
33.06
<0.001
38.05
<0.001
ValorMANOVA**
Valor-F
37.98
<0.001
p
* Letras iguales indican no significancia entre las medias de acuerdo a la prueba
múltiple de SNK ;(α =0.05 para todas las pruebas); **Prueba estadística de Wilk`s
Lambda
Las pruebas univariadas indican que existen
diferencias significativas en los parámetros, solo en
alguno de los tres sitios (ver Tabla 1 y la Fig. 2). El
OD es diferente para agua residual e igual para agua
limpia y eutroficada; el pH es diferente para el agua
eutroficada. La CE y los ST se mantienen diferentes
para el sitio limpio e iguales para los otros dos y por
último la presencia de CF es significativamente
diferente para el agua residual. En resumen: el agua
limpia presentó bajos ST, baja CE y cifras normales de
OD; la eutroficada presentó alto OD y ST, poca o
ausencia de CF y la residual tienen altas cifras de ST,
CE, CF y ausencia de OD.
DISCUSIÓN
Los 15 sitios revisados formaron tres tipos de calidad
de agua por lo que se puede escoger un sitio por
cluster y con esto representar los cambios espaciales
Fig. 2. Diagrama del árbol para el promedio de los
15 sitios para OD, pH, CE, ST y Ln CF; letras
iguales y sombreado significa no diferencias
significativas de acuerdo a los resultados de
ANOVA, de la Tabla 1.
En el nacimiento del río el agua fue limpia, para luego
Recibir el afluente que proviene de la ciudad de
Durango, misma que sobrepasa la capacidad de
depuración del río, sobre todo en tiempo de estiaje.
Existen espacios en donde el cauce conduce agua con
característica de agua residual; atraviesa pequeñas
comunidades donde el riesgo por patógenos
(Salmonella, Shigella y otros) fue inversamente
proporcional al de su distancia a la ciudad de Durango,
De acuerdo a las cantidades de CF encontradas
645,000 UFC mL-1, para el sitio 8, pero que bajaron
hasta 883 en el sitio 15.
.
Lo anterior ocurre por efecto de la auto-depuración del
río, lo cual hace que la materia orgánica y los CF se
degraden y generen nitratos y fosfatos; dando lugar,
río abajo, a la eutrofización del agua la cual se
presenta con pH >8, por la gran cantidad de biomasa
vegetal (algas) que al efectuar la fotosíntesis modifica
el contenido de bicarbonatos del agua, aumentando
con esto el contenido de oxígeno durante el día y
alcalinizando el agua (Chapman, 1992).
La calidad encontrada en el Río El Tunal no difiere de
aquellas registradas en cuerpos de agua que reciben
descargas de desechos residuales domésticos crudas y
semi-crudas en otros sitios del mundo (Singh et al.,
2004), presentando los mismos fenómenos de
modificación en la flora y fauna nativa además de la
eutrofización.
La falta de sistemas de depuración de agua residual,
así mismo su operción inadecuada, es el resultado de
la calidad de agua encontrada. Si bien en la parte
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inicial y final del cauce esto no se ve reflejado; puede
ser debido a que la población aledaña carece de
alcantarillado, defecan en letrinas o al aire libre
(INEGI, 2000), lo cual implica otros problemas como
una posible contaminación por infiltración al subsuelo.
CONCLUSIÓN
Los 15 sitios de muestreo quedaron reprensados en
tres grupos de diferente calidad de agua, se
denominaron como: agua limpia, agua eutroficada y
agua residual. La presencia de agua eutroficada y
residual esta regida por la descarga de agua residual
semitratada de la ciudad de Durango (2,500 L s-1).
Se considera que para determinar la calidad del agua
los sistemas de monitoreo deben ser establecidos de
manera local, de acuerdo a sus fuentes de
contaminación. Con esto se pueden minimizar las
variables a medir y con ello los costos de
mantenimiento de las redes de monitoreo necesarias
para establecer los riesgos y usos asociados a las
diferentes calidades de agua, además de detectar a
tiempo descargas indebidas de agua residual.
AGRADECIMIENTOS
A CONACYT (Fondos Mixtos en Durango) por el
financiamiento del proyecto Clave: Dgo-2003-C0211726 y a Mayra Edith Burciaga Siquerios por su
apoyo en campo y laboratorio.
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Informe
Técnico
de
Investigación
Desarrollado en el Instituto Politécnico
Nacional por el Centro Interdisciplinario de
Investigación para el Desarrollo Integral
Regional, (CIIDIR) Unidad Durango. Sigma
S/N, Frac 20 de Nov. II, Durango, Dgo. Cp
34220.
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
CONDICION SOCIAL EN LAS AREAS NATURALES PROTEGIDAS
EN EL ESTADO DE MEXICO. Pobreza social vs Riqueza natural
M. Manzano-Hernández1, G. ReséndizSerrano1, V. F. Pacheco-Salazar2.
Gobierno del Estado de México, Subsecretaría del Medio Ambiente. Conjunto SEDAGRO Lado Sur S/N, Col. Rancho
San Lorenzo, correo electrónico [email protected], [email protected]. 2Universidad Autónoma
del Estado de México.
1
Resumen.
La marginación y pobreza en la que se encuentran
las localidades asentadas dentro de las áreas
naturales protegidas (ANP’s), en el Estado de
México llama la atención al diseño de políticas
sociales asociadas a la protección y conservación de
los recursos naturales que mejoren la condición de
vida de sus habitantes. En las 84 ANP’s del Estado
de México, cuya superficie bajo alguna modalidad
de protección representa el 43.5 por ciento de la
superficie estatal se identifican más de 2 mil 161
localidades asentadas dentro de alguna poligonal
en términos poblacionales, más de 6 millones de
habitantes de los 15 millones que viven en el Estado
de México lo hacen dentro alguna área natural
protegida. De las más de 2 mil localidades, el 39.3%
tienen algo y muy alto grados de marginación y en
ellas habita el 5% de la población estatal. En el
Estado de México
Sin embargo, generalmente la actividad económica
está asociada a una disminución del capital natural. En
el año 2000 una declaración conjunta del Fondo
Monetario Internacional, la Organización para la
Cooperación Económica y Desarrollo (OCDE por sus
siglas en inglés), el Banco Mundial y las Naciones
Unidas afirmó que “la pobreza en todas sus formas es
el reto mas grande para la comunidad internacional.
De especial preocupación son los 1.2 billones de
personas que viven con menos de un dólar (US $1) al
día y 1.6 billones adicionales que viven con menos de
dos dólares (US $2) al día.” Esto recalca el hecho de
que el mundo está enfrentando una crisis sin
precedentes: la creciente pobreza y carencia de poder
y capacidad de influencia de más de un billón de
personas(2). Esta situación se agrava por la
degradación y pérdida de los hábitats naturales y los
recursos y servicios ambientales que estos proveen
para la supervivencia humana.
Palabras clave: Áreas Naturales Protegidas, pobreza
rural, marginación, sustentabilidad.
METODOLOGIA
INTRODUCCIÓN
Históricamente el desarrollo de las grandes
civilizaciones se ha cifrado en el crecimiento
económico y ha descuidado el deterioro ambiental que
se ocasiona por la disposición irreemplazable de
recursos naturales.
Por otra parte, se han asociado los conceptos de
crecimiento económico y reducción de la pobreza,
relacionándolos de manera directamente proporcional;
sin embargo, concatenar estas dos ideas abatir pobreza
a partir del crecimiento económico obligadamente se
traduce en degradación y deterioro de los recursos
naturales.
A partir de la Cumbre de Río en 1992, el término
Desarrollo Sustentable forma parte de nuestro léxico
cotidiano, el tema ambiental se ha ubicado como
punto toral de discusión internacional a partir de la
contextualización local que la problemática ambiental
obliga. El Desarrollo Sustentable ha sido definido por
las Comisión de las Naciones Unidas para el Medio
Ambiente y Desarrollo como “aquel desarrollo que
satisface las necesidades de la presente generación sin
disminuir la capacidad de las siguientes generaciones
de satisfacer las suyas”. Planteando a partir de esta
definición dos grandes escenarios: 1) Condiciones de
equidad entre individuos (sin pobreza extrema) y, 2)
Condiciones de equidad entre generaciones (1).
La identificación de localidades asentadas en áreas
naturales protegidas se realizó a partir del catálogo de
localidades, que publica el Instituto de Investigación e
Información Geográfica, Estadística y Catastral del
Estado de México (IGECEM), se empleó como
herramienta informática el software Arc View, en
donde se sobrepuso la capa correspondiente a los
polígonos de las áreas naturales protegidas del Estado
de México en sus diferentes categorías.
Se encendieron ambas capas así como la traza
municipal. A partir de esta identificación por polígono
se construyó una base de datos en la cual se alinearon
las variables del II Conteo de Población y Vivienda
2005, realizado por el INEGI.
A esta base de datos se incorporaron los índices de
marginación y pobreza construidos por el Centro de
Estudios de Marginación y Pobreza del Estado de
México (CEMAPEM), indicadores estratificados en
cinco rangos: muy alto, alto, medio, bajo y muy bajo y
que se refiere a las carencias que padece la población
residente en las áreas geoestadísticas básicas (AGEB),
como resultado de la falta de acceso a la salud y a la
educación, la residencia en viviendas inadecuadas, la
percepción de ingresos monetarios insuficientes y las
desigualdades de género.
Se completó la información incorporando los datos de
población procedente de alguna etnia, datos aportados
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
por el Consejo Estatal para el Desarrollo Integral de
los Pueblos Indígenas del Estado de México.
Se identificó que existe sobreposición de polígonos
por lo que fue necesario depurar la base de datos,
identificando aquellas localidades que se encuentran
dentro de dos o más polígonos de áreas naturales
protegidas.
RESULTADOS Y DISCUSION
En el Estado de México, se registran 84 Áreas
Naturales Protegidas (Tabla No. 1), de las categorías
de protección, 11 están bajo la categoría de parques
nacionales y reservas ecológicas, mientras que 58 se
ubican en la categoría de parques y reservas
ecológicas estatales. La superficie protegida en el
Estado de México suma más de 978 mil hectáreas, que
representan el 43.5% de la superficie estatal con algún
nivel de protección.
Tabla No. 1.
Áreas Naturales Protegidas del Estado de México.
CATEGORIA
NUMERO SUPERFICIE
Parques Nacionales
10
99,352.26
Parques Estatales
46
566,028.27
Parques Municipales
5
193.72
Reservas Ecológicas Federales
1
17,038.00
Reservas Ecológicas Estatales
12
100,670.74
Áreas de Protección de Flora
y Fauna
2
126,798.93
Parques sin Decreto
7
792.07
Acuerdo
de
Cimas
y
Montañas, Lomeríos y Cerros
del Estado de México
1
68,093.44
TOTAL
84
978,967.43
De la información obtenida del análisis cartográfico,
se conoció que 2,161 localidades se encuentran
ubicadas dentro de algún polígono de las ANP’s en
sus diferentes modalidades (Tabla No. 2). Estas
localidades representan el 44.68 por ciento de las
localidades con las que cuenta el Estado. En las 2,161
localidades se identificaron 850 (39.3%) que tienen
muy alto y alto grados de marginación; en tanto que
solo 38 de ellas (1.75%) tienen un grado de
marginación muy bajo. Por su parte, en el rubro de
población, se registra una población total cercana a los
6.3 millones de personas, de las cuales el 5% se
encuentra en condiciones de marginación extremas
(Tabla No. 3). Mientras que en éstas localidades se
cuantifican más de 46 mil habitantes indígenas.
del país, es frontera entre dos grandes regiones
biogeográficas denominadas Neártica y Neotropical; y
forma parte del origen de tres grandes regiones
hidrológicas: la del Río Balsas, la del Río Lerma y la
del Río Pánuco.
Esta condición justifica la importancia que reviste
como elemento de política ambiental la protección de
los recursos naturales y la diversidad biológica. Sin
embargo, normativamente solo el 9.5% de las ANP’s
decretadas cuentan con un Programa de Manejo,
instrumento a través del cual se identifican las
actividades que pueden realizarse en determinado
espacio, esto es se zonifica el territorio, de tal forma
que los pobladores o dueños de los terrenos cuentan
con opciones que les permitan mejorar sus niveles de
marginación y pobreza.
El Gobierno del Estado de México durante el periodo
2005 – 2011 ha planteado como objetivo la
disminución de la pobreza, sin embargo está
establecido que hoy en día no podemos pensar en
pobreza como un concepto independiente del cuidado,
protección,
restauración
y
aprovechamiento
sustentable de los recursos naturales.
El combate a la pobreza y consecuentemente la
disminución de la desigualdad social no serán
tangibles sin un aprovechamiento racional de los
bienes y servicios naturales. Desarticular actualmente
el tratamiento de los asuntos ambientales del potencial
social pone en riesgo el potencial de equilibrio que
debe existir entre estos dos componentes, y son
factores determinantes para elevar la competitividad
del Estado de México.
Diversos estudios afirman lo que hoy es una realidad
en el Estado de México: atender las urgencias
impuestas por las necesidades de crecimiento
económico han obligado a dejar en segundo plano la
atención a dos capitales: el social y el natural,
elementos fundamentales al igual que el componente
económico para el desarrollo sostenible.
El ambiente en el Estado de México, la entidad más
poblada del país y de donde se extrae el agua para
conducirla a la Ciudad de México y su zona
metropolitana, obliga a un tratamiento ecosistémico,
en donde se favorezca el crecimiento económico, el
desarrollo social y la mejora de los niveles de
marginación y pobreza y el manejo sustentable del
recurso natural privilegiando los ecosistemas
responsable de proveer servicios ambientales como la
recarga del acuífero y la captura de carbono, por
mencionar algunos.
A pesar de que el territorio estatal representa el 1 por
ciento del nacional, el Estado de México posee una
alta diversidad biológica, resultado de su ubicación
geográfica, variedad de climas y ecosistemas que
consecuentemente son precursores de una alta
complejidad ambiental. Asentado en la región centro
CIUDAD DE CHIHUAHUA, CHIH., MÈXICO 6, 7 Y 8 DE JUNIO DEL 2007
ISSN: 0187-3296
615
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
No.
1
2
3
4
Tabla No. 2
Localidades asentadas en áreas naturales protegidas por grado de marginación.
No. LOCALIDADES POR GRADO
No.
DE MARGINACION
No.
CATEGORIA
LOCALIDADES
PARQUES
ASENTADAS ALTO BAJO MEDIO MUY MUY
ALTO BAJO
Parques Nacionales
10
139
19
12
62
32
4
Parques Estatales
46
1,482
261
194
628
262
25
Parques Municipales
5
16
1
7
2
0
6
Reservas Ecológicas Federales
1
28
12
11
4
0
5 Reservas Ecológicas Estatales
12
283
94
16
97
53
0
6 Áreas de Protección de Flora y Fauna
7 Parques sin Decreto
Acuerdo de Cimas y Montañas, Lomeríos
8
y Cerros del Edomex
TOTAL
2
7
191
6
67
14
2
75
2
31
0
2
1
1
16
5
2
9
0
84
2,161
459
879
391
38
245
Tabla No. 3.
Población de alto y muy alto grado de marginación que habitan en áreas naturales protegidas.
POBLACION POR
GRADO DE
No.
POBLACIOIN
MARGINACION
No.
CATEGORIA
POBLACION
PARQUES
INDIGENA
MUY
ALTO
TOTAL
ALTO
1 Parques Nacionales
10
822,936
13,229
7,246
20,475
1,877
2 Parques Estatales
46
3,347,687
3 Parques Municipales
5
831,589
14
0
14
0
4 Reservas Ecológicas Federales
1
8,914
5,679
448
6,127
22
5 Reservas Ecológicas Estatales
Áreas de Protección de Flora y
6
Fauna
7 Parques sin Decreto
Acuerdo de Cimas y Montañas,
8
Lomeríos y Cerros del Edomex
TOTAL
12
168,795
15,094
3,218
18,312
60
2
112,724
32,723
12,808
45,531
5,750
7
999,718
0
0
0
0
1
3834
1,281
2,279
3,560
0
84
6,296,197
209,069
105,293
314,362
46,083
CIUDAD DE CHIHUAHUA, CHIH., MÈXICO 6, 7 Y 8 DE JUNIO DEL 2007
141,049
79,294
ISSN: 0187-3296
220,343
38,374
616
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
de una política pública. Universidad
Iberoamericana. 213 pp.
CONCLUSIONES
La protección de los recursos naturales no es
suficiente para lograr la sustentabilidad si no se
incorpora la variable del tejido social que vive en las
áreas de riqueza biológica e importancia ambiental, las
áreas naturales protegidas.
Guevara
Sanginés, A., et al, 2001. Pobreza y
Deforestación: Un enfoque de acervos.
Universidad Iberoamericana. 38 pp.
Ecosistemas saludables, 2005, Unión Mundial para la
Naturaleza.
La población asentada en localidades de alta y muy
alta marginación dentro de las Áreas Naturales
Protegidas ven afectada su calidad de vida, su nivel de
ingresos y consecuentemente se acentúa la pobreza en
la que viven.
La disminución de la pobreza y la desigualdad social
no va a ser tangible sin un manejo racional y
socialmente equitativo de los sistemas naturales que
proveen bienes y servicios ambientales para el
bienestar humano.
Es necesario establecer una política social con el
enfoque sustentable y no paternalista, con la finalidad
de incorporar a las comunidades marginadas a
actividades productivas acordes a la vocación
ambiental de las ANP’s, y en función de lo que el
Programa de Manejo de la misma establezca.
Es necesario explorar alternativas que incentiven el
cuidado, conservación y protección de los recursos
naturales, principalmente los de carácter forestal a
través del establecimiento de Programas de Pago por
Servicios Ambientales, en donde se privilegia el
principio del que descontamine cobre, y no solo el que
contamina paga.
Hoy incentivar la participación de la sociedad para la
protección de los ecosistemas vulnerables al
crecimiento urbano, económico y al propio social no
podrán ser resueltos si las políticas de combate a la
pobreza no están asociadas al componente ambiental.
Es hoy pues la oportunidad de romper la paradoja que
existe principalmente en América Latina acerca de que
un país con riquezas naturales irónicamente cuenta
con altos índices de pobreza social. Lo contrario
también es cierto.
AGRADECIMIENTOS
Este estudio forma parte de las actividades que se
desarrollan para integrar el Sistema Estatal de Áreas
Naturales Protegidas en el Estado de México.
Agradecemos al Gobierno del Estado de México y a la
Secretaría del Medio Ambiente, las facilidades
brindadas para el desarrollo del mismo.
BIBLIOGRAFIA
Guevara
Sanginés, A., 2003, Pobreza y Medio
Ambiente en México: Teoría y evaluación
CIUDAD DE CHIHUAHUA, CHIH., MÈXICO 6, 7 Y 8 DE JUNIO DEL 2007
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
INACTIVACIÓN DE HUEVOS DE HELMINTO MEDIANTE FOTOCATÁLISIS
HOMOGÉNEA
2
J. L. García 1, Lillian Mejía1, Erick Bandala1, Benito Corona
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua 1, Paseo Cuauhnáhuac 8532, Progreso, Morelos,
2
Fundación Universidad de Las Américas . Puebla Santa Catarina, Cholula. [email protected]
RESUMEN. En este trabajo se presenta una
alternativa para la eliminación de huevos de helminto
presentes en agua residual mediante un proceso
avanzado de oxidación con dos catalizadores Co2+ y
Fe2+. El aislamiento de huevos de Ascaris spp se llevo
a cabo a partir de dos fuentes; muestras de agua
residual domestica de una zona poblada del Municipio
de Cuernavaca Morelos México y recuperación de
huevos de ejemplares adultos de Ascaris suum. La
determinación del efecto del proceso sobre la
viabilidad de Ascaris spp fue evaluada mediante la
técnica tradicional de incubación y mediante una
técnica dual de tinción. Se demostró la inconveniencia
del uso de huevos obtenidos de ejemplares adultos y
las ventajas de usar huevos de agua residual. Bajo las
condiciones evaluadas en este trabajo se determinó
que los huevos de Ascaris fueron mayormente
inactivados con Fe/H2O2 (79%) 2 horas de exposición,
en comparación con Co2+/PMS (36%), 1 hora de
exposición, con un promedio de radiación en ambos
casos de 800 - 900 W/m2. Se espera que este proceso
de fotocatálisis homogénea se constituya como una
importante alternativa de desinfección de agua
residual para su potencial empleo en la agricultura.
Palabras
clave:
Fotocatálisis
inactivación, huevos de helminto.
homogénea,
INTRODUCCION
La superficie dedicada a la agricultura en México es
de aproximadamente 20 millones de hectáreas, de las
cuales 6.4 millones son de riego. Para cubrir esta
demanda se emplea el 78% del agua disponible en el
país. Esta necesidad hace relevante la utilización del
agua residual sobre todo en los estados áridos y
semiáridos del país como alternativa importante para
riego. El agua residual se define como el agua de
composición variada proveniente de las descargas de
uso municipal, industrial, comercial, agrícola y
pecuario, así como la mezcla de algunas de ellas y que
por tal motivo haya sufrido degradación o alteración
en su calidad original (NOM-001-SEMARNAT1996). En la actualidad en nuestro país se descarga un
total de 200 m3 /s (6.3 km3 por año) de agua residual,
de los cuales únicamente 108 m3 /s (3.4 km3 por año)
son aprovechados en riego agrícola (Jaime, 2005). En
relación a los países que ya usan aguas residuales para
riego, México ocupa el segundo lugar, el primer y
tercer lugar lo ocupan respectivamente, China con 1
330 000 Has e India con 73 000 Has, mientras que en
Morelos se riegan 42,797 Has con aguas residuales.
(Rodríguez, C. et. al, 1994). Las aguas residuales
empleadas para riego agrícola tienen las siguientes
ventajas (Rodríguez, et. al, 1994):
• Mejoran las cosechas en comparación con los riegos
con agua potable, incluso el empleo de aguas
residuales sin tratar diluidas con agua potable.
• El rendimiento de las cosechas de hortalizas es
mayor cuando se riegan con aguas residuales.
• Hay una mayor eficiencia en la utilización de
nutrientes y en los rendimientos a largo plazo.
Como es evidente el agua residual municipal aporta
nutrientes al suelo como nitrógeno y fósforo, con lo
cual se reducen los costos al evitar el uso de
fertilizantes en la agricultura (Sánchez, 2006), a pesar
de esto son portadoras de una amplia variedad de
microorganismos patógenos contaminantes, entre los
que se encuentran: Protozoarios: generalmente están
en el agua residual en forma de ooquistes o quistes
dependiendo de la especie, por ejemplo: Giardia
lamblia: Se presenta en forma de trofozoito
(flagelada) cuando esta dentro del hombre y la forma
infectiva es el quiste, ocasionando la giardiasis,
enfermedad que se caracteriza por la presencia de
diarrea y calambres intestinales (Mora y Horan, 2003).
Criptosporidium parvum: parásito que crece en el
interior de las células del epitelio mucoso del intestino
y del estomago, se encuentra en forma de quiste
causando la criptosporidiasis, enfermedad que causa
dolores estomacales, nauseas y diarrea. Es
considerado el protozoario más resistente a los
métodos de desinfección (Blesa y Blanco,2005).
Bacterias. Las bacterias que se presentan con mayor
frecuencia en las aguas residuales municipales son las
entéricas, que colonizan el tracto gastrointestinal del
hombre y son eliminadas a través de la materia fecal.
Debido a que su detección y recuento es lento y
laborioso, se ha buscado a un grupo indicador de
contaminación que sea de más fácil detección. Los
microorganismos usados como indicadores deben
cumplir con ciertas características, tales como ser
fáciles de aislar y crecer en el laboratorio, ser
relativamente inocuos para el hombre y animales y por
ultimo estar relacionados con otros microorganismos
que sean difíciles de aislar, de esta forma se han
agrupado a estas bacterias en 3 tipos:
• Coliformes fecales: habitan en el tracto intestinal de
mamíferos y aves e indican contaminación fecal,
fermentan la lactosa a 35oC, algunos de los géneros se
encuentran Escherichia, Klebsiella, Enterobacter,
Serratia, Citrobacter y Edwarsiella.
• Aerobias mesófilas: determinan la efectividad del
tratamiento de aguas residuales.
• Pseudomonas: indican deterioro en la calidad del
agua (Blesa y Blanco,2005).
CIUDAD DE CHIHUAHUA, CHIH., MÈXICO 6, 7 Y 8 DE JUNIO DEL 2007
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
Virus. El virus de la hepatitis (adenovirus y rotavirus),
son los que mas comúnmente suelen estar presentes en
aguas residuales causando el 87% de las enfermedades
transmitidas por el agua. Finalmente los que son de
interés de este trabajo, los helmintos, que se dividen
en trematodos, cestodos y nematodos, estos últimos
son parásitos del intestino humano y de animales
(perros, gatos, cerdos, bovinos, caballos, gallinas etc.)
y se encuentran presentes en las aguas residuales,
generalmente en su estado de huevo. El estado
infectivo es cuando el huevo esta embrionado, es decir
cuando está presente el estado de larva en su interior,
siendo transmitida a otro humano por la ingestión de
estos en alimentos y/o en agua contaminada, o en el
ambiente en forma de larva filariforme infectiva la
cual penetra por la piel de un hospedero.
Los
helmintos
así
como
cualquier
otro
microorganismo contaminante de aguas residuales
representan un riesgo para la salud. Entre las
enfermedades que pueden ocasionar los helmintos,
debido al tiempo prolongado de supervivencia de los
huevos de estos parásitos en el ambiente, destacan las
intestinales, provocadas por Trichuris trichiura y
Ascaris lumbricoides (Jiménez, et al., 2002). Este
último, ocasiona la ascariasis en el humano,
estadísticamente “es una enfermedad que infecta a 61
847 000 personas, de las cuales el 73% son niños con
una edad que oscila de 5-14 años (Murray y López,
1996), los huevos de estos parásitos son liberados en
las heces de las personas que han sido infectadas,
llegando así a las aguas residuales, además daña a
tejidos, pulmón y rompe las paredes alveolares,
causando perforación intestinal (Lorcain y Holland,
2000).
En general se ha establecido que en México las
especies de huevos de helminto presentes en las aguas
residuales son: Ascaris lumbricoides (nematodo
86.7%), Hymenolepis diminuta (cestodo 5.9%),
Trichuris trichiura (nematodo 4.8%), Toxocara canis
(nematodo 2.2%), Necator americans (nematodo
0.4%), Taenia solium (cestodo 0.05%) y Enterobius
vermicularis (nematodo 0.04%) (Rojas et al ,2004).
No obstante la presencia de estos microorganismos
existen ventajas con el uso del agua residual en la
agricultura, antes de ser reutilizada, es importante
conocer la composición química y microbiológica
principalmente, asegurándonos de cumplir con los
límites que las normas mexicanas establecen. De
acuerdo a la NOM-001-SEMARNAT-1996, establece
que el limite máximo permisible para descargas de
aguas residuales vertidas a aguas y bienes nacionales
así como descargas vertidas a suelo (riego agrícola) es
de 1000 y 2000 coliformes como NMP / 100 mL. En
el caso de parásitos (huevos de helminto) el límite
máximo permitido depende del tipo de riego:
Riego restringido: Cuando el agua residual se usa en la
siembra, cultivo y cosecha de productos agrícolas,
excepto legumbres y verduras que se consumen crudas
pueden estar presentes como máximo hasta 5 HH/L.
Riego no restringido: Cuando el agua se usa en la
siembra, cultivo, y cosecha de productos agrícolas en
forma ilimitada
como forrajes, granos, frutas,
legumbres y verduras pueden estar presentes como
máximo 1 HH/L. (Sánchez, 2006; NOM-001SEMARNAT-1996).
Los helmintos en su estado de huevo son los más
resistentes a los métodos de desinfección (por las
propiedades de su membrana). Es por ello que para el
diseño de tecnologías de tratamiento de agua residual
de bajo costo para uso agrícola, es importante
considerar no solo su composición química. Una
alternativa tecnológica que se constituye por si misma
en una Tecnología Avanzada de Oxidación, es la
fotocatálisis homogénea, que consiste en la utilización
de un oxidante (H2O2,PMS) y un catalizador (Co2+ y
Fe2+). Este proceso combinado con energía solar
genera radicales OH•, alterando la estructura celular
de los microorganismos logrando con ello su
inactivación (Corona et al, 2002). Existen pocos
estudios sobre la inactivación de huevos de helminto
por ello el objetivo general de este trabajo fue
determinar el efecto de la Fotocatálisis homogénea
con dos catalizadores sobre la inactivación de huevos
de Ascaris lumbricoides.
METODOLOGIA
Obtención de huevos de helminto
La obtención de huevos de Ascaris spp: se realizó a
partir de agua residual domestica y de ejemplares
adultos (hembra de Ascaris suum). El agua residual
domestica fue obtenida del escurrimiento de una
barranca del poblado de Sta. María Ahuacatitlán,
perteneciente al municipio de Cuernavaca Morelos,
México. Los ejemplares adultos de Ascaris suum
fueron colectados del rastro municipal de Iguala
Guerrero. A partir de estos ejemplares adultos hembra
se realizaron disecciones cada cinco centímetros desde
el poro genital, donde se producen los huevos hasta el
punto de su liberación al exterior del cuerpo de la
hembra. En cada punto se colectaron los huevos y se
determinó su viabilidad al momento de la colecta
inicial y durante periodos de tiempo en días para
observar la permanencia de la viabilidad.
Viabilidad de huevos de helminto.
La determinación de viabilidad se realizó mediante el
método de incubación a 25 ° C durante 30 días (NOM004-SEMARNAT-2002), y la técnica dual de tinción
CFDA/bromuro de etidio (Nava-Vargas, 2001).
Fotocatálisis homogénea.
Se midió el efecto de dos catalizadores sobre la
viabilidad
de
Ascaris
lumbricoides,
Fe2+/H2O2.ajustado a pH 3 por dos horas de radiación
y Co2+/PMS una hora de radiación (Chacón et al.
2006).
RESULTADOS Y DISCUSION
Tanto las muestras de agua residual como los
ejemplares adultos de Ascaris suum fueron procesadas
para la recuperación de huevos. Los resultados
promedio del número de huevos que pueden
encontrarse en un litro de agua residual y aquellos que
pueden recuperarse de la disección de un ejemplar
adulto se pueden observar en la figura 1.
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
Figura 3. Viabilidad de huevos de helminto de
ejemplares adultos de Ascaris suum y de agua
residual.
De acuerdo a nuestros resultados la prueba de
Fotocatálisis homogénea se realizó con huevos
recuperados de agua residual que fueron sometidos a
los catalizadores Fe/H2O2 y Co/PMS, para su
inactivación, el dispositivo empleado para la
concentración de la radiación fue del tipo CPC
(concentrador cilíndrico parabólico) figura 4.
1000000
Número de huevos
248500
100000
HH/ejemplar
10000
1000
100
100
HH/L
10
1
Ascaris suum
Agua residual
Fuente de los huevos
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
Método de incubación
Método de tinción
1
2
3
4
5
6
Muestra analizada
Figura 2. Porcentaje de huevos de Ascaris suum
viables usando la técnica tradicional y la de
tinción.
Con relación a la estabilidad de la viabilidad entre
los huevos recuperados de agua residual y los de un
ejemplar adulto los resultados se presentan en la
figura 3. En esta figura se puede apreciar que los
huevos recuperados de un ejemplar adulto pierden
su viabilidad de manera natural con el tiempo una
vez que han sido extraídos de los conductos
ováricos, mientras que los obtenidos de agua
residual se mantienen viables por mayor tiempo.
% de huevos viables
100
90
80
70
60
50
Agua
residual
Ejemplar de
Ascaris
40
30
20
10
0
0
5
16
Tiempo después de la disección (Días)
19
Figura 4. Concentrador cilíndrico parabólico
empleado en la inactivación de huevos de Ascaris
lumbricoides.
Los resultados de estos catalizadores fueron
comparados con dos controles, uno sometiendo a
los huevos a sol sin catalizador, otro a la sombra de
igual forma sin catalizadores. Los resultados de
estas pruebas por triplicado se muestran en la
figura 5.
% huevos inactivados
% de huevos viables
Figura 1. Número de huevos de helminto de agua
residual y de ejemplares adultos.
De acuerdo a los resultados de la figura 1, es
evidente que de la recuperación de huevos de un
ejemplar adulto de Ascaris es posible obtener gran
cantidad de material biológico para efectos del
estudio. Mientras que los huevos de agua residual
recuperados, son tres órdenes de magnitud por
debajo de los obtenidos de Ascaris. En las pruebas
del método a usar para determinación de
viabilidad (figura 2), se observó que ambos
métodos presentan resultados que se correlacionan
y que no existen diferencias significativas entre
usar el de 30 días de incubación y el de tinción que
solo requiere dos días para la observación de
resultados.
100
80
76
60
80
80
40
40
36
20
32
24
0
0
sombra
sol
Co2+/PMS
Fe2+/H2O2.
control/tratamiento
Figura 5. Porcentaje de inactivación de huevos de
helminto de agua residual.
De acuerdo a nuestros resultados se observó que los
huevos de Ascaris fueron mayormente inactivados
con el Fe2+/H2O2 (en promedio 79%), en comparación
con el de Co2+/PMS ( en promedio 36%).
CONCLUSIONES
Se demostró que aunque se pueden obtener gran
cantidad de huevos a partir de un ejemplar adulto de
Ascaris suum estos huevos no son adecuados para
estudios de inactivación. En la literatura (3), se
propone el uso de huevos de Ascaris obtenidos de un
ejemplar adulto, sin embargo, nuestros resultados
indicaron que la viabilidad inicial de estos huevos
desciende rápidamente una vez que son extraídos y
por tanto no pueden ser usados para estudios de
inactivación sin esta consideración. Una de las
razones, se debe a que los huevos de un ejemplar
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
adulto de Ascaris suum no se encuentran totalmente
maduros en comparación con los recuperados de aguas
residuales. Suponemos que los recuperados de aguas
residuales han pasado todo el ciclo completo hasta su
liberación al medio y se han sometido a condiciones
ambientales extremas que les permiten alcanzar su
estado de madurez total. En este trabajo se demostró
que la metodología de tinción para determinación de
la viabilidad de huevos de Ascaris reduce
significativamente el tiempo de obtención de
resultados de 30 a 2 días. El uso de la fotocatálisis
homogénea empleando huevos de Ascaris spp de agua
residual con Fe2+/H2O2, fue más efectivo para su
inactivación. Esta metodología puede ser utilizada
como una alternativa de tratamiento secundario para
las aguas residuales que pueden ser usadas en riego
agrícola.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos al Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnología el apoyo otorgado para la realización de
este trabajo a través del convenio MOR-2004-C02-01,
a la Jefatura del área de Microbiología y así mismo al
laboratorio de Calidad del Agua, del Instituto
Mexicano de Tecnología del Agua.
BIBLIOGRAFIA
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
DETERMINACIÓN DE LA EFICIENCIA DE LA ELECTROCOAGULACIÓNPERÓXIDO DE HIDRÓGENO EN EL TRATAMIENTO DE AGUA
CONTAMINADA CON METILPARATIÓN
Naynari Juárez Posadas*, Gabriela Roa Morales, Araceli Amaya Chávez, Thelma B. Pavón Silva, María. Magdalena
García Fabila. Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Química Área de Química Ambiental,
Laboratorio 14, Facultad de Química Paseo Colón esq. Paseo Tollocan s/n, Col. Residencial Colón, Toluca, Estado de
México, Teléfono (722) 217 51 09 Fax (722) 217 38 90 C.P. 50120, *[email protected],
[email protected]
RESUMEN
El Metilparatión (Me-P) es empleado en todo el
mundo para controlar una gran variedad de insectos
que afectan a cultivos, ganado y flores. Por ello el
presente estudio tiene como objetivo evaluar la
eficiencia de la Electroperoxicoagulación
en la
degradación del Metilparatión en solución acuosa. Los
tratamientos fueron realizados en un reactor tipo Batch
empleando 1L de muestra (Me-P 10 ppm), el tiempo
de reacción fue de 1h y se tomaron alícuotas por
duplicado a los 5, 10, 20, 30, 40, 50 y 60 minutos para
después leerlas en el espectrofotómetro UV-VIS para
identificar el p-nitrofenol (producto de degradación
del Metilparatión). Se analizaron el pH y la corriente
(A) obteniéndose el 3.5% a pH 2 -2A, 44.12% a pH 2
-4A, 55.58% a pH 4 -2A y 70.8% a pH 4- 4A, siendo
éstas últimas las mejores condiciones. Con estos
resultados se comprueba que la electrocoagulaciónperóxido de hidrógeno es una alternativa para el
tratamiento de aguas contaminadas con plaguicidas
debido a que se alcanzan porcentajes de remoción
considerables. La eficiencia del sistema depende
principalmente del pH de la muestra.
Palabras clave: Electroperoxicoagulación,
Metilparatión, p-nitrofenol, Aluminio, Peróxido de
hidrógeno.
INTRODUCCIÓN
Los
plaguicidas
organofosforados
como
el
Metilparatión (Me-P) se usan en todo el mundo para
controlar una gran variedad de insectos que afectan a
cultivos, ganado y flores. La contaminación de los
cuerpos de agua se produce en forma directa por la
aplicación de plaguicidas en las aguas, por lavado de
envases o equipos, por descarga de remanentes y
residuos o por escorrienta.
Algunas de las técnicas más empleadas para el
tratamiento de aguas residuales son las que se incluyen
dentro los procesos Físicos, Químicos y Biológicos.
Sin embargo, en los últimos años se ha desarrollado
una amplia gama de métodos denominados Procesos
Avanzados de Oxidación (PAOs) dentro de los cuales
se incluye la Electroperoxicoagulación, dicha técnica
combina la coagulación de los contaminantes por
medio de iones, en este caso de aluminio, generados
por el paso de la corriente directa en los electrodos y
por la oxidación de los compuestos debido a la adición
de un fuerte agente oxidante como el peróxido de
hidrógeno.
La electrocoagulación tiene la capacidad de remover
un amplio rango de contaminantes incluyendo sólidos
suspendidos, metales pesados colorantes, materia
orgánica, grasas, aceites, iones y radionúclidos. Las
propiedades fisicoquímicas de los contaminantes
influyen e interactúan en el sistema de remoción de
contaminantes, por ejemplo los iones son
probablemente electro precipitados mientras que los
sólidos suspendidos son adsorbidos por el coagulante.
(Holt et al., 2002).
Las reacciones electroquímicas llevadas a cabo en la
celda electrolítica:
Ánodo (Oxidación):
Al → Al3+ + 3 eCátodo (Reducción):
H2O + 2e- → 2OH1- + 2 H2
MATERIAL Y MÉTODOS
Reactivos. Las muestras tratadas se prepararon con la
formulación comercial Foley 50 CE. Celda
Electroquímica. Se construyó un reactor tipo Batch
con capacidad de 1L que consta de dos electrodos de
aluminio (ánodo y cátodo) conectados a una fuente de
poder. Fue elegido Aluminio para la elaboración del
reactor, ya que como lo reporta Chen (2004), los
electrodos de aluminio tienen como principal
aplicación el tratamiento de aguas debido a su alta
eficiencia de auto generar agentes coagulantes.
Procedimiento Experimental. Se realizó un diseño
experimental 2x 2 en el que se vario el pH de la
muestra (2 y 4) y la intensidad de corriente (2 y 4)
aplicada al reactor para encontrar las condiciones
optimas (Tabla 1).
Tabla 1. Diseño Experimental 22
Intensidad de
Corriente (A)
pH
2
4
2
2, 2
4, 2
4
2, 4
4, 4
En cada experimento se trató 1L de solución de Me-P
de 10 ppm, empleando una mezcla de Cloruro de
sodio (0.01M) y Sulfato de sodio (0.01M) como
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electrolito soporte. Las pruebas se realizaron con
aeración, se midió y ajustó el pH (previo al
tratamiento con ácido fosfórico), se adicionaron
5.7mL de peróxido de hidrógeno (H2O2), ésta cantidad
fue calculada mediante la ley de Faraday según la
siguiente ecuación:
nitrofenol, cuyo pico en el espectro en el UV- Vis
presenta la absorbancia más alta a 400nm, por lo
que las absorbancias utilizadas fueron las
obtenidas en ésa longitud de onda (Figura 2).
n=it/zF
Donde:
n = Moles de H2O2
i = Intensidad de corriente (A)
t = Tiempo de tratamiento (s)
z = número de oxidación del aluminio (Al3+)
F = Constante de Faraday (96000)
Posteriormente se conectó el ánodo y cátodo a la
fuente de poder y se hizo pasar la corriente eléctrica
para inducir las reacciones redox por un periodo de 1h,
tiempo durante el cual se tomaron alícuotas por
duplicado a los 5, 10, 20, 30, 40, 50 y 60 minutos. La
mitad de las muestras de cada tratamiento fueron
filtradas inmediatamente y la otra mitad se ajustaron
con NaOH 1M a pH 7.0 para después filtrarse al vacío
con papel Watman número 40.
Determinaciones Analíticas. Todas las muestras
fueron leídas en el espectrofotómetro UV-VIS PerkinElmer (Lambda 25) empleando NaOH para identificar
el p-nitrofenol. Las concentraciones obtenidas en cada
muestra fueron determinadas utilizando una curva de
calibración.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Antes de evaluar la eficiencia de la
electroperoxicoagulación, se realizó la
caracterización de la hidrólisis básica del Me-P, ya
que, en otros estudios (Vlyssides et al., 2004:
Manzanilla et al., 1997) muestran que mediante
ésta vía se obtiene p-nitrofenol, lo cual concuerda
con los resultados de este trabajo. El p-nitrofenol
determinado presentó un incremento de la
absorbancia a una misma concentración llegando a
una estabilidad a los 10 minutos, lo que explica el
aumento en la absorbancia en los tratamientos
realizados (Figura 1).
Figura 2. Curva estándar de Metilparatión.
La figura 3 corresponde a los espectros obtenidos
solución inicial de Me-P fue de 10 ppm y presenta
una absorbancia de 0.9882, sin embargo en los
tratamientos se observó un aumento en la
absorbancia de 0.12942 y .0.10961 a los 5 y 10
minutos de reacción respectivamente, y a partir de
los 20 minutos existe una disminución en la
absorbancia a causa de la degradación del pnitofenol a otros productos.
Figura 3. Espectros UV- Vis del p-nitrofenol
(producto de degradación del Me-P) en las
condiciones óptimas de tratamiento (pH 4 -4 A).
En las figuras 4 y 5 puede observarse de manera más
clara el aumento en la absorbancia durante los
primeros 10 minutos y con ello puede entenderse
mejor el mecanismo mediante el cual ocurre tal
proceso. El incremento en la absorbancia se debe a
que en la celda existe un sinergismo por la oxidación
llevada a cabo en el ánodo y la generación in-situ de
los iones hidroxilo en el cátodo que ayuda a la
formación el p-nitrofenol. Además, la adición de
peróxido de hidrógeno en el reactor incrementa la
cantidad de iones hidroxilo, lo cual es una ventaja
para el proceso.
Figura 1. Cinética de Me-P 10ppm en NaOH 1M.
Se elaboró una curva de calibración en hidróxido
de sodio con la finalidad de determinar el p-
De acuerdo a Miller (1999), la descomposición del
peróxido de hidrógeno es altamente sensible a la
presencia de sustancias disueltas y de superficies
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sólidas, así, un mecanismo similar puede ocurrir en
la superficie del electrodo. Según lo indicado por
Bard (1985), el peróxido de hidrógeno formará el
radical del oxhidrilo en el cátodo:
(2006) obtiene mejores resultados al tratar aguas
residuales en un rango de pH de 2 a 8.
H2O2 + e- + H1+ → H2O + OH•
Algunos de los iones de Al3+ producidos en el ánodo
se pueden reducir en el cátodo. Entonces, el
aluminio reaccionará en la solución como:
3 H2O2 + 3 H1+ + Al0 → 3 OH• + Al3+ + 3 H20
También se observa que existen pequeñas diferencias
en las muestras a con pH ajustado y las que tienen el
pH sin ajustar, esto se debe a que con el Hidróxido
de sodio reacciona el remanente de Me- P que no
alcanzó a hidrolizarse durante la hora de
tratamiento, en consecuencia, la cantidad de pnitrofenol formado incrementa, sobre todo en los
últimos veinte minutos.
Figura 4. Tratamiento de Me-P 10 ppm a pH 4- 4 A
(pH sin Ajustar).
Figura 6. Comparación de las condiciones de
tratamiento pH 4 -2 A y pH 4- 4 A en muestras sin
ajustar el pH.
La Tabla 2 muestra los porcentajes obtenidos para
los cuatro tratamientos realizados tanto para las
muestras ajustadas a pH de 7.0 antes de su lectura,
como para las muestras en las que se mantuvo el pH
de tratamiento, dicha tabla refleja además que la
remoción del Metilparatión mediante el proceso de
electrocoagulación- peróxido de hidrógeno es
efectivo a las condiciones de pH 4- 4ª y con las
muestras sin ajustar pH.
Tabla 2. Comparación de los Porcentajes de
Remoción
Condiciones de
Porcentajes de Remoción
Tratamiento
pH
pH Sin
Ajustar
Ajustado
pH 2-2A
3.5 %
1.5 %
pH 2- 4A
44.1 %
42.6 %
pH 4- 2A
55.6 %
51.8 %
pH 4- 4 A*
70.8 %
64.0 %
* Condiciones óptimas
Figura 5. Tratamiento de Me-P 10 ppm a pH 4- 4 A
(pH Ajustado).
La acción del pH en el agua se manifiesta por la
disminución o incremento de la densidad de corriente.
En este sentido es importante recalcar que el pH
óptimo para un tratamiento de electrocoagulación,
debe ser determinado en base a las características de la
naturaleza de los contaminantes del agua a tratar. Por
ejemplo, Campos (2003) reporta un pH de 8 para el
tratamiento de aguas residuales industriales y Linares
CONCLUSIONES
Las condiciones ideales para el m[etodo propuesto son
pH4, 4A puesto que se obtiene una remoción del
70.8%.
La electrocoagulación-peróxido de hidrógeno es una
alternativa para el tratamiento de aguas contaminadas
con plaguicidas debido a que se alcanzan porcentajes
de remoción considerables.
La eficiencia del sistema propuesto en el presente
estudio depende principalmente del pH de la muestra.
El peróxido de hidrógeno es un poderoso agente
oxidante, que ayuda a incrementar la eficiencia del
proceso de electrocoagulación.
Agradecimientos
Los autores del presente trabajo hacen un especial
reconocimiento al Proyecto 2254 UAEMex 2006 por
el financiamiento brindado al mismo.
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DISTRIBUCIÓN DE Helvella lacunosa EN TRES REGIONES DEL
ESTADO DE MÉXICO: IDENTIFICACIÓN TAXONÓMICA Y
AISLAMIENTO DE CEPAS.
D. Domínguez Romero ¹, F. Lara-Vázquez², B.G. Reyes Reyes³.
Departamento de Conservación Y Manejo De Recursos Naturales, Universidad Autónoma del Estado de México,
Centro de Investigación en Ciencias Agropecuarias Carretera Toluca – Atlacomulco Km. 14.5 Tel./Fax: +52 (722)
296-55-52 / 180-61-24, [email protected]¹, [email protected]², [email protected]³.
RESUMEN. El concepto de desarrollo sostenible y
la conservación de la biodiversidad, ha sid
o un tema de gran interés, en el que recientemente
se ha puesto mucha atención, en virtud de la
urgente necesidad de manejar racionalmente los
ecosistemas
naturales
garantizando
su
conservación. La biotecnología es utilizada como
una herramienta en el desarrollo sostenible y la
conservación de la biodiversidad
al utilizar
estrategias
ecológicas
para
aumentar
sustancialmente los recursos naturales como los
bosques, parte importante en la ecología. La
explotación
forestal conlleva la pérdida de
recursos naturales que en conjunto forman
ecosistemas. En este sentido, los hongos silvestres
representan una alternativa real en el manejo
sustentable de los bosques de México, ya que son
un recurso forestal no maderable que constituye
una fuente económica y productiva para las
comunidades rurales en las regiones boscosas del
país. El macromicete Helvella lacunosa, además
de su carácter micorrízico, es una de las especies
más valoradas en cuanto a su consumo se refiere,
por lo cual se considera de una manera relevante
su producción intensiva. Para lograrlo es
necesario primeramente obtener el micelio puro y
a partir de éste buscar la técnica de micorrización
mas adecuada para su producción. En el presente
trabajo se muestrearon 3 regiones del Estado de
México, de donde se obtuvieron fructificaciones de
H. lacunosa; con ayuda de claves taxonómicas
(Gerhard, et al, 2000; Lincoff, 2004), se realizó
una identificación taxonómica a nivel micro y
macroscópico. Obtenido el micelio puro del hongo
silvestre comestible H. lacunosa, se evaluó su
velocidad de crecimiento sobre cinco medios de
cultivo sólido. Sólo con el medio Agar Extracto de
Alfalfa (AEA) se logró el aislamiento y el
crecimiento del hongo; con los medios Agar Papa
Dextrosa (PDA) y AEA, se obtuvo un crecimiento
significativamente mayor que el obtenido en los
medios restantes.
PALABRAS CLAVE: Micorriza, Distribución
ecológica, Identificación taxonómica, Cultivo puro.
INTRODUCCIÓN
Los hongos son organismos degradadores de materia
orgánica (MO)
y juegan un papel ecológico
importante en la naturaleza, al participar en procesos
de reciclaje de MO, en la formación y conservación
del suelo, y en el equilibrio de los ecosistemas
naturales a través de sus relaciones con otros
organismos (Hawksworth, 1997). Los hongos están
formados por masas algodonosas que crecen sobre el
sustrato en donde se desarrolla el hongo. Las
micorrizas son asociaciones anatómicas íntimas entre
las raíces de las plantas y algunos hongos del suelo,
denominados micorrízicos (HM). La planta es capaz
de producir sus propios alimentos y pueden vivir sin
los HM; sin embargo, los HM son dependientes de la
planta para su sustento. La asociación generalmente
se ve traducida en un beneficio nutricional para las
plantas y para los HM razón por la cual este tipo de
interacción es llamada “asociación mutualista”. Un
efecto sobresaliente es la menor incidencia de
enfermedades en las raíces. El uso de micorrizas en
plántulas que van a ser enraizadas en tierra, es de
particular interés para incrementar la sobrevivencia y
el crecimiento de las plántulas (Xoconostle 2002). La
adecuada selección de hongos y la posterior
manipulación biotecnológica de las micorrizas
permite obtener un notable incremento de la
productividad de la biomasa vegetal, por lo que las
plantas sometidas a micorrización controlada
aumentan sustancialmente su viabilidad (Díaz et al
1999). En 1978 se publicó un artículo acerca de la
importancia de la reforestación como una medida de
prevención y control del deterioro ambiental y de
cómo es valioso el uso de plantas ectomicorrizadas,
en los Programas Nacionales de Reforestación
(PRONARE), para restaurar y proteger los recursos
forestales de nuestro país. En laboratorio los hongos
pueden ser cultivados a partir de esporas o de
material vegetativo. Para el aislamiento e
identificación de estos organismos son utilizados
diferentes medios de cultivo (Jenninngs, et al., 1999).
Debido al carácter obligatorio de la simbiosis ECM,
desde principios de siglo se ha intentado su
inoculación controlada. Para inducir la micorrización
en especies de importancia forestal, se han utilizado
principalmente tres fuentes de inoculo: tierra de
monte, esporas de hongos y micelio (Mikola, 1970).
El micelio de hongos es una de las fuentes de inóculo
que ha recibido mayor atención en las últimas
décadas. El micelio fúngico producido en condiciones
de cultivo estériles puede utilizarse directamente
como inóculo o puede mezclarse con diversos
acarreadores inertes (Brundett et al., 1996). Las
limitaciones de esta técnica son el aislamiento de los
hongos ectomicorrízicos en medios sintéticos y su
alto costo; pero tiene la ventaja de que podría
disponerse de inóculo en cualquier época del año, lo
cual facilita su manejo y aplicación práctica. Estas
ventajas originan que esta biotecnología tenga
grandes potencialidades de aplicación en México
(Pérez, 2002).
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
MATERIAL Y MÉTODO
Los aislamientos se realizaron a partir de carpóforos
frescos de Helvella lacunosa los cuales fueron
colectados en distintos bosques situados en tres
regiones del Estado de México.
Obtenido el micelio sin contaminación se realizó el
estudio
macroscópico
y
microscópico.
Se
determinaron caracteres como textura, tipo de
micelio, color, tipos de hifas y estructuras
anámorficas. Las cepas puras se inocularan en tubos
de ensaye con medios de cultivo, sometiéndolos a un
periodo de oscuridad con temperaturas de 25ºC y
posteriormente se refrigeraron. Después de obtener el
micelio puro se procedió a realizar un reaislamiento
de la cepas para evaluar su velocidad de crecimiento
en los cinco medios de cultivo.
RESULTADOS
Identificación de la especie
Con las muestras obtenidas de las regiones I, II y III,
del Estado de México, se identifico a Helvella
lacunosa. A continuación se describen sus
características macro y microscópicas:
Helvella lacunosa
Figura 1. Ubicación geográfica de la zona de estudio.
En los meses de septiembre y octubre de 2005 y
2006, se obtuvieron de 1 a 2 kilogramos de hongos
por colecta y se trasladaron al laboratorio. En el
laboratorio se procedió a una limpieza eliminando el
exceso de tierra con un pincel. Posteriormente se
identificaron taxonómicamente con la ayuda de guías
especializadas, tomando en cuenta características
microscópicas y macroscópicas (Gerhard, et al, 2000;
Lincoff, 2004). Para el aislamiento de cepas se
probaron 5 diferentes medios de cultivo: el Agar con
Extracto de Malta (EMA) (Bioxon), Agar con Papa y
Dextrosa (PDA) (Bioxon), Agar Extracto de Pino
(AEP), Agar Extracto de Oyamel (AEO), Agar
Extracto de Alfalfa (AEA).
El aislamiento se llevó a cabo por dos métodos:
Aislamiento vegetativo: Se realizó a partir de tejido
del contexto del hongo, tomando un fragmento de la
zona del píleo con pinzas estériles dentro de una
campana de flujo laminar. El implante se colocó, por
quintuplicado, en cajas de Petri con los diferentes
medios de cultivo. Las cajas identificadas se dejaron
en una incubadora a 20ºC.
Aislamiento multiespórico. Los hongos maduros se
pusieron a esporular sobre papel filtro estéril dentro
de cajas de Petri, durante 4 horas. La esporada
obtenida se mantuvo en refrigeración (5ºC).
Posteriormente se realizaron diluciones con la
esporada (1cm2 de esporada/100ml de agua destilada
estéril). Las cajas de Petri con los diferentes medios
de cultivo se inocularon, por quintuplicado, con una
jeringa estéril; se identificaron y se dejaron en una
incubadora a 20ºC.
Características macroscópicas: Claramente
dividido en estípite y píleo, con una altura
total de 3 a 8 cm. himenio dirigido hacia
fuera, negruzco gris, con surcos
longitudinales y consistencia frágil; su píleo
tiene forma de silla de montar, con cámaras
dentro del pie. La carne es delgada y varía
del gris al blanco sucio (Figura 2).
Figura 2. Fructificacion de Helvella lacunosa
Características microscópicas: Hifas hialinas,
dicotómicas con septos lisos y ramificados,
elipsoidales lisas, con una gran gútula lipídica, de 1518 (20) x 10.5-12(13) µm, ascas cilíndricas de 250320x 14-17µm. Paráfisis filiformes, con el ápice
dilatado, ligeramente claviforme (Figura 3).
Figura 3. Hifas de Helvella lacunosa
Distribución de Helvella lacunosa.
Los siguientes datos muestran primeramente la
localidad, número y la fecha de la colecta realizada
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Descripción colonial y del micelio
Micelio de color blanco-crema, de forma circular,
margen fimbrado, crecimiento rastrero postrado,
textura algodonosa, hifas lisas, septadas, ramificadas
y dicotómicas con un diámetro promedio de las hifas
de 13.97 µm, de paredes delgadas, con ramificaciones
simples. Según lo descrito por Herrera y Ulloa
(1998), el micelio de H. lacunosa concuerda en las
siguientes características aspecto algodonoso
blanquizco muy ramificado, con hifas ramificadas, en
donde cada célula tiene de seis a doce núcleos (Figura
4).
Velocidad de crecimiento de la cepa de Helvella
lacunosa, a través de un análisis estadístico.
La tabla 1 contiene datos del crecimiento promedio
de H. lacunosa cultivada, durante cinco días, en cinco
medios de cultivo, a 25º.
MEDIO / DIA
1
2
3
4
5
EMA
0,64
1,36
1,88
3,54
5
PDA
1,24
2,8
4,34
6,4
8,7
AEO
2,1
3,3
4,56
6
7
AEP
1,24
1,96
2,96
3,8
5
AEA
2,36
4
5,34
6,8
8,6
Análisis de covarianza.
En el análisis de covarianza se encontró que existen
diferencias estadísticamente altamente significativas
(P<0.01) entre los medios de cultivo (F = 23.02; r =
4, 19), donde: r = grados de libertad y p =
probabilidad.
Curva de crecimiento de Helvella lacunosa
En la figura 5 se apresia que los medios de
PDA y AEA son los que favorecieron un
mayor crecimiento en el reaislamiento de H.
lacunosa. En estos medios sus colonias
alcanzaron un diámetro promedio de 8.7 y
8.6 cm., respectivamente.
EMA
PDA
AEO
AEP
AEA
10
CRECIMIENTO(cm)
por D. Domínguez: Ocoyoacac: 01 20/08/05;
Zinacantepec: 02 24/08/05; Ocuilan: 03 27/08/05;
San Felipe:
04 30/08/05, Atlacomulco: 05
30/08/05; Coatepec Harinas: 06 03/10/05;
Jilotepec: 07 04/10/05; Zinacantepec 08 11/10/05;
Aculco: 09 18/10/05; Atlapulco: 10 25/10/05;
Coatepec Harinas: 11 03/08/06; Jocotitlán: 12
08/08/06; Ocoyoacac: 13 15/08/06; Atlacomulco: 14
22/08/06; Ixtapan del Oro: 15 25/08/06; Jocotitlán:
16 28/08/05; Jiquipilco: 17 05/09/05; Villa del
Carbon: 18 18/09/06 e Ixtlahuaca: 19 17/09/06.
Obtención del micelio
Después de 30 días de incubación de la siembra
del fragmento de carpóforo de H. lacunosa
obtenido en año 2006, no se logró su
crecimiento en ninguno de los medios de cultivo
utilizados; Se presentaron contaminaciones de
bacterias no identificadas además de Rhizopus
y Aspergillus, en el 83 y el 50% de las cajas
Petri; en tanto que en las cajas restantes no se
observó ningún tipo de crecimiento. En la
siembra de las muestras de 2006, se obtuvo el
micelio de H. lacunosa, en cinco cajas a los 30
días; en las demás cajas no se obtuvo
crecimiento alguno. Los resultados que se
obtuvieron
al
realizar
el
aislamiento
multiespórico en un período de tiempo de un
año fueron negativos.
8
6
4
2
0
1
2
3
4
5
TIEMPO (días)
Figura 5. Curva de crecimiento de H. lacunosa, en
cinco medios de cultivo (n=5)
DISCUSIÓN
Figura 4. Micelio de Helvella lacunosa
Tabla 1. Crecimiento Promedio de H.
lacunosa (n=5).
La especie Helvella lacunosa,
se encuentra
distribuida de manera importante en las regiones I, II
y III del Estado de México, aunque es mayor su
distribución en las regiones I y III donde se localiza
una gran cantidad de bosques. En acuerdo con los
resultados de aislamiento y reaislamiento se puede
proponer que la cepa de H. lacunosa, encontró
mejores condiciones de crecimiento en el medio
AEA, el cual posee mayor cantidad de nutrientes; en
la preparación de este medio, en efecto, se usó
harinas y pellets de alfalfa, que contienen alta
concentración de carbohidratos y proteínas. Las 25
cepas de H. lacunosa, que fueron evaluadas en los
cinco medios de cultivo presentaron caracteres
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parecidos en la coloración de las colonias y en las
características evaluadas. Las perspectivas de este
tipo de investigación son amplias: seguir
incrementando el conocimiento de este grupo de
hongos en México, contribuyendo con esto al
conocimiento de la diversidad fúngica, especialmente
en el Estado de México, al mismo tiempo seguir
estudiando grupos de Ascomycetes de los cuales se
tiene poco conocimiento en el país, en especial del
orden Pezizales, cuyo representante estudiado aquí
tiene una gran importancia ecológica y económica.
Dentro del orden Pezizales, el género Helvella es
considerado un hongo que produce micorrizas de tipo
ectotróficas, con diversas plantas. Oficialmente es
considerado un hongo saprobio pero hay conjeturas
que lo ubican como un hongo micorrízico, creciendo
solamente en bosques de coníferas y de maderas
duras.
CONCLUSIONES
Se identificó taxonómicamente al hongo silvestre
comestible H. lacunosa, Se determinaron los sitios de
distribución de la especie en tres regiones del Estado
de México. El método más efectivo en el aislamiento
de cepas, fue el método vegetativo, al entrar
directamente en contacto el tejido con el medio de
cultivo. El medio de cultivo AEA resultó el más
indicado para la obtención de micelio mientras que en
la evaluación de velocidad de crecimiento el AEA y
el PDA, resultaron igualmente apropiados. Los
medios de Agar Extracto de Malta (AEM) y Agar
Papa Dextrosa (PDA) fueron ineficaces en el
aislamiento de estas especies de hongos. El hongo
silvestre comestible H. lacunosa, se puede localizar
en bosques de oyamel, encino y pino en una altura
promedio de 3000 msnm en suelos deslavados y en el
cauce de pequeñas escorrentías.
Gerhardt, E., J. Villa y X. Llimona. 2000.
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micorrizas. Avances y perspectivas 21:
263-267 pp.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos el apoyo de la Universidad Autónoma
del Estado de México, a este trabajo, en el proyecto
con clave 2341/2006, el cual se desarrolla en el
Centro de Investigación en Ciencias Agropecuarias;
así como el auxilio de la bióloga Adriana Vázquez
Rivera, en la colecta e identificación de los hongos.
Un especial agradecimiento a los pobladores de las
regiones I, II y III del Estado de México, quienes
ayudaron en la ubicación y colecta de hongos.
LITERATURA CITADA
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INDICE DE CALIDAD DE AGUA (ICA) EN LA CUENCA BAJA
DEL RIO SAN PEDRO, CHIHUAHUA, México
Gutiérrez, L.R.1, Rubio, A.H.2, Quintana, R.M.3, Ortega, J.A.3, Quintana. G3
Estudiante de Maestría Facultad de Zootecnia, Universidad Autónoma de Chihuahua.
2
Investigador Titular. Campo Experimental La Campana-Madera del INIFAP y Profesor-Investigador de medio
tiempo Facultad de Zootecnia, Universidad Autónoma de Chihuahua.
3
Catedráticos Investigadores. Facultad de Zootecnia, Universidad Autónoma de Chihuahua. Periférico Francisco R.
Almada. Km.1. Colonia Zootecnia, Chihuahua, Chihuahua. CP 31031.
Autor de correspondencia: Roberto Gutiérrez Espinoza [email protected]
1
NMP±(322.12) y CF de 814.18 NMP±(800.13).Con
RESUMEN
respecto a los metales evaluados se encontró que el
Un Índice de Calidad de Agua (ICA) es un modelo
unificado para detectar patrones y tendencias de
contaminación en un cuerpo de agua. El objetivo fue
determinar un ICA para el río San Pedro en
Chihuahua, México con parámetros cuantitativos de
metales, físico-químicos y microbiológicos. Se
recolectaron un total de 165 muestras de agua;
producto de cinco sitios, tres repeticiones y muestras
As se observó en un rango de 0.0110 mg/l a 0.587
mg/l, mientras que la media general del Pb fue 0.023
mg/l±(0.01) y Cd fue 0.003 mg/l±(0.0025). Es
posible establecer un ICA para las condiciones
específicas del río San Pedro en el estado de
Chihuahua, México.
Palabras clave: Índice, calidad agua, ICA, Chihuahua,
México
mensuales durante octubre 2005-agosto 2006. Los
sitios estudiados fueron: La Presa Francisco I.
INTRODUCCION
Madero (LP); entre Rosales y Delicias (RD); cercano
a Meoqui (M); El Torreón (ET) y; Julimes (El
Un Índice de Calidad de Agua (ICA) es una
Gramal) (EG). Se cuantificaron los niveles de As, Cd
herramienta que permite diagnosticar la calidad de
y Pb en un espectrómetro de plasma (ICP-OES)
este recurso natural. Un ICA se puede calcular con la
modelo optima 2100 de Perkin Elmer. Parámetros
información obtenida de muestreos realizados en
físicos (temperatura del agua, conductividad eléctrica,
diferentes cuerpos de agua. De esta manera, se
sólidos totales, suspendidos y disueltos); químicos
pueden calcular ICA´s para lagos y lagunas (De la
(pH, Demanda Química de Oxígeno, Demanda
Mora et al, 2005), ríos (Brown y McCleland, 1973)
Bioquímica de Oxígeno, Oxígeno Disuelto y dureza)
litorales, o incluso, como criterio para diagnosticar el
y microbiológico (coliformes totales y fecales). El
desarrollo de cierta especie de flora y fauna en un
ICA se calculó con la siguiente ecuación; ICA=Σ[
determinado ambiente acuático (Alabaster y Lloyd,
Log Nat P *(Q P/p * Wi)]/100. El valor máximo del
1982; Bagley et al., 1997; Belmonte et al., 2004).
ICA fue para el sitio EG con 76.1 como promedio de
Como consecuencia, se han desarrollado varias
todos los meses, en comparación con los sitios LP
metodologías en la búsqueda de un ICA que
con 47.0, RD con 67.3, M con 66.7 y ET con 69.1. Al
correlacione los parámetros de calidad de agua con
considerar el mes de muestreo, el valor máximo de
una gran variedad de ambientes y ecosistemas (Gupta
ICA fue en los meses de noviembre con 73.0 y julio
et al., 2003) o niveles tróficos. En general, un ICA es
con 65.0. Con respecto a los otros parámetros se
representado por un número entre 0 y 100; en la
encontraron las siguientes medias generales; pH de
medida que el valor del ICA tienda a un extremo,
7.69±(0.405), temperatura de 24° C±(3.85), ST de
entonces se puede estimar el nivel de contaminación
1,266.73 mg/l±(0.60), DBO de 4.51 mg/l±(0.06), OD
(De la Mora et al., 2005). Los índices más eficaces
2
de 5.98 mg/l±(1.80), CE de 1.337 mS/cm ±(0.68),
utilizan un número limitado de variables. Por
dureza de 116.06 mg/l±(39.93), CT de 1,729
ejemplo, un Índice Simplificado de Calidad de Agua
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(ISCA) combina cinco parámetros (Queralt, 1984)
recolectaron un total de 165 muestras en el río San
mientras que un Índice de Calidad General (ICG)
Pedro en cinco sitios, con tres repeticiones por sitio y
pondera 23 variables físico-químicas. Para la
11 meses de muestreo en forma mensual, empezando
agrupación de parámetros existen dos técnicas; las
en octubre del 2005 y terminando en agosto del 2006.
aritméticas y las multiplicativas (Brown, 1970),
Los
pueden ser ponderadas, con pesos específicos para
georeferenciados (GPS) y se localizan en: la Presa
cada parámetro. Landwehr y Denninger (1976)
Francisco I. Madero, a la altura del vertedero
Demostraron
técnicas
principal, coordenadas N 28° 09.898`, E 105°
multiplicativas sobre las aritméticas. La cuenca
37.541`, 458576 mE, 3115633 mN y altitud de 1,206
hidrológica del Conchos es considerada como la más
msnm (LP). Entre el poblado de Rosales y la ciudad
importante para el estado de Chihuahua, México, ya
de Delicias, coordenadas N 28° 15` 406`, E 105°
que alrededor de un millón de habitantes dependen de
29.409`,
sus aguas (Gutiérrez y Borrego, 1999). Además, el río
1,150 msnm (RD). Cercano a la ciudad de Meoqui,
Conchos
de
coordenadas N 28° 16.343`, E 105° 27.699`, 454723
Norteamérica alrededor del 75% del agua que fluye
mE, 3127457 mN y altitud de 1,132 msnm (M). En
por el Río Bravo/Río Grande (TNRCC, 1994).
el poblado El Torreón, coordenadas N 28° 19.335`, E
Estudios recientes mostraron que el agua que fluye en
105° 25.140`, 458927 mE, 3132972 mN y altitud de
los tributarios más importantes del río Conchos se
1,129 msnm (ET). En el poblado de Julimes (El
encuentra, en menor o mayor grado, contaminada
Gramal) donde se juntan las aguas del río San Pedro
la
aporta
superioridad
a
los
de
las
Estados
Unidos
sitios
de
muestreo
fueron
debidamente
451922 mE, 3125743 mN y
altitud de
(Gutiérrez y Borrego, 1999; Holguín et al., 2006;
con el río Conchos, coordenadas N 28° 20.998`, E
Rubio et al., 2004; Rubio et al., 2007). No se conoce
105° 24.882`, 459360 mE, 3136039 mN y altitud de
información sobre el nivel de contaminación del río
1,117 msnm (EG). Se colectaron 3 l de agua en cada
San Pedro. El objetivo fue determinar un Índice de
sitio
Calidad de Agua (ICA) mediante el análisis de
previamente lavados con detergente, no iónico, libre
parámetros obtenidos en muestreos repetidos de agua
de metales, enjuagados y sumergidos en HNO3
del río San Pedro, Chihuahua, México. Se espera que
(dilución 1-50) por 24 h. Obtenidas las muestras, se
esta información sea de utilidad como un sistema de
colocaron en hieleras para su traslado al laboratorio
comparación entre cuerpos de agua, sencillo y
de la Facultad de Zootecnia de la Universidad
representativo, para que cualquier persona pueda
Autónoma de Chihuahua y conservadas a 4° C. Para
evaluar la calidad del agua en su zona de estudio.
el análisis se siguieron los Métodos Normalizados
Además, la información servirá de base como medida
para el Análisis de Aguas Potables y Residuales
preventiva en aspectos de salud humana o para los
(APHA, 1992) y las Normas Oficiales Mexicanas
ecosistemas de la región.
para el control de la calidad de resultados analíticos
utilizando
recipientes
de
polipropileno,
(NOM, 2001a). Submuestras de 100 ml fueron
sometidas a digestión con 5 ml de HNO3, luego
MATERIALES Y MÉTODOS
filtradas y aforadas a 100 ml con agua tridestilada. La
El área de estudio se localiza dentro del Distrito de
determinación cuantitativa de As, Cd y Pb se realizó
Riego 005 Delicias abarcando parte de los municipios
mediante un espectrómetro de emisión óptica por
de Rosales, Delicias y Julimes en el estado de
plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) modelo
Chihuahua, México. La región representa una de las
óptima 2100 de Perkin Elmer propiedad del Instituto
zonas agrícolas más importantes, además de que se
Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y
desarrollan
Pecuarias
otras
actividades
como
ganadería,
industria manufacturera y de transformación. Se
(INIFAP).
Adicionalmente,
se
determinaron in situ, parámetros físicos (temperatura
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del agua (NOM, 2000a) termómetro de mercurio, la
100 = Valor para normalizar los índices a una base 0
conductividad
a 100
eléctrica(C.E.)
(NOM
2000b)
conductímetro marca Hanna con intervalo de 0.0119.99 mS cm-1 y sólidos totales, suspendidos y
RESULTADOS
disueltos por gravimetría (NOM, 2001b). químicos (
La media general del pH fue 7.69±(0.405), todos los
pH (NOM 2000c) potenciómetro Oaktron modelo
valores para sitios y meses estuvieron dentro de una
35624-50, Demanda Química de Oxígeno (DQO)
condición de neutra a ligeramente alcalina. El valor
método
de
máximo de pH fue en el mes de julio en LP con 8.8
Oxígeno(DBO) incubación, Oxígeno Disuelto (O.D.)
mientras que el valor menor fue de 6.8 en el mes
oxímetro Hanna y dureza por cálculos. Las muestras
enero en el mismo sitio. El parámetro de temperatura
para el análisis microbiológico fueron conservadas en
varió principalmente por efecto de mes de muestreo.
recipientes estériles y trasladadas al laboratorio de la
El promedio general fue 24º C±(3.85) pero en los
Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad
meses de la temporada invernal (diciembre, enero y
Autónoma de Chihuahua para el análisis de
febrero) se notó una temperatura menor de 25° C
coliformes totales y fecales, a través de la técnica del
mientras que para los meses de verano (junio, julio y
número más probable (NMP). El ICA se desarrolló en
agosto) fue superior a 25° C. La media general de ST
etapas; la primera, creación de una escala de
fue 1,266.73 mg/l±(0.603) no se observaron cambios
calificación de acuerdo con los usos del agua. La
drásticos de esta variable entre sitios, pero si entre
segunda, desarrollando una escala de calificación por
meses de muestreo. El valor menor se encontró en el
parámetro,
de
Hach,
Demanda
los
sitio LP en el mes de mayo con 0.0157 mg/l mientras
parámetros y su influencia en la contaminación.
que el valor mayor fue en el ET en noviembre con
Después, se formularon los modelos matemáticos por
0.3216 mg/l. La media general de DBO fue 4.51
parámetro, convirtiendo los datos físicos en índices
mg/l±(0.0637) donde el valor máximo se observó en
de calidad por parámetro. Como ciertos parámetros
EG en el mes de julio con 13.21 mg/l mientras que el
son más significativos que otros en la calidad del
valor mínimo fue en LP en el mes de octubre con
agua,
se
estableciendo
Bioquímica
procedió
a
según
su
correlación
entre
introducir
factores
de
1.24 mg/l. Con respecto al OD se observó una media
orden
importancia.
de 5.98 mg/l±(1.80), donde el valor mayor se notó en
Finalmente, los índices por parámetro fueron
junio en LP con 13.3 mg/l y el valor menor también
promediados a fin de obtener el ICA de la muestra.
en LP con 3.75 mg/l en octubre. El análisis de las
Se desarrolló el siguiente modelo para el ICA del
medias de los datos por meses y puntos de muestreo
agua del río San Pedro en Chihuahua al que se le
indicó que las concentraciones de OD se mantuvieron
identificó como CHICA.
con poca variación y la tendencia mostró que los
ponderación
de
CHICA=Σ[ Log Nat. P *(Q P/p * Wi)]
factores urbanos o antropogénicos no estaban
100
teniendo un efecto muy marcado. Para CE se
Donde;
encontró
un
promedio
general
de
1.337
2
Σ = Sumatoria
mS/cm ±(0.68), se puede observar que los niveles de
Log Nat = Logaritmo natural
CE se fueron incrementando a medida que el agua
P = Parámetro
fluía. En todos los sitios así como en todos los meses
Q P/p = Valor obtenido de dividir el Log. Natural de
se observaron valores menores de CE en el punto más
cada parámetro por el valor máximo de concentración
alto (LP) y mayores en el punto más bajo (EG). La
permitida, entre el valor mínimo permitido
dureza total detectada a partir de los carbonatos de
Wi = Valor ponderado de peso de cada parámetro en
calcio y magnesio fue de 116.06 mg±(39.93). donde
la fórmula
se observa el valor más alto en junio en EG mientras
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
que el valor más bajo fue en LP con 19.15 mg. Se
estación. Fue evidente que el valor máximo se detectó
encontró una media de 1,729.99 NMP±(3,221.25)
en la localidad EG y en la temporada de verano con
para la variable coliformes totales, mientras que para
un CHICA de 93.9. El valor medio del verano fue
coliformes fecales se encontró una media general de
superior a los valores medios de las otras estaciones.
814.18 NMP±(800.13). Las concentraciones de las
Asimismo, se observa que el menor valor de CHICA
comunidades bacterianas obtenidas en éste estudio
fue detectado en la temporada invernal donde se
fueron altas en especial después de eventos de lluvia,
calculó un valor medio de 57.6
posiblemente por el arrastre de desechos fecales de
animales domésticos y silvestres. Los niveles de As
DISCUSIÓN
detectados excedieron en algunos casos hasta un
Los valores de pH estuvieron dentro un rango
100% las concentraciones para agua potable Se
permisible de 6.5 a 8.5 y coinciden con lo reportado
detectaron valores en un rango de 0.0110 mg/l a
en forma previa por Gutiérrez y Borrego (1999) para
0.587 mg/l. El promedio general fue de 0.104
la misma zona, así como por lo reportado por Rubio
mg/l±(0.234). En referencia al Pb, la media general
et al., (2004) para otros tributarios de la cuenca del
fue 0.023 mg/l±(0.01) notándose que algunos puntos
Conchos. La temperatura varió por efecto de estación
excedieron los límites internacionales y, como
y los índices estuvieron en la categoría de bueno a
consecuencia, se puede poner en riesgo la vida
excelente. El análisis de medias indicó que las
acuática, animal y la salud humana. Los valores
concentraciones de OD se mantienen estables, se
observados para el Cd fueron 0.003 mg/l±(0.0025).
puede hipotetizar que los factores urbanos o
En el cuadro 1 se presentan los valores de CHICA
antropogénicos no están teniendo un efecto muy
encontrados. Es notorio que en el sitio LP se encontró
marcado en esta variable. No obstante, debido a la
una media de 47.0 y que el valor máximo en esta
reducción y/o disponibilidad mínima de oxígeno en
localidad se presentó en el mes de julio con 60.8
algunos puntos, se podría establecer que el río San
mientras que el valor mínimo fue en abril con 34.2.
Pedro se encuentra en proceso de deterioro, por lo
Con respecto a la localidad RD la media fue 67.3
menos para la época de estiaje, y que, en estas
notándose el valor máximo en el mes de mayo con
condiciones desfavorables se podría ocasionar una
83.9 y el menor valor fue 55.3 en agosto. Para el caso
pérdida irreversible de especies de flora y fauna. La
específico de la localidad M se encontró que el valor
máxima CE se registró en el último punto de
máximo de CHICA fue en noviembre con 78.5
muestreo (EG) seguido del ante penúltimo punto (ET)
mientras que el valor mínimo se detectó en abril con
en los cuales se evidencia un incremento en
49.9. En la localidad ET se calculó una media de 69.1
comparación con los valores reportados por Gutiérrez
con el valor máximo en noviembre (79.4) y el
y Borrego (1999) y Rubio et al., (2004). La tendencia
mínimo en marzo (43.5). Puede observarse que en
observada es un incremento aguas abajo a partir del
EG se obtuvo el CHICA con el valor mayor (76.1) en
tercer punto (M). Los niveles más bajos de sólidos
comparación con la media de los otros sitios. En esta
totales se detectaron en LP, al igual que la salinidad y
localidad el valor máximo fue en julio con 95.1
dureza, lo cual fue corroborado por los niveles más
mientras que el menor se detectó en marzo (60.6).
altos en el parámetro de alcalinidad. Las cantidades
Además, en el Cuadro 1 se observa la media de los
de sólidos registrados presentaron una fluctuación
CHICA calculados por mes de muestreo. Se nota que
ascendente a partir de la segunda estación de
el nivel máximo de CHICA se obtuvo en noviembre y
muestreo. Esto posiblemente se deba al ingreso de
en julio con 73, mientras que el menor valor se
aguas ácidas provenientes de los colectores urbanos,
detectó en marzo con un CHICA de 51. En el Cuadro
descomposición
2 se muestran los valores de CHICA calculados por
actividades ganaderas y/o presencia de contaminantes
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de
desechos
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orgánicos
de
633
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
de origen industrial. El parámetro de dureza fue de
Junio (39.6). Estos resultados se pueden explicar
920.97 mg; no obstante, debería considerarse agregar
debido a la disminución del caudal, por ser época de
los valores de metales alcalinotérreos como el litio,
estiaje y precipitaciones pluviales escasas. Los
bario y el estroncio que, en el caso de esta zona,
valores más altos se detectaron en mayo en el punto
indican valores altos. Las concentraciones de
RD (83.9) así como en noviembre en EG (95.1).
coliformes totales y fecales fueron altas, sobre todo,
Estas épocas coinciden con la apertura de la presa así
después de eventos de lluvia. posiblemente por
como con la presencia de lluvias que ocasiona un
arrastre de desechos fecales de animales domésticos y
lavado de contaminantes por las fuertes avenidas. De
silvestres, aguas residuales, o desechos industriales.
acuerdo
Los resultados sobregiran algunos límites nacionales
información de los CHICA´s calculados, el agua del
e internacionales, lo que potencialmente representan
río San Pedro no debería consumirse en forma
un riesgo para la salud de los pobladores que utilizan
directa, no es apta para actividades de recreación y no
esas aguas en forma directa. Con respecto a los
es apta para la vida acuática; sin embargo, es
metales evaluados, los resultados indican que estos
aceptable para la industria y la agricultura. Los
tres metales excedieron en algunos puntos los límites
CHICA´s obtenidos son razonables si se considera
establecidas para agua potable, para la vida acuática,
que, para su cálculo, se utilizaron algunos parámetros
para
actividades
que exceden los valores máximos permitidos por las
agropecuarias. Los niveles de arsénico detectados en
normas nacionales e internacionales. Por ello, es
este estudio se pueden consultar en Gutiérrez et al.,
necesario
implementar
(2007). Con respecto al Pb se encontró que la media
constante
y
general de las 165 determinaciones fue de 0.023
variaciones o fluctuaciones de los valores normales
mg/l±(0,0106) y
supera los limites máximos
que puedan poner en riesgo la salud de las personas,
permisibles establecidos en la Norma Oficial
la fortaleza de los ecosistemas y las actividades
Mexicana (NOM, 1981 modificada en el 2005) la
económicas relacionadas con el uso del agua. Es
cual señala una concentración de 0.01 mg/l. El Cd se
importante mencionar que el CHICA no tiene la
considera uno de los metales mas peligrosos para la
capacidad de mostrar los efectos acumulativos que
salud humana (Montague, 1987). Se detectaron
provocan los tóxicos u otros parámetros en el tiempo
la
recreación
y
para
las
a
criterios
internacionales
una
permanente
red
que
y
de
permita
con
la
monitoreo
detectar
niveles ligeramente superiores a los mencionados en
y, mucho menos, los efectos sinérgicos o antagónicos
las normas nacionales e internacionales. Los valores
provocados sobre los organismos que ahí habitan o
observados fueron 0.003 mg/l±(0.0025) cuando los
alguna otra condición. Se pueden tener valores
límites máximos indican 0.005 mg/l. En resumen, de
adecuados de un ICA y, sin embargo, ser un sistema
acuerdo a los resultados obtenidos los parámetros de
severamente alterado, por no permitir el desarrollo de
pH, temperatura y sólidos totales se consideran de
una comunidad de organismos sana y diversa. En
buena calidad; el DBO y OD de regular calidad; CE,
referencia a las características hidrológicas, físico-
dureza, coliformes totales, coliformes fecales, As, Pb
químicas y biológicas se registraron valores que
y Cd se podrían considerar como de mala calidad.
evidencian un claro deterioro del ecosistema del río
Los índices de calidad de agua obtenidos a partir de
San Pedro siendo los coliformes fecales y totales, así
los ensayos y estudios de varios investigadores
como los metales As, Pb y Cd los de mayor
sirvieron de base para la elaboración del CHICA, el
significancia por las cantidades encontradas en el
cual fue adaptado a las condiciones de Chihuahua y
agua.
calculado con los parámetros obtenidos en el agua del
cantidades de los diferentes parámetros muestran una
río San Pedro. Los valores más bajos del CHICA se
tendencia a incrementarse. Por otro lado, los niveles
observaron en LP durante marzo (37.6), abril (34.2) y
de escorrentías naturales se están viendo seriamente
CIUDAD DE CHIHUAHUA, CHIH., MÈXICO 6, 7 Y 8 DE JUNIO DEL 2007
Espacialmente,
ISSN: 0187-3296
las
concentraciones
y
634
MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
afectados y disminuidos por las actividades de los
Gupta E,A.., 2003. Journal Environment Science &
pobladores de la región lo que está alterando los
health 38:2711-2725
ciclos naturales del río y afectando a los ecosistemas
Gutiérrez, M., Borrego, P. 1999. Water quality
existentes y la salud de los habitantes de las áreas
assessment of the río Conchos, Chihuahua, México.
ribereñas.
Environmental International 25 (5):573-583
CONCLUSIONES
Los resultados de este estudio permiten concluir que
Gutiérrez, R., Rubio, A.H., Quintana, R.M., Ortega,
es posible diseñar un ICA de acuerdo a las
J.A., Pinedo, C. 2007. Arsenic concentration in the San
necesidades e infraestructura que se tiene en
Pedro River in Delicias, Chihuahua, Mexico. Aceptado
diferentes Instituciones. Además, este estudio servirá
para publicación en el International Health Risk
de base para futuras investigaciones que involucren el
Conference 2007 a efectuarse en República de Malta
desarrollo de ICA específicos para diferentes cuerpos
en Junio 25-28 del 2007
de agua.
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
CUADRO 1.-VALORES FINALES OBTENIDOS DE LOS CHICA`s POR MESES Y SITIOS
MES
LP
R-D
M
ET
EG
ICA
Octubre
51.6
69.7
66.9
74.0
75.8
68
Noviembre
46.6
78.1
78.5
79.4
82.3
73
Diciembre
45.6
68.5
74.8
74.4
75.7
68
Enero
50.8
71.1
72.9
70.6
81.0
69
Febrero
45.5
61.7
71.3
70.1
74.5
65
Marzo
37.6
61.2
52.9
43.5
60.6
51
Abril
34.2
63.2
49.9
69.3
74.1
58
Mayo
51.2
83.9
61.0
73.1
74.5
69
Junio
39.6
63.7
73.8
71.0
69.1
63
Julio
60.8
64.3
75.9
69.8
95.1
73
Agosto
54.2
55.3
56.O
64.5
74.5
61
47.0
67.3
66.7
69.1
76.1
65
TOTAL AÑO
CUADRO 2.-VALORES FINALES DE LOS CHICA`s POR PUNTOS DE MUESTREO Y TEMPORADA
SITIO
OTOÑO
INVIERNO
PRIMAVERA
VERANO
ICA
LP
54.4
43.7
42.5
56.5
49
R-D
75.0
63.6
71.8
58.6
67
M
80.7
59.3
59.3
67.2
67
ET
79.1
52.7
70.7
59.7
66
EG
81.1
68.5
71.7
93.9
79
TOTAL AÑO
74.1
57.6
63.2
67.2
66
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Valor
(%)
100
ICA
Criterio
general
Abastecimiento
Publico
90
No requiere
purificación
80
Requiere
purificación ligera
Excelente
Aceptable
Recreación
General
USOS DEL AGUA
Pesca y vida
acuática
60
Contaminado
Aceptable para
cualquier deporte
acuático
Aceptable
para todos los
organismos
Aceptable mas no
recomendable
Aceptable,
excepto para
especies muy
sensibles
Dudoso para
especies
sensibles
50
40
Fuertemente
contaminado
Dudoso
20
10
Dudoso
Sólo
organismos
muy
resistentes
Evitar contacto
con el agua
30
Inaceptable
Inaceptable
Navegación
No requiere
purificación
70
Mayor necesidad
de tratamiento
Industrial y
agrícola
Señal de
contaminación
Requiere
purificación
ligera para
algunos
procesos
No requiere
tratamiento
para uso en la
industria
A
c
e
p
t
a
b
l
e
Requiere
tratamiento
para uso en la
mayor parte
de la industria
Uso muy
restringido
Contaminado
Inaceptable
Inaceptable
Inaceptable
Inaceptable
0
Fuente: SEMARNAP, COMISIÓN NACIONAL DEL AGUA, 1999.
Figura 1 Criterios de aceptación del agua con distintos usos en Mèxico
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EVALUACIÓN DEL PROCESO ELECTROFENTON PARA SU
APLICACIÓN EN LA DEGRADACIÓN DE METIL PARATIÓN.
Grissel Villegas Apreza, Araceli Amaya Chávez, Ma. Magdalena García Fábila, Thelma B. Pavón Silva y Gabriela Roa
Morales.
Universidad Autónoma del Estado de México. Facultad de Química
Paseo Colón esq. Paseo Tollocan s/n, Col. Residencial Colón, Toluca, Estado de México, Teléfono (722) 217 51 09 Fax
(722) 217 38 90 C.P. 50120 correo electrónico [email protected], [email protected]
RESUMEN.
Se
describe
un
tratamiento
electroquímico, Electrofenton, para la eliminación
de metil paratión (MeP) un compuesto orgánico
ampliamente utilizado y extremadamente tóxico. El
tratamiento electrofenton se basa en la generación
electrocatalítica del reactivo de Fenton (Fe2+/H2O2),
para producir radicales hidroxilo encargados
oxidar los compuestos orgánicos en solución. El
metil paratión se determino mediante la hidrólisis a
p-nitrofenol por espectrofotometría a 400nm. El
tratamiento óptimo (pH 4, 1000mA) consigue
86.84% de remoción de MeP al minuto 12 de
tratamiento.
(Agapito, 2004). También se reporta en el 0.75% de
los 1058 sitios de aguas superficiales muestreados para
el programa National Water Quality Assessment de
estados unidos (USGS, 1998), país en el que su uso se
encuentra restringido solo a personal capacitado para
su manejo. Uno de los principales productos de
degradación por hidrólisis en sistemas acuáticos es el
p-nitrofenol. (Wilmes,1987). El p-nitrofenol también
es susceptible a la degradación por electrofenton.
(Oturan et al, 2000)
palabras clave: metil paratión, electrofenton.
INTRODUCCIÓN
Figura 1. Fórmula estructural del metil paratión
Los
plaguicidas
organofosforados
son
fundamentalmente ésteres del ácido fosfórico. Se
descomponen con mayor facilidad y son menos
persistentes en el ambiente con relación a los
organoclorados, pero más peligrosos para el hombre
debido a que tienen un alto grado de toxicidad.
Constituyen un amplio grupo de compuestos de
síntesis, altamente tóxicos, con precedente en los gases
de guerra, a menudo conocidos como “gases
nerviosos”, y que se desarrollaron de manera especial
a partir de la Segunda Guerra Mundial. (Jaga,2003).
En el medio ambiente el MeP puede experimentar
degradación oxidativa a metil paraoxón, menos
estable, por radiación ultravioleta (UVR) o luz solar,
bajo UVR películas remanentes de su aplicación que
se degradan con una vida media de 40h
aproximadamente. Sin embargo la contribución de la
fotolisis a la pérdida total en sistemas acuáticos se
estima sólo en 4%. (IPCS, 1993) Se ha demostrado
que existen bacterias capaces de degradar metil
paratión, sin embargo la mineralización completa del
contaminante puede requerir hasta de 2 días para
completarse. (Rani et. al., 1994). Existen métodos de
tratamiento para aguas residuales contaminadas con
plaguicidas organofosforados como la degradación
química (Fenton, Fotocatálisis),
Sonólisis e
Inmovilización Enzimática, sin embargo no permiten
degradar altas concentraciones del contaminante.
El metil paratión, (figura 1) es el ingrediente activo de
numerosos formulados comerciales de uso agrícola
(Folidol, Foley 50CE, Diapar, Difadol,
Parametil, Tranpar, Entron, etc.) en el control
químico de plagas. Pertenece al grupo de los
organofosforados y la Organización Mundial de la
Salud lo clasifica en el grupo extremadamente
peligroso, mientras que la Comisión Intersecretarial
para el Control del Proceso y Uso de Plaguicidas,
Fertilizantes y Sustancias Tóxicas lo coloca en la
primera categoría toxicológica, como extremadamente
tóxico. (CICOPLAFEST, 2004) El MeP tiene una vida
media en solución acuosa de 175 días a pH 1-5 y
20°C, es estable por varios días en suspensiones
acuosas neutras. Se hidroliza rápidamente en medio
alcalino. (IPCS, 1993). Se ha detectado MeP en
concentraciones hasta de 0.9376 ng/ml en muestras de
agua y sedimentos de drenes de la Cuenca de
Lechuguilla-Ohuira-Navachiste, Sinaloa, México
El tratamiento Electrofenton es un proceso de
oxidación recientemente desarrollado a partir de la
reacción de Fenton, que ha resultado efectivo para
degradar compuestos alifáticos y aromáticos clorados,
PCBs, nitroaromáticos, colorantes azo, clorobenceno,
PCP, fenoles, fenoles clorados, octacloro-p-dioxina y
formaldehído. (Bigda,1995). Corresponde a una de la
técnicas de oxidación avanzada usadas para degradar
la materia orgánica en muestras de agua contaminada,
por la formación in situ del reactivo de Fenton
(Fe2+/H2O2), generado en una celda electrolítica
(Figura 2) en el ánodo de hierro mediante la adición de
peróxido de hidrógeno, los radicales hidroxilo
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MEMORIAS EN EXTENSO VI CONGRESO INTERNACIONAL Y XII NACIONAL DE CIENCIAS AMBIENTALES
formados durante la reacción son los agentes oxidantes
responsables de la degradación.
Figura 2. Celda electrolítica de Hierro. El sistema propuesto
en el presente trabajo emplea una celda electroquímica con
electrodos de hierro (ánodo y cátodo). El ánodo constituye el
electrodo de sacrificio que provee de hierro a la solución y el
cátodo funciona como un electrodo inerte para la reducción
del agua.
El objetivo del presente trabajo es evaluar las
condiciones óptimas del tratamiento por electrofenton
para la degradación del metil paratión en solución
acuosa.
METODOLOGÍA.
Reactivos., Material y Equipos
Metil paratión reactivo comercial Foley 50CE,
Fabricado por Dragon como insecticida agrícola
concentrado emulsionable. Hidróxido de Sodio
(NaOH). Técnica Química Reactivo analítico. Sulfato
de Sodio Anhidro, Polvo. J. T. Baker. Ácido Fosfórico
(H3PO4) 85%, Merck. Peróxido de Hidrógeno (H2O2)
30%, J. T. Baker. Celda electrolítica con electrodos de
hierro (ánodo y cátodo). 13 placas, 1L de capacidad.
Potenciómetro
Conductronic
Modelo
pH15.
Espectrofotómetro UV/Vis. Perkin Elmer, Modelo
Lambda 25.
Figura 4. Curva de calibración de metil paratión por el
método de hidrólisis alcalina.
Tratamiento de electrofenton
Se prepararon soluciones de metil paratión en agua
potable (10ppm) y se trataron con la celda durante una
hora (Figura 5), usando Na2SO4 (0.01M) como
electrolito y adicionando manualmente cantidades
equimolares de H2O2. Se monitoreo el pH durante todo
el tratamiento y se mantuvo agitación constante. Se
tomaron muestras del sistema a los 2, 4, 6, 8, 10, 12,
20, 30, 40, 50 y 60 minutos. El pH de cada una de las
alícuotas tomadas se ajusto a 7.0 usando NaOH (1M).
Las muestras fueron filtradas, se hidrolizaron con
NaOH (1M) y se les determino la absorbancia a
400nm.
Determinación de Metil Paratión
Método espectrofotométrico indirecto, midiendo la
cantidad de p-nitrofenol como resultado de la
hidrólisis del metil paratión en condiciones alcalinas
(Figura 3).
Figura 5. Montaje del Sistema
Se evaluaron distintas condiciones de pH (2 y 4) y
corriente (500mA y 1000mA) en un diseño factorial
22, en función a la remoción de metil paratión.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Figura 3. Hidrólisis del Metil Paratión en medio alcalino
(Wilmes,1987).
Inicialmente se realizo una caracterización
espectrofotométrica de la hidrólisis del metil paratión
a p-nitrofenol. Se preparo una solución de metil
paratión 10ppm en NaOH 1M y se obtuvo la
absorbancia a 400nm a diferentes tiempos. Debido a
que la reacción tarda más de 30 minutos en
estabilizarse se eligió 3 minutos como el tiempo
estándar para realizar las lecturas y se preparo una
curva de calibración de metil paratión con
concentraciones desde 0.5-14.5ppm. (Figura 4)
En la figura 6 se muestran los espectros de absorción
del MeP durante el tratamiento de electrofenton. Se
observa que a medida que aumenta el tiempo de
tratamiento disminuye la concentración de MeP como
p-nitrofenol. Además se hace presente la formación un
compuesto no identificado con una banda de absorción
a los 232nm cuya absorbancia disminuye con respecto
al tiempo, por lo que se intuye que dicho compuesto
también es degradado por el tratamiento aplicado.
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Figura 6. Espectros uv-vis del tratamiento electrofenton
Todos los tratamientos evaluados consiguen una
remoción de metil paratión mayor al 90% después del
minuto 60, y presentan una cinética de tipo
biexponencial, con una fase de degradación rápida
(durante los primeros 12 minutos), seguida de una
degradación lenta (Tabla1).
Tabla 1. Porcentaje de remoción de metil paratión.
Tiempo
pH 2,
pH 2,
pH 4,
pH 4,
(min)
0.5 A
1.0 A
0.5 A
1.0 A
0
0.00
0.00
0.00
0.00
2
10.10
42.96
15.75
39.57
4
32.44
58.96
39.72
62.70
6
49.07
65.31
51.47
75.42
8
58.04
71 .90
62.85
81.43
10
64.94
74.71
69.53
85.09
12*
67.85
78.53
72.09
86.84
20
74.25
88.42
87.92
87.70
30
79.61
92.90
91.55
88.00
40
83.05
89.16
92.05
91.16
50
88.83
86.32
91.63
92.71
60
90.72
90.90
92.51
90.54
*Condiciones de remoción al finalizar la cinética rápida al
minuto 12 de tratamiento
Los cuatro tratamientos evaluados consiguen al
minuto 12 una remoción mayor a la alcanzada por
bacterias (2 días), a la hidrólisis en el medio ambiente
bajo condiciones normales (50% en 175 días) o
incluso a la fotolisis por radiación ultravioleta (40h).
El mejor tratamiento basado en la remoción de metil
paratión al finalizar la cinética rápida se consiguió a
pH 4 y 1000mA de corriente aplicada. (Figura 7)
Figura 7. Gráfico de concentración de MeP en función del
tiempo de tratamiento de electrofenton, se presentan solo los
tratamientos con mayor y menor eficiencia de los cuatro
evaluados.
CONCLUSIONES
El metilparatión, es susceptible a la degradación por
electrofenton.
Las condiciones óptimas de tratamiento obtenidas
corresponden a pH 4 y 1000mA (86.84% de remoción
de metil paratión al minuto 12).
El porcentaje de remoción alcanzado por el
tratamiento electrofenton, supera a los métodos
convencionales de tratamiento de plaguicidas y a la
degradación ambiental de los mismos..
La eficiencia del tratamiento muestra mayor
sensibilidad a los cambios de intensidad de corriente
que a los cambios de pH, debido a que la cantidad de
radicales hidroxilo formados dependen directamente
de la concentración de H2O2 adicionado y éste a su vez
de la intensidad de corriente aplicada al sistema.
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