HUMEDALES ARTIFICIALES COMO UN METODO VIABLE PARA EL TRATAMIENTO DE DRENES AGRICOLAS

En el presente trabajo presenta las concentraciones de contaminantes y nutrientes provenientes de drenes agrícolas que son descargados en humedales y bahías de Sonora, teniendo en cuenta que en su recorrido de los drenes, estos son receptores de drenajes urbanos y de sustancias químicas toxicas.

Las investigaciones se realizaron en el valle agrícola de Mexicali con 60 puntos de muestreo, en el valle del Yaqui con 30 puntos de colecta. Se ha estudiado los contaminantes en los ecosistemas costeros, principalmente en el alto Golfo de California y Sur de sonora tomando como muestras algún tipo de matriz (agua, sedimento o biota)

El sistema de tratamiento de agua que se pretende utilizar ,sujeto a estos problemas de contaminación, es del humedal artificial con flujo superficial cuyos mecanismos que predominan son la sedimentación de sólidos suspendidos totales, metales, fosforo, nitrógeno en raíces y tallos de las plantas emergentes y la materia flotante es atrapa y absorbida en las raíces de las plantas flotantes.

ALTO GOLFO DE CALIFORNIA Y DELTA DEL RIO COLORADO:

Se encuentran presentes humedales como Ciénaga de Santa Clara que recibe drenaje agrícola sub superficial de Yuma y que cuenta con una superficie de 20 000ha, las cuales de las 4500ha están cubiertas por tule y otros humedales como el complejo del Rio Hardy que recibe drenes del valle de Mexicali, y tiene una vegetación dominante de pino salado, especie invasiva, además de mezquites y carrizo. En total el delta del Rio Colorado cuenta con 60 000ha de humedales y corredores riparios. Se localizaron un total de 40 descargas agrícolas y urbanas hacia los diferentes humedales del rio colorado.

En relación a la Ciénaga de Santa Clara las concentraciones de metales (Cadmio, Cobre, Plomo, Selenio, Arsénico) presentaron concentraciones bajas de los límites establecidos :cadmio < 0.1, plomo < 0.2 , cobre < 4.00, arsénico < 0.1ppm, con excepción del Hg que en el agua; entra 11ppm y en la zona interior 3ppm; en sedimento, entra 0.4ppm y en el interior 0.2ppm.Las concentraciones de metales fueron menores a los registrados en el rio Hardy, donde concentración de metales no exceden la NOM -001-ECOL -1996, para descarga a bienes nacionales en agua y sedimento, pero los niveles de plomo y arsénico estuvieron por encima de lo recomendado en la NOM -027-SSA para productos de la pesca.

En coliformes fecales (E. coli), el ecosistema mas afectado es el Rio Hardy con concentraciones de 900 NMP por 100ml en comparación de concentraciones en la Cienaga, con lo cual también exceden la NOM-003-ECOL-1997 de 240 NMP por 100ml.

En relación a la concentración de plaguicidas organoclorados menor 10ug/l, organofosforados menor 10ug/l, piretroides menor 0.05mg/l y PCBs menor 0.01mg/l en la Ciénaga de Santa Clara no mostraron concentraciones por encima de los límites recomendados en ninguna matriz (agua, sedimento, biota) a diferencia del rio Hardy que se encontraron en concentraciones altas de compuestos organoclorados como DDE (sedimento, peces, agua) y endosulfan (sedimento, peces); excediendo los limites.

Con respecto a los nutrientes en la Ciénaga Santa Clara no se presento ningún problema en las normas establecidas, por los niveles de nitratos de la entrada es diferente a la zona de vegetación, pues presenta una disminución a un valor de 2.7mg/l, en el amonio a 0.5mg/l, y de fosfatos a 0.3mg/l, en una mayor proporción de nutrientes se encuentra en el Rio Hardy, pero tampoco lo exceden.

El humedal como es el caso de Ciénaga de Santa Clara permite obtener niveles bajos de contaminantes con respecto al resto de humedales presentes en el delta, debido a la alta densidad de vegetación emergente en sus lagunas.

SUR DE SONORA:

El desarrollo agrícola y acuícola ha modificado un 70% de zonas rurales de humedales y el restante esta amenazado por factores como destrucción de hábitat, eutrofización y contaminación. Se localizaron un total de 28 descargas hacia cuerpos de agua.

Se analizaron metales (Cadmio, Cobre, Plomo, Selenio, Arsénico, Mercurio) encontrándose que ninguna de las muestras excedieron la NOM-001-ECOL -1997: cadmio < 0.1, plomo < 0.2, mercurio < 0.01, cobre < 4.00, cianuro < 2.00, níquel < 2.00 y zinc < 10ppm en agua, y en el caso de sedimento y organismos el mercurio excedió las normas oficiales (0.01ppm).

En plaguicidas organoclorados (DDT, DDE) se encontraron en cangrejos fuera de lo permitido (10ug/l), pero el resto de muestras en (agua, sedimento y organismos) de los demás esteros se encontraron concentraciones muy bajas, inferiores a los límites.

Con respecto a los coliformes fecales las concentraciones fueron de 92 000 NMP a la entrada del estero lo cual excede la norma NOM-001-ECOL-1996 y dentro del estero las concentraciones fueron de 3500 NMP de E.coli, lo cual es mucho mayor a los 200 NMP por 100ml recomendado por la U.S.EPA.

En los nutrientes, las altas concentraciones de nitrógeno total estuvo por encima de lo estimado por NOM-001-ECOL-1996 y los niveles de fosfatos estuvieron por encima de 0.1mg/l que recomienda la U.S.EPA.

La calidad del agua que llega a los esteros del sur de Sonora es baja debido a concentraciones altas de nutrientes y coliformes que llegan a afectar a ecosistemas receptores de este lugar.

Los drenes agrícolas de Sonora al no tener un tratamiento previo y ser descargados en las costas del Golfo de California constituye un problema para la población y el medio ambiente, por esto motivo se establece como una opción viable el uso de humedales artificiales para el tratamiento de los drenes agrícolas, debido a que ha sido demostrado ser eficiente en la remoción de nutrientes y contaminantes

INFORMACION COMPLEMENTARIA:

HUMEDAL:

El humedal artificial con flujo superficial es un sistema de tratamiento de agua que consiste en estanques poco profundos (preferentemente menores a 1m) o canales, cubierta con una vegetación emergente (tule, carrizo, junco) y plantas flotantes (lentejilla), además cuenta con un medio poroso inerte como roca, grava o arena; donde el sistema dependen de procesos microbiológicos y físicos naturales para tratar el agua residual. Se inicia con un tratamiento primario por medio de lagunas de sedimentación al agua de drenaje crudo, este efluente es el que se dirige a un humedal artificial para tratamiento secundario, se genera un efluente el cual se puede desinfectar por medio de cloro para obtener una descarga final (Figura 1)

FIGURA 1: Diagrama de Flujo de un humedal artificial

Los componentes de un humedal artificial con sistema de flujo superficial son: entrada de la laguna a la zona 1 completamente cubierta de vegetación emergente y plantas flotantes, la altura es menor a 0.75 m y son condiciones anaeróbicas; posteriormente el agua pasa a una zona 2, en donde hay superficie abierta de agua con condiciones aeróbicas una profundidad mayor a 1.2 m y con crecimiento de plantas sumergidas. Finalmente el agua pasa a la zona 3, completamente cubierta de vegetación con condiciones anóxicas y profundidad menor a 0.75 m, y el agua sale hacia el área de desinfección (Figura 2)

FIGURA 2: Sistema de flujo superficial de un humedal artificial

El proceso de remoción en la zona 1 es debido a floculación, sedimentación, adsorción y reacciones anaerobias. Posteriormente en la zona 2 óxica se lleva a cabo la oxidación del DBO, la nitrificación de amoniaco a nitratos, la generación de oxígeno por las plantas sumergidas en la zona del fondo de la laguna llevando transformaciones aeróbicas biológicas, también se da la mortalidad de patógenos por luz solar. Posteriormente en la zona 3 se pueden dar procesos de desnitrificación, en donde los nitratos generados en la zona óxica se transforma en nitrógeno volátil, y se vuelven a llevar a cabo procesos anaeróbicos con la materia orgánica e inorgánica restante (Figura 3).

FIGURA 3: Mecanismos de depuración predominantes en el humedal

Hay ciertas consideraciones que se tiene que tener presente para este ecosistema:

Las plantas invasivas pueden ser un problema por lo que hay que tratar de utilizar plantas nativas o plantas que generalmente se encuentren en esa zona, no importar plantas de otros sitios que puedan causar daño en los mismos drenes.

Otro problema es la generación de mosquitos y sus enfermedades como el dengue, este problema se puede combatir con la presencia de pez mosquito, y con uso de larvicida como el Bacillus sphaericus (baja toxicidad).

Es peligroso que la población use estos humedales para recreación o pesca, ya que no son lagunas naturales, son plantas de tratamiento y la presencia de la gente debe estar restringida a las lagunas finales para evitar problemas de salud.

NOM- 001 – ECOL – 1996: Establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales

NOM - 003 – ECOL – 1997: Establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales tratadas que se reúsen en servicio publico

NOM – 027 - SSA1 - 1993: Bienes y Servicios. Productos de la pesca. Pescados fresco-refrigerados y congelados. Especificaciones sanitarias.

CATALOGO DE PLAGUCIDAS PUBLICADO EN EL DIARIO OFICIAL DE LA FEDERACION DEL 3 DE ENERO DE 1991:

NOM-127-SSA1-1994: "Salud ambiental, agua para uso y consumo humano-límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización"

Límites permisibles de características bacteriológicas:

Límites permisibles de características de constituyentes químicos: