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Calidad del agua

La desinfección solar tradicional conocida comoSODIS (por los vocablos en inglés solar disin-fection), consiste en exponer botellas trans-

parentes con agua al sol durante al menos 12 h. ElIMTA ha trabajado en el mejoramiento de esta tec-nología, diseñando y probando un concentrador dela radiación ultravioleta que permite reducir el tiem-po de exposición para la eliminación de organismospatógenos a 4 h de exposición, aproximadamente.Este sistema se ha denominado SODIS modificado.No obstante, se ha observado el recrecimiento decolonias microbianas 24 h después de haber aplica-do tanto el método SODIS tradicional como el mo-dificado. Para reducir el tiempo de exposición y evi-tar el recrecimiento de microorganismos, el IMTA hadesarrollado un material consistente en anillos devidrio en los cuales, por medio de la depositación seadsorbe dióxido de titanio. Este material, reutiliza-ble por largos periodos, de fácil aplicación y manejo,y sin efectos nocivos, se ha utilizado con excelentesresultados. La presencia de anillos de vidrio con

dióxido de titanio produce una fotocatálisis hetero-génea que permite reducir el tiempo de exposicióna 15 min en días nublados, además de evitar el re-crecimiento de colonias bacterianas. Los resultadosmuestran la viabilidad de este tipo de tratamientocomo una metodología efectiva y práctica de desin-fección a nivel casero, incluso en zonas con bajainsolación.

En el laboratorio de microbiología del IMTA seimplementó el método de identificación de bacteriaspor medio del ADN, con la ventaja de que detecta,además de bacterias comunes en el medio, bacte-rias latentes, anaerobias o de difícil reproducción.Esta técnica inicia con la extracción de materialgenético de la célula, el cual es amplificado en elsegmento 16S, por medio del método de reacciónen cadena de la polimerasa (PCR, por sus siglas eninglés). Mediante enzimas, el gen 16S es cortadoen subsegmentos que son separados por diferen-cias en el peso molecular. Las secuencias 16S se ad-hieren a fragmentos proteicos y se introducen enbacterias modificadas para que sinteticen los frag-mentos de ADN, también llamados clonas, utiliza-dos para la identificación de las bacterias de proce-dencia. La identificación de las bacterias se realizacon base en la determinación de los componentes ysu secuencia en la cadena de ADN adherido, ine-quívocos para cada bacteria en particular. Al aplicarla técnica en agua residual de la industria petroquí-mica, se reconocieron varias familias bacterianascomo Escherichia coli y diversas proteobacterias,entre las que destaca Thauera spp. Los resultadosde este análisis se complementaron con los obteni-dos por técnicas tradicionales de identificación bac-teriana, en las que se efectuaron el aislamiento,selección e identificación de bacterias cultivables

COMPARACIÓN DEL TIEMPO REQUERIDO PARA LA REMOCIÓN DE COLIFORMES TOTALES POR DESINFECCIÓN SOLAR

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aclimatadas a la degradación de compuestos orgá-nicos presentes en el agua residual. Los microor-ganismos se sometieron a un proceso de selecciónnatural a través de fuentes de carbono orgánicoaromáticos y volátiles. De esta manera se aislarongéneros como Aeromonas hydrophila, Pseudomo-nas fluorescens putida, Enterobacter cloacae, Pseu-domona aeruginosa y Escherichia coli. De los gé-neros aislados se pretende obtener una mezclade microorganismos con capacidad degradadora deefluentes provenientes de la industria petroquímica.

Hidrobiología y evaluación ambiental

A petición de la SGT de la CNA se realizó el estudiode la contaminación difusa en la cuenca baja del ríoLerma. Se analizaron las aportaciones totales de fós-foro y nitrógeno en las subcuencas Corrales, Cha-pala, Duero, Zula, Yurécuaro, Turbio y Angulo. Delos resultados obtenidos se desprende que, en total,la cuenca baja genera anualmente 7,871 t de nitró-geno y 1,874 t de fósforo. La contribución de ni-trógeno por las fuentes puntuales es del 72.8% yde las difusas del 27.2%. En lo que respecta al fós-foro las fuentes puntuales aportan el 81.6% y lasdifusas el 18.4%. La mayor aportación de estos nu-trientes proviene de la subcuenca Corrales que ge-nera el 54.3% de nitrógeno y el 59% de fósforo,mientras que la subcuenca Angulo es la que menosaporta con 4.1 y 3.4% de nitrógeno y fósforo, res-pectivamente. Estos resultados indican que si se con-

trolan las fuentes de contaminación puntual de lasubcuenca Corrales, la calidad del agua del río Ler-ma presentaría una importante recuperación y sedisminuiría considerablemente la aportación de nu-trientes al lago de Chapala.

La Comisión Estatal de Aguas de Querétaro so-licitó al IMTA la propuesta de alternativas para me-didas de compensación en el área afectable por laposible construcción de la presa Extóraz, como par-te los estudios complementarios para la manifesta-ción de impacto ambiental correspondiente. En estesentido, tomando en cuenta los servicios ambienta-les que el área brinda a la zona, tales como la cap-tura de carbono, la producción de agua limpia y laconservación de la biodiversidad, se plantean dosalternativas de creación de una nueva área naturalprotegida para la zona de estudio. La primera con-siste en anexar una superficie de 7,255 ha al Pro-grama de Manejo de la Reserva de Biosfera de Sie-rra Gorda. Esta propuesta se basa en proporcionaruna región apta de compensación a la zona núcleoCañón de Moctezuma de la reserva, que cuenta conla presencia de las especies: Penelope purpurascens(ajol), Puma concolor (puma), Leopardus wiedii (ti-grillo) y Leopardus yagouaroundi (leoncillo). La se-gunda alternativa tiene dos vertientes: la primera,que consiste en establecer un área natural protegi-da estatal con superficie de 13,979 ha, para que lasubcuenca del Extóraz siga prestando los serviciosambientales relacionados con la infiltración y la pro-ducción de agua limpia, así como la de retención desuelos para evitar el aporte de sedimentos tanto alrío Extóraz, como a la presa. La segunda vertienteconsidera los servicios ambientales de la conser-vación de la biodiversidad relacionados con Pinuspinceana (piñón), especie endémica del país. Estaalternativa plantea la asignación de una superficieestimada de 8,251 ha al área natural protegida es-tatal. La selección final de la estrategia de mitiga-ción estará a cargo del gobierno del estado. En estemismo proyecto se analizó también la posibilidadde crear un fideicomiso para el pago de serviciosambientales por recaudación de los consumidoresdel agua de la presa, mismo que serviría para el fi-nanciamiento de proyectos de protección de la bio-diversidad, conservación de la cuenca y mejora-miento de la calidad del agua.

BACTERIAS AISLADAS PROVENIENTES DE AGUA RESIDUAL DE LA INDUSTRIA

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En coordinación con la Dirección General de Sa-nidad Vegetal de la Sagarpa, se elaboró una guíanormativa para regular la introducción, cultivo, trans-porte, venta o cualquier otro uso de las malezasacuáticas en México, la cual se encuentra en revi-sión para su posible aceptación como norma mexi-cana. Además, mediante pruebas de toxicidad ygenotoxicidad se demostró que los micoherbicidaspara el control de malezas acuáticas no presentanefectos tóxicos agudos o crónicos.

A solicitud de la CFE, se llevó a cabo el Dictamende Factibilidad Ambiental para el proyecto de lapresa La Parota, Gro. Para la integración del dicta-men se revisaron los estudios técnicos y se realizó laevaluación ambiental, además de participar activa-mente en reuniones públicas con los afectados. Conbase en el estudio realizado, se concluyó que el pro-yecto hidroeléctrico es ambientalmente factible.

Como parte de las acciones que el IMTA desa-rrolla en Morelos, se han iniciado trabajos con el finde establecer las bases de un programa de sanea-

miento en la cuenca del río Apatlaco. Se observóque existen dos tramos críticos sobre el río: el pri-mero que comprende la zona metropolitana deCuernavaca, que durante el estiaje aporta una car-ga contaminante de 38.6 t/día de DBO5 y el segun-do, localizado entre las confluencias del río Apatla-co con el arroyo Poza Honda y del mismo río con elrío Yautepec, que aporta 198 t/día de DBO5. Por loque respecta a las fuentes puntuales de contami-nación, de acuerdo con los registros de la CNA,existen 46 descargas municipales directas y 88 indi-rectas, así como cuatro industriales directas y 15 in-directas. Los principales contaminantes que se de-tectaron en los tramos urbanos del río son de origenorgánico. En Acatlipa por ejemplo, el nitrógeno to-tal y el fósforo alcanzan concentraciones de 8 mg/ly 2 mg/l, respectivamente. En la zona agrícola sedetectó la presencia de pesticidas como la atrazina,el carbofurán y el 2-4 D. Una solución inmediataidentificada para disminuir la carga orgánica de lasdescargas municipales consiste en rehabilitar y cons-

USO DE SUELO Y VEGETACIÓN EN LA CUENCA DEL RÍO LERMA

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truir fosas sépticas y letrinas secas, con una inver-sión aproximada de $21.4 millones. Un punto críti-co para la contaminación lo representa el ingenioEmiliano Zapata, cuya descarga es de 198.3 t/díade demanda bioquímica de oxígeno.

Potabilización

Para Servicios Industriales Peñoles, S.A. de C.V., serealizó un proyecto relacionado con la desinfecciónde agua potable con plata. Los resultados de labora-torio mostraron que la desinfección con este metal,solo o en combinación con peróxido de hidrógeno,evita el recrecimiento de bacterias de importanciasanitaria y no altera las características organolépti-cas del agua. Así, el uso de este desinfectante estécnicamente factible y permite cumplir con la nor-mativa nacional e internacional en lo referente a lacalidad bacteriológica del agua para consumo hu-mano. Se evaluó el modelo sobre la cinética de ago-tamiento intrínseco de la mezcla plata-peróxido dehidrógeno y se concluyó que su desempeño no fuedel todo satisfactorio, por lo que es necesario desa-rrollar un modelo matemático que describa con ma-

yor precisión la cinética de la interacción entre lamezcla y la población bacteriana.

Con financiamiento del fondo mixto Conacyt-Gobierno del Estado de Morelos, se llevó a cabo laprimera etapa del proyecto relacionado con siste-mas para captar y potabilizar aguas pluviales parauso y consumo humano en comunidades rurales delnorte de Morelos. Se elaboró un diagnóstico con lainformación básica y poblacional obtenida del INEGIy de las visitas realizadas a 18 comunidades de laregión. Se seleccionó a Jumiltepec, municipio deOcuituco, para la aplicación domiciliaria, y a VillaNicolás Zapata, municipio de Totolapan, para la co-lectiva. El sistema domiciliario utilizará la azotea dela iglesia y las canalizaciones existentes para captary conducir el agua que se tratará, posteriormente,mediante un filtro lento de arena y se enviará a undepósito revestido de una geomembrana. Para elsistema colectivo se diseñó, desarrolló y evaluó, anivel piloto, un sistema de tratamiento de filtraciónen múltiples etapas para tratar el agua de los depó-sitos de Villa Nicolás Zapata. Las eficiencias de remo-ción de color y turbiedad fueron mayores al 95%,generando agua apta para uso y consumo humano.La planta definitiva que se construirá en 2005 se

RÍO EXTÓRAZ, QUERÉTARO

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diseñó para tratar 0.17 l/s, equivalente a una dota-ción de cincuenta litros por habitante por día.

La empresa Productos Agrícolas AMEX, S. deR. L. de C.V., con sede en Chiapas, solicitó al IMTAel diseño de un sistema de tratamiento para que elagua del pozo concesionado satisfaga los requisitosde la NOM-127-SSA1-1994 Salud ambiental, aguapara uso y consumo humano-Límites permisiblesde calidad y tratamientos a que debe someterse elagua para su potabilización, en su modificación de2000. El líquido es utilizado para el lavado de man-go que se exporta a países que exigen que la cali-dad del agua sea potable. La caracterización del aguamostró que los contenidos de hierro (2.48 mg/l),de manganeso (0.76 mg/l) y de coliformes totales(4 NMP/100 ml) son superiores a los límites per-misibles marcados en la norma referida. Además, sedetectó la presencia de ácido sulfhídrico. Se diseñóy supervisó la construcción de una planta de trata-miento con capacidad de 4 l/s, la cual consta deaeración con charolas para control de sulfuros ypreoxidación de hierro, filtración con arena sílicapara remoción de los precipitados de hierro y adsor-ción-oxidación sobre zeolita natural recubierta conóxidos de manganeso para remoción de mangane-so. La torre de aeración se construyó con acero alcarbón, mientras que para las unidades de filtracióny de adsorción-oxidación se utilizaron filtros comer-ciales. A la salida de los filtros de arena se aplicacloro para regenerar la capacidad de adsorción de lazeolita recubierta, desinfectar el agua y mantenerun efecto residual a la salida. La planta, además de

eliminar el olor del agua, opera actualmente coneficiencias de remoción promedio del 98% paramanganeso, del 97.4% para hierro y del 100%para coliformes totales.

A solicitud de la Comisión Estatal de Aguas deQuerétaro, se definió el proceso de tratamientopara una planta potabilizadora con capacidad de2.5 m

3/s que abastecería a Querétaro, Cadereyta,

Bernal, Ezequiel Montes y Colón, Qro., con aguacaptada en la presa Extóraz. Para caracterizar elagua se recopilaron datos históricos de su calidaden el río Extóraz en el sitio proyectado para la ubi-cación de la cortina y en el sitio Bucareli, correspon-diente al de la obra de toma. Con respecto a losparámetros: color, turbiedad, nitratos, arsénico, plo-mo, mercurio y coliformes fecales y totales, éstosrebasan los límites máximos permisibles especifica-dos en la NOM 127-SSA1-1994. Las pruebas detratabilidad, a escala de laboratorio y piloto, permi-tieron determinar los reactivos a utilizar, sus dosisóptimas y los parámetros operacionales de la mez-cla rápida y la floculación, para la que los mejoresresultados se obtuvieron con sulfato de aluminio yun polímero catiónico. El agua tratada cumplió contodos los requisitos de potabilidad de la norma dereferencia. Además, se determinaron las caracterís-ticas de sedimentabilidad, espesamiento y deshidra-tación de los lodos, y se aplicó el protocolo CRETIB,resultando negativas todas las pruebas. Por lo tan-to, el lodo no es un residuo peligroso y podrá serdispuesto sin riesgo en rellenos sanitarios. El diseñofinal propuesto en el tren de tratamiento consta decuatro módulos, cada uno de 625 l/s de capacidadcon los componentes siguientes: mezcla rápida hi-dráulica en canaleta Parshall, floculador hidráulicohorizontal de tres cámaras, sedimentador de altatasa, filtros duales rápidos de arena y antracita, prey pos-cloración, y reducción de volumen de los lo-dos por espesamiento hidráulico y deshidrataciónen filtros prensa para su disposición final en rellenosanitario.

El IMTA llevó a cabo la segunda etapa de un es-tudio relacionado con los efectos que pudiera tenerel volumen de agua almacenado en el lago de Cha-pala, sobre la salud de los habitantes de la zona. Elproyecto incluyó muestreos y análisis de agua y se-dimentos, así como estudios sobre la propia pobla-

PLANTA DE REMOCIÓN Y MANGANESO EN LA EMPRESA PRODUCTOS AGRÍCOLAS AMEX, S. DE R.L. DE C.V., CHIAPAS

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ción. Los resultados mostraron que el volumen deagua almacenado tiene influencia en la concentra-ción de arsénico, mercurio y plomo en la columnade agua, así como en el riesgo de exposición a estoscontaminantes.

El abastecimiento de agua potable en comuni-dades rurales en donde existe escasez o no hay in-fraestructura de suministro es un problema cadavez más grave. Una alternativa para solucionar esteproblema, sobre todo en poblaciones cercanas ala costa, es la desalación de agua de mar. Si bien latecnología para desalar agua está bien desarrollada,los costos de la energía necesaria para el procesoson muy altos. En este sentido el IMTA ha estable-cido una línea de trabajo para desalar agua utilizan-do fuentes no convencionales de energía. En unaprimera etapa se adaptó un sistema utilizando ener-gía solar para una dotación de 10 l/hab/día. Paraeste efecto se diseñaron y construyeron tres dispo-sitivos: un concentrador parabólico que incluye undestilador solar tubular; un destilador de escaleraconvencional, que funcionó como testigo, y un des-tilador tubular solar solo, todos fabricados en acríli-co comercial. La mayor producción se obtuvo en elreactor de escalera, sin embargo, el reactor más efi-ciente fue el destilador tubular solar alcanzando va-lores de 0.96 l/m

2/hora. Este valor se alcanzó con la

ayuda de un calentador solar para precalentamien-to. Con este sistema, para obtener 10 l/hab/día, se-ría necesario construir una batería de 36 reactorescon un costo aproximado de $55,000, incluyendoel calentador solar. Este costo se considera demasia-do alto para su aplicación en comunidades rurales,

por lo que es necesario evaluar tanto técnica comoeconómicamente otros materiales como PET, PVC yvidrio, para disminuir costos.

Tratamiento de aguas residuales

Como parte del Programa para la RecuperaciónAmbiental de la Cuenca del Lago de Pátzcuaro, sehan desarrollado varios proyectos para el sanea-miento del lago utilizando la tecnología de hume-dales artificiales. Entre éstos destaca el diseño einstalación, durante 2004, de un humedal de 1l/sen la localidad de Cucuchucho, municipio de Tzin-tzuntzan, Mich., para el tratamiento de las aguasresiduales generadas por alrededor de novecientoshabitantes. En este proyecto se realizaron estudiosde topografía, de mecánica de suelos y de calidaddel agua, así como labores de instalación y puestaen marcha. Las primeras evaluaciones del sistemapresentan resultados muy satisfactorios, ya que seobtiene el 99% de remoción de DBO total, el 93%de nitrógeno total y el 85% de fósforo total. Dadoque el sistema cuenta con una laguna de madura-ción como mecanismo de desinfección natural, losniveles de coliformes fecales descienden notable-mente, lo que permite cumplir con los requisitos dela NOM-001-SEMARNAT-1996 Que establece loslímites máximos de contaminantes en las descargasde aguas residuales en aguas y bienes nacionales,en el rubro de uso para riego agrícola. El efluentetratado, aun al ser descargado directamente al lago,no tiene efectos negativos ya que se han eliminadolos nutrientes que favorecen la eutroficación.

Se realizó la primera etapa de la evaluación demicroorganismos efectivos sobre la eficiencia de de-gradación de contaminantes recalcitrantes en aguasresiduales industriales. Con este propósito se selec-cionaron aguas residuales de un efluente con com-puestos petroquímicos difíciles de degradar, de lasque se obtuvo el licor mezclado del sistema que tra-ta estos desechos. Además, para la alimentación dela biomasa de este licor se eligieron descargas de lamisma petroquímica que contienen compuestos or-gánicos aromáticos, tales como: benceno, tolueno,p-xileno, naftaleno, fenol y otros compuestos orgá-nicos volátiles y semivolátiles. En el licor mezclado

PRUEBAS DE TRATABILIDAD DEL AGUA DEL RÍO EXTÓRAZ

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procedente de la petroquímica se identificaron lassiguientes bacterias cultivables: Aeromonas hydro-phila, Pseudomonas fluorescens putida, Pseu-domonas aeruginosa, Citobacter freundi y Pantoeaspp. El licor mezclado se adaptó en reactores aero-bios de biomasa suspendida y de biomasa fija, conregímenes de operación aerobio y anaerobio, loscuales se alimentaron con mezclas de las aguas dedescarga de la petroquímica. El análisis del influentey el efluente, después de cuatro meses de adapta-ción, indicó que en el reactor de biomasa suspendi-da, el benceno y el naftaleno se degradan al 100%,mientras que el tolueno y el p-xileno sólo lo ha-cen en un 47 y un 80%, respectivamente. En cam-bio, en los dos tipos de reactores de biomasa fija sedegrada al 100% también el p-xileno. Al final delperiodo de aclimatación, se utilizó el licor mezcladodel reactor de biomasa suspendida para identificarlas bacterias que sobrevivieron. Sólo dos génerosadaptados a la presión selectiva fueron identifica-

dos: Aeromonas hydrophila y Pseudomonas fluo-rescens putida, las cuales son reportadas en la lite-ratura como degradadoras de hidrocarburos.

REACTORES DE BIOMASA FIJA Y BIOMASA SUSPENDIDA ALIMENTADOS CON AGUA RESIDUAL DE UNA PETROQUÍMICA

ESQUEMA DEL HUMEDAL DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN CUCUCHUCHO, TZINTZUNTZAN, MICHOACÁN