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UNIVERSIDAD ANDINA
NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ
FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA Y
AMBIENTAL
TESIS:
EFICIENCIA DEL BERRO (nasturtium officinale) PARA
LA REMOCIÓN DE NITRATOS Y FOSFATOS EN AGUAS
RESIDUALES DOMESTICAS – SAN ANTÓN 2018
PRESENTADA POR:
Bach. RODRIGO DEZA TURPO
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO SANITARIO Y AMBIENTAL
JULIACA – PERU
2019
II
DEDICATORIA
Dedico al esfuerzo de mis queridos padres Jesús
y Marcelina, ya que sin su infinito apoyo no
habría alcanzado mis objetivos profesionales, a
mi hermano Lishner y a mi pareja Rosa
Carolina, por brindarme sus ilustrados consejos
en la toma de decisiones estables, en todas las
etapas de mi vida.
III
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a dios por darme la vida, la sabiduría para terminar mi carrera profesional y la
paciencia para poder realizar el presente trabajo de investigación. También a mi primera casa
de estudios UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELAZQUES, por darme la
oportunidad a formarme como ingeniero.
Agradezco a mi papá Jesús Deza Mamani, a mi madre Marcelina Turpo Quispe, a mi
hermano, a mi esposa Rosa Carolina Quiro Apaza y a toda mi familia por soportar mis
alejamientos mientras me ocupaba en la tesis, mis amanecidas por dedicarme a escribir la
misma y por brindarme su apoyo incondicional en cada momento de esta etapa de mi vida.
A la terna de jurados Dr. Ing. Cesar Guillermo CAMARGO NAJAR, Msc. Ing. Jesús
Esteban CASTILLO MACHACA, Ing. James Hugo MAMANI PAYE, por sus
recomendaciones y contribuciones a fin de precisar mejor las ideas y presentar un mejor
trabajo.
A todos mis amigos que de una u otra manera aportaron consejos para realizar el presente
trabajo de investigación.
IV
Contenido
I. ASPECTOS GENERALES..................................................................................1
1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ...............................................................1
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...........................................................1
1.2.1. PROBLEMA GENERAL...........................................................................1
1.2.2. PROBLEMAS ESPECIFICOS ...................................................................1
1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION...........................................................2
1.3.1. OBJETIVO GENERAL.............................................................................2
1.3.2. OBJETIVO ESPECIFICO..........................................................................2
1.4. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO....................................................................2
1.5. LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN.....................................................3
1.6. HIPOTESIS ...................................................................................................4
1.6.1. HIPOTESIS GENERAL: ...........................................................................4
1.6.2. HIPOTESISI ESPECÍFICAS:.....................................................................4
1.7. VARIABLES .................................................................................................4
1.7.1. DEFINICIÓN CONCEPTUAL DE LA VARIABLE .....................................4
1.7.2. DEFINICIÓN OPERACIONAL DE LA VARIABLE ...................................4
1.7.3. OPERACIONALIZACION DE VARIABLES..............................................5
1.7.4. VARIABLE DEPENDIENTE: ...................................................................5
1.7.5. VARIABLE INDEPENDIENTE:................................................................5
II. MARCO TEORICO..............................................................................................6
2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION ..................................................6
2.2. MARCO TEORICO:.......................................................................................9
2.2.1. AGUA RESIDUAL DOMESTICA: ............................................................9
2.2.2. CONSTITUYENTES DEL AGUA RESIDUAL: ........................................10
2.2.3. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS: ................................................................16
2.2.4. REMOCIÓN DE NUTRIENTES: .............................................................20
2.2.5. PORCENTAJE DE REMOCIÓN:.............................................................21
2.2.6. FITORREMEDIACION: .........................................................................22
2.2.7. FITODEPURACION:..............................................................................23
2.2.8. HUMEDALES: ......................................................................................23
V
2.2.9. HUMEDALES ARTIFICIALES:..............................................................24
2.2.10. TIPOS DE HUMEDALES ARTIFICIALES:............................................25
2.2.11. MACRÓFITAS.....................................................................................27
2.2.12. BERRO (nasturtium officinale)...............................................................33
III. PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO DE INVESTIGACIÓN............................34
3.1. TIPO Y NIVEL DE LA INVESTIGACIÓN.....................................................34
3.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACION...............................................................34
3.3. POBLACIÓN...............................................................................................34
3.4. MUESTRA ..................................................................................................35
3.1. DESCRIPCIÓN DEL ÁMBITO DE LA INVESTIGACIÓN..............................35
3.1.1. ÁREA DE ESTUDIO ..............................................................................35
3.2. TÉCNICAS, FUENTES E INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIÓN PARA LA
RECOLECCIÓN DE DATOS ..............................................................................36
3.2.1. TÉCNICAS:...........................................................................................36
3.2.2. INSTRUMENTOS:.................................................................................36
3.2.3. CARACTERÍSTICAS DEL PUNTO DE MONITOREO .............................37
3.2.4. UBICACIÓN DEL PUNTO DE MUESTREO............................................37
3.2.5. REGISTRO DE DATOS DE CAMPO.......................................................38
3.2.6. RECOLECCIÓN DE DATOS EN EL CAMPO ..........................................38
3.2.7. TOMA DE MUESTRAS DE PARÁMETROS FÍSICOS Y QUÍMICOS........38
3.2.8. IDENTIFICACIÓN DE MUESTRAS DE AGUA.......................................38
3.2.9. DETERMINACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO: .......................39
3.2.10. CONSTRUCCIÓN DE LOS ESTANQUES: ............................................39
3.2.11. RECOLECCION DEL BERRO (nasturtium officinale):.............................39
3.2.12. INSTALACIÓN DE LOS SISTEMAS:....................................................40
3.2.1. BIOENSAYOS:......................................................................................40
3.3. PROCEDIMIENTOS PARA LA DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS
FÍSICOS ............................................................................................................41
3.3.1. MÉTODO DE COLORIMETRÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE
NITRATO (NO3-): ..........................................................................................41
3.3.2. MÉTODO DE COLORIMETRÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE
FOSFATOS (PO4-3):.......................................................................................42
3.4. VALIDEZ Y CONFIABILIDAD DEL INSTRUMENTO..................................43
VI
3.4.1. EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE NITRATOS Y FOSFATOS: .................43
3.4.2. PRUEBA ESTADÍSTICA DE t student .....................................................43
3.5. PLAN DE RECOLECCIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS.......................45
IV. RESULTADOS ................................................................................................46
4.1. ANÁLISIS DE AGUA RESIDUAL................................................................46
4.2. REMOCIÓN DE FOSFATOS (PO4
3-
) Y NITRATOS (NO3
-
) EN UNIDAD R1. ..47
4.3. REMOCIÓN DE FOSFATOS (PO4
3-
) Y NITRATOS (NO3
-
) EN UNIDAD R2....53
4.4. PRUEBAS ESTADÍSTICAS..........................................................................61
4.4.1. PRUEBA DE T DE STUDENT ................................................................61
V. DISCUSIÓN .....................................................................................................66
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.....................................................68
6.1. CONCLUSIONES ........................................................................................68
6.2. RECOMENDACIONES:...............................................................................69
VII. BIBLIOGRAFÍA:............................................................................................71
VIII. ANEXOS ......................................................................................................74
8.1. PANEL FOTOGRÁFICO ..............................................................................74
8.2. MATRIZ DE CONSISTENCIA......................................................................80
VII
INDICE DE FIGURAS
Figura 1: Las altas temperaturas afectan el pH de un ambiente acuático (Luevano Vargas,
2016) ....................................................................................................................12
Figura 2: fotoperiodo aprovechado por plantas acuáticas, microalgas y cianobacterias para
realizar fotosíntesis y almacenar energía....................................................................17
Figura 3: Ciclo del nitrógeno en humedales: 1.Fijación; 2.Amonificación; 3.Nitrificación;
4.Desnitrificación. (Luevano Vargas, 2016) ...............................................................18
Figura 4: a) nitrosomas, b) nitrobacter. (Luevano Vargas, 2016)...................................19
Figura 5: ciclo del fosforo en humedales: 1. descomposición de materia orgánica; 2.
mineralización; 3. fijación; 4. liberación - reducción. (Luevano Vargas, 2016)...............20
Figura 6: humedal artificial de flujo superficial. .........................................................25
Figura 7: humedal artificial de flujo sub superficial. (Fundación Ecología y Desarrollo)..27
Figura 8: Macrófita sumergida. Elodea canadensis. (Luevano Vargas, 2016)..................29
Figura 9: Macrófita emergente. Typha sp. (Luevano Vargas, 2016). .............................30
Figura 10: Macrófita flotante. Eichhornia crassipes (Luevano Vargas, 2016) .................31
Figura 11: ubicación del distrito de San Antón. ..........................................................35
VIII
INDECE DE TABLAS
Tabla 1: Operacionalización de variables.............................................................................. 5
Tabla 2: clasificación del fosforo en función del pH........................................................... 15
Tabla 3: principales funciones y beneficios económicos de los humedales........................24
Tabla 4: Beneficios y problemas asociados a las macrófitas...............................................33
Tabla 5: plan de recolección y procesamiento de datos ......................................................45
Tabla 6: resultado in situ de los parámetros físicos............................................................. 46
Tabla 7: resultados inicial de nitratos y fosfatos en el agua residual. .................................46
Tabla 8: pesos de biomasa obtenida en la unidad experimental R1. ...................................47
Tabla 9: pesos de biomasa obtenida en la unidad experimental R2. ...................................54
Tabla 10: Estadísticas de muestra única para la evaluación inicial de nitratos. ..................61
Tabla 11: Prueba de muestra única para la evaluación inicial de nitratos........................... 61
Tabla 12: Estadísticas de muestra única para la evaluación inicial de fosfatos. .................62
Tabla 13: Prueba de muestra única para la evaluación inicial de fosfatos. ......................... 62
Tabla 14: Estadísticas de muestras emparejadas para fosfatos............................................63
Tabla 15: Prueba de muestras emparejadas para fosfatos. ..................................................64
Tabla 16: Estadísticas de muestras emparejadas para nitratos. ..........................................65
Tabla 17: Prueba de muestras emparejadas para nitratos. ...................................................65
IX
INDECE DE GRAFICOS
Grafico 1: resultado de la disminución de fosfatos en la unidad experimental R1 y T.......48
Grafico 2: resultado de la disminución de nitratos en la unidad experimental R1..............49
Grafico 3: comportamiento del oxígeno disuelto en unidad experimental R1 y T..............50
Grafico 4: comportamiento de la conductividad eléctrica en unidad experimental R1 y T.51
Grafico 5: comportamiento del pH en la unidad experimental R1 y T. .............................. 52
Grafico 6: variación de la temperatura en la unidad experimental R1 y T.......................... 53
Grafico 7: resultado de la disminución de nitratos en la unidad experimental R2 y T. .....55
Grafico 8: resultado de la disminución de fosfatos en la unidad experimental R2 y T.......56
Grafico 9: Tratamiento del oxígeno disuelto en la unidad experimental R2 y T. ...............57
Grafico 10: Desarrollo de la temperatura en la unidad experimental R2 y T......................58
Grafico 11: comportamiento dela conductividad eléctrica en la unidad experimental R2 y
T...........................................................................................................................................59
Grafico 12: comportamiento del pH en la unidad experimental R2 y T. ............................ 60
X
ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS
Fotografía 1: ubicación del área de estudio.........................................................................74
Fotografía 2: recolección del nasturtium officinale en el sector de accosiri de la comunidad
campesina de cañicuto.........................................................................................................74
Fotografía 3: recolección de la muestra (agua residual municipal antes de la llegada a la
planta de tratamiento de aguas residuales............................................................................75
Fotografía 4: medicines in situ de los parámetros físicos iniciales (oxígeno disuelto,
temperatura, pH, conductividad eléctrica)...........................................................................75
Fotografía 5: instalación de estanques y llenado de las mismas con aguas residuales........76
Fotografía 6: medición de la masa del nasturtium officinale antes y después de los
bioensayos. .......................................................................................................................... 76
Fotografía 7: tres estanques de polietileno transparente, 2 con nasturtium officinale y 1 de
testigo...................................................................................................................................77
Fotografía 8: medición de los parámetros químicos (temperatura, oxígeno disuelto, pH,
conductividad eléctrica) en las unidades experimentales. ...................................................78
Fotografía 9: recolección de muestras para el análisis de nitratos y fosfatos.....................78
Fotografía 10: análisis de las muestras para la determinación de nitratos, en el laboratorio
de calidad ambiental de la escuela de ingeniería sanitaria y ambiental............................... 79
Fotografía 11: análisis de las muestras para la determinación de fosfatos, en el laboratorio
de calidad ambiental de la escuela de ingeniería sanitaria y ambiental............................... 79
XI
RESUMEN
El presente estudio tuvo como objetivo, Determinar la eficiencia del berro (nasturtium
officinale) para la remoción de nitratos y fosfatos en aguas residuales domésticas, realizado
en el distrito de san Antón, provincia de Azángaro región puno.
El problema que actualmente sufren los cuerpos de agua en la región de puno es la
eutrofización, ocasionando la perdida de oxígeno disuelto y consigo perdida de la flora y
fauna acuática.
Para lo cual se realizó un experimento consignado de tres unidades experimentales de
material plástico transparente, cuyas dimensiones son de 30 cm de profundidad, 40 cm de
ancho y 70 cm de largo, ocupando un volumen de 50 litros, las tres fueron inundadas con
aguas residuales filtradas en grava para quitar los sólidos gruesos, solo dos de estas unidades
experimentales fueron inoculados con berro y la otra se utilizó de testigo. El experimento se
ejecutó por duplicado y un testigo, evaluado diariamente durante 10 días. La cantidad de
biomasa húmeda utilizada en los experimentos fue pesada en una balanza analítica, mientras
que los fosfatos y nitratos se calcularon con un colorímetro.
El nasturtium officinale alcanzo un 69.1% y 18.7% promedio para la remoción de
fosfatos y nitratos respectivamente, por lo cual podemos indicar que esta macrófita es una
eficiente opción para la depuración de aguas residuales domésticas.
PALABRAS CLAVE: nutrientes, macrófitas, berro (nasturtium officinale), humedales
artificiales, Fito depuración.
XII
ABSTRACT
The objective of this study was to determine the efficiency of watercress (nasturtium
officinale) for the removal of nitrates and phosphates in domestic wastewater, carried out in
the district of San Antón, province of Azángaro, Puno region.
The problem that water bodies currently suffer in the region of Puno is eutrophication,
causing the loss of dissolved oxygen and resulting in the loss of aquatic flora and fauna.
For which an experiment consigned of three experimental units of transparent plastic
material was carried out, whose dimensions are 30 cm deep, 40 cm wide and 70 cm long,
occupying a volume of 50 liters, all three were flooded with sewage filtered in gravel to
remove thick solids, only two of these experimental units were inoculated with watercress
and the other was used as a control. The experiment was executed in duplicate and a witness,
evaluated daily for 10 days. The amount of wet biomass used in the experiments was
weighed on an analytical balance, while phosphates and nitrates were calculated with a
colorimeter.
Nasturtium officinale reached 69.1% and 18.7% average for the removal of phosphates and
nitrates respectively, so we can indicate that this macrophyte is an efficient option for the
purification of domestic wastewater.
KEY WORDS: nutrients, macrophytes, watercress (nasturtium officinale), artificial
wetlands, Phyto purification.
XIII
INTRODUCCIÓN
Actualmente la problemática de disponibilidad de agua en el mundo, se ha convertido
en un tema principal a resolver. El agua es un recurso precioso y de transcendental categoría
para las personas, sin embargo, la exploración de nuevas fuentes del recurso hídrico se
vuelve cada vez más limitado. La población mundial se encuentra en constante crecimiento
y la demanda de disponibilidad de agua ocurre con mayor urgencia. A pesar del
conocimiento de escasez de agua en diversos países de Asia, África y Sudamérica, el
desperdicio de agua y su desecho en el resto del mundo ha causado controversia, de modo
que se han llevado a cabo diversas investigaciones para encontrar alternativas sustentables
al tratamiento de aguas residuales con aplicaciones de biorremediación.
“El Perú hasta el 2012 descargaba 2.217.946 m3 de aguas residuales al día, a la red
de alcantarillado en Empresas Prestadoras de Servicio, de estas solo 709.743 m3 son
tratados, siendo equivalente al 32% del total de aguas residuales” (OEFA, 2014). y según el
Sistema Nacional de Información Ambiental (SINIA, 2014)”hasta el 2014 la región de puno
alcanzo un máximo de porcentaje de tratamiento de aguas residuales de menos del 48.96%,
quedando en el noveno lugar en un estudio realizado para 16 regiones del país”
Actualmente en la región de puno, el lago Titicaca es el vivo reflejo de lo que estos
compuestos ocasiona en cuerpos receptores, debido a que varios ríos desembocan en el lago
trayendo consigo altas cargas de nitratos y fosfatos que fueron acumulándose a lo largo de
su trayectoria por vertimiento de aguas residuales de varias poblaciones.
La fitorremediación es una alternativa sustentable al tratamiento de aguas residuales
y ha sido utilizada por más de 40 años en todo el mundo. Países sudamericanos, México y
el Caribe, así como en Europa, África y Asia, han desarrollo sistemas de tratamiento de aguas
residuales utilizando gran diversidad de macrófitas o en humedales artificiales.
XIV
No obstante es importante resaltar que en los últimos tiempos se ha encontrado en
los humedales artificiales con macrofitas flotantes una opción de depuración de aguas
residuales, “debido principalmente a su elevada eficiencia en la remoción de materia
orgánica, nutriente y patógena, lo que disminuye los posibles efectos adversos de los vertidos
sobre los medios receptores” (Luevano Vargas, 2016). “el tratamiento en estos, se realiza
mediante la combinación de procesos físicos, químicos y biológicos; incluyendo la
sedimentación, precipitación, adsorción a partículas del suelo, asimilación por el tejido
vegetal y transformaciones microbiológicas” (Luevano Vargas, 2016).
Con este panorama y poseyendo en recuento los favores ecológicos, y monetarios de
los humedales artificiales con macrofitas flotantes en la depuracion de aguas residuales, se
realizó el presente estudio; el cual partió del siguiente problema: ¿Cuál será la eficiencia del
berro (nasturtium officinale) para la depuración de fosfatos y nitratos de las aguas residuales
domesticas – San Antón?, Frente a ello se estableció la hipótesis donde El berro por ser una
macrófita (planta perenne, acuática o semiacuática) propia de más de 3800 msnm, será una
buena opción para el tratamiento de fosfatos y nitratos de aguas residuales domésticas.
1
I. ASPECTOS GENERALES
1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Actualmente el tratamiento de las aguas residuales en el Perú y la región de puno no
cuenta con un adecuado tratamiento de los nitritos, nitratos y fósforos. Por lo que el
vertimiento de estas aguas a los cuerpos de aguas superficiales como ríos está ocasionando
en muchos casos la eutrofización de los cuerpos receptores. El impacto que estos causan no
solo es con el medio ambiente sino también ocasiona serios daños gastrointestinales.
Actualmente en la región de puno, el lago Titicaca es el vivo reflejo de lo que estos
compuestos ocasiona en cuerpos receptores, debido a que varios ríos desembocan en el lago
trayendo consigo altas cargas de nitratos y fosfatos que fueron acumulándose a lo largo de
su trayectoria por vertimiento de aguas residuales de varias poblaciones.
La tecnología para el tratamiento de estos compuestos en la actualidad es muy cara, por
lo que esto es motivo para la investigación de nuevas especies (micrófitos) mediante
humedales artificiales, para el tratamiento de aguas residuales pre tratado.
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.2.1. PROBLEMA GENERAL
¿Cuál será la eficiencia del berro (nasturtium officinale) para la remoción de nitratos y
fosfatos en aguas residuales domesticas – 2017?
1.2.2. PROBLEMAS ESPECIFICOS
 ¿Cuáles serán las concentraciones de fosfatos, nitratos y los parámetros las aguas
residuales de la localidad de San Antón?
 ¿En cuánto tiempo se alcanzara el punto óptimo de remoción de nitratos y fosfatos?
2
 ¿Cuál será el porcentaje de remoción de nitratos por intervención del berro
(nasturtium officinale) en aguas residuales domesticas?
 ¿Cuál será el porcentaje de remoción de fosfatos por intervención del berro
(nasturtium officinale) en aguas residuales domesticas?
1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION
1.3.1. OBJETIVO GENERAL
Determinar la eficiencia del berro (nasturtium officinale) para la remoción de nitratos y
fosfatos en aguas residuales domésticas.
1.3.2. OBJETIVO ESPECIFICO
 Identificar las concentraciones de nitratos y fosfatos de las aguas residuales de la
localidad de San Antón.
 Acertar el tiempo en el que se alcanzara el punto máximo de remoción de nitratos
y fosfatos
 Determinar el porcentaje de remoción de nitratos por intervención del berro
(nasturtium officinale) en aguas residuales domésticas.
 Determinar el porcentaje de remoción fosfatos por intervención del berro (nasturtium
officinale) en aguas residuales domésticas.
1.4. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO
En la actualidad, se afrontan grandes y graves dificultades ambientales en el departamento
de puno, Perú, uno de los más importantes es la eutrofización de cuerpos de agua, que se
favorece con el vertido de aguas residuales con altos contenidos de fósforo y nitrógeno. Para
3
evitar o disminuir el proceso de eutrofización, es necesario realizar la eliminación de dichos
nutrientes del agua residual.
Otro problema que se presenta frecuentemente, es que a pesar del desarrollo y avance
tecnológico en materia de tratamiento de aguas residuales en el país, estas técnicas, en
general, no llegan a las pequeñas comunidades, debido a los altos costos de las ciencias
aplicadas y la mano de obra calificada que se requiere para poder operarlos.
Con el presente trabajo se pretende desarrollar una opción, para la depuración biológica
de nutrientes del agua residual municipal que al mismo tiempo se trate de un tratamiento
biológico, que no sea de alto costo, sencillo y fácil de operar.
En este trabajo se propone un sistema para la depuración de nutrientes de aguas residuales
municipales, que consta de 2 unidades experimentales con biomasa de nasturtium officinale
introducido estanques llenas con aguas residuales.
1.5. LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN
Las principales limitaciones del presente trabajo de investigación fueron:
 No poder encontrar la cantidad suficiente de pruebas necesarias que exigen las
formalidades para lograr la base de la investigación.
 Por realizarse el trabajo de investigación en el distrito de San Antón, el acceso a
equipos de calidad ambiental como el multiparámetro eran escasos.
 El factor económico fue otro de las limitantes, ya que el análisis de los parámetros
de fosfatos y nitratos son muy costosos.
4
1.6. HIPOTESIS
1.6.1. HIPOTESIS GENERAL:
El berro (nasturtium officinale) si es eficiente en la remoción de fosfatos y nitratos, de
aguas residuales domésticas de la localidad de San Antón.
1.6.2. HIPOTESISI ESPECÍFICAS:
 El agua residual domestica tiene una concentración de fosfatos y nitratos mayor a lo
establecido en los límites máximos permisibles y los estándares de calidad
ambiental.
 El punto óptimo de remoción de nitratos y fosfatos se alcanzara al día 7 de la
experimentación.
 El berro (nasturtium officinale) obtiene un alto grado de remoción de nitratos
presentes en el agua residual.
 El berro (nasturtium officinale) obtiene un alto grado de remoción de fosfatos
presentes en el agua residual.
1.7. VARIABLES
1.7.1. DEFINICIÓN CONCEPTUAL DE LA VARIABLE
 BIOMASA DE BERRO (nasturtium oficinale): medición del berro en unidades de
masa antes y después del tratamiento.
 EFICIENCIA DE REMOCIÓN: evaluación de los niveles de nitratos y fosfatos antes
y después del tratamiento, mediante el método colorimétrico.
1.7.2. DEFINICIÓN OPERACIONAL DE LA VARIABLE
 BIOMASA DE BERRO (nasturtium oficinale): Cantidad total de materia viva
presente en una comunidad o ecosistema.
5
 EFICIENCIA DE REMOCIÓN: capacidad del nasturtium officinale de remover los
nitratos y fosfatos del agua residual doméstica.
1.7.3. OPERACIONALIZACION DE VARIABLES
Tabla 1: Operacionalización de variables.
VARIABLE
DEFINICIÓN
CONCEPTUAL
DEFINICIÓN
OPERACIONAL
DIMENSIÓN INDICADOR UNIDAD
Biomasa de
berro
Medición del berro
en unidades de masa
antes y después del
tratamiento.
Cantidad total de
materia viva
presente en una
comunidad o
ecosistema.
biomasa
Cantidad de
berro utilizado
gramos
Cantidad de
berro
producido
Eficiencia
de
remoción
Evaluación de los
niveles de nitratos y
fosfatos antes y
después del
tratamiento,
mediante el método
colorimétrico.
Capacidad del
nasturtium
officinale de
remover los nitratos
y fosfatos del agua
residual doméstica.
nutrientes
Cantidad de
fosfatos
removidos
%.
Mg/l.
Cantidad de
nitratos
removidos
1.7.4. VARIABLE DEPENDIENTE:
Estas variables se refieren a todo aquello que pasa por modificaciones a razón de las
variables independientes, para el presente estudio las variables dependientes son:
 Eficiencia de remoción.
1.7.5. VARIABLE INDEPENDIENTE:
Estas variables se refieren a todo aquello cuya alteración genera modificaciones en las
variables dependientes, para el presente estudio las variables independientes son:
 Biomasa del berro.
6
II. MARCO TEORICO
2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION
“Propuesta metodológica para reducir la concentración de nutrientes (po43, nh4+,
no3-) en bioensayos a la intemperie con spirodela polyrhiza” (Luevano Vargas, 2016).
La lenteja acuática Spirodela polyrhiza es la especie que se utiliza en esta
investigación debido a su abundancia en la zona. Una problemática que se presenta en la
biorremediación de aguas residuales con Spirodela polyrhiza, es la escasa literatura
científica que describa a detalle las metodologías empleadas para la reducción eficiente
de las concentraciones de contaminantes. Es por ello que se realizaron una serie de
bioensayos a la intemperie con el objetivo de desarrollar una metodología propia. Los
bioensayos consistieron en evaluar la disminución de concentración de nutrientes en agua
en dos soluciones diferentes, fosfato monosódico hidratado (NaH2PO4H2O) a
concentración molar de 5.6 g/mol de fósforo y solución de urea (NH2CONH2) a
concentración molar de 58.3 g/mol de nitrógeno. Se utilizó a Spirodela polyrhiza como
agente descontaminante y se realizaron mediciones de la concentración de clorofila-a,
pH, oxígeno disuelto y temperatura. Los resultados obtenidos indican una eficiencia del
20% para la remoción de fosfatos, mientras que para nitrógeno amoniacal y nitratos no
fueron conclusivos. El crecimiento inesperado de microalgas (Clorofila-a >50 μg/L) por
radiación difusa solar, ocasionó un ambiente acuático alcalino (pH > 8.4) desfavorable
para la supervivencia de Spirodela polyrhiza. Lo anterior provocó la muerte de la lenteja
acuática y el incremento en la concentración de nitrógeno amoniacal por descomposición
de la misma. En el presente estudio se propone la siguiente metodología para realizar
bioensayos a la intemperie con Spirodela polyrhiza cuyas características principales son:
(1) limpiar la biomasa colectada y realizar lavados con agua limpia, (2) preservar las
plantas en bioterios agregando una solución de nutrientes al agua (K, B, Fe, Co, Cu, Mg,
7
Mn y Zn), (3) retirar restos de vegetación muerta y evitar acumulación de basura, (4)
permitir la estabilización de las plantas colectadas durante 20 días aproximadamente antes
de experimentar, (5) utilizar recipientes oscuros con mayor área superficial que
profundidad, (6) emplear una cantidad abundante de biomasa y cobertura radicular, (7)
proteger los bioensayos de la radiación solar directa, (8) monitorear con frecuencia el pH
del agua para prevenir la alcalinización del medio y el debilitamiento de las plantas, y (9)
para experimentos con nitrógeno, adicionar una solución de urea con nitrato de amonio.
(Luevano Vargas, 2016)
“Eficiencia del jacinto de agua (eichhornia crassipes) y lenteja de agua (lemna
minor) en el tratamiento de las aguas residuales de la universidad nacional Toribio
Rodríguez De Mendoza De Amazonas- Chachapoyas” (Coronel Castro, 2015).
(Coronel Castro, 2015). En su trabajo de investigación estableció la capacidad de
eliminación del Jacinto de agua (Eichhornia crassipes) y Lenteja de agua (Lemna minor)
para la descontaminación de las aguas residuales de la Universidad Nacional Toribio
Rodríguez de Mendoza de Amazonas.
El recurso hídrico contaminado en mención, fue tratado preliminarmente en un sistema
de filtro de piedras para quitarle los gruesos habidos en estas, posteriormente estas aguas
fueron consignadas en 03 recipientes de vidrio (estanques) con (Eichhornia crassipes),
(Lemna minor) y un testigo de agua residual sin macrófita. Estos fueron evaluados en un
periodo de 10 días, cambiando las aguas por 4 veces.
Para establecer la eficiencia de eliminación de nutrientes de las Macrófitas se examinó
la dosis de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos del hídrico que fue a parar a
los tratamientos y posterior a los 10 días de evaluación. Al final de la experimentación se
8
tuvo que la macrófita evaluada (Eichhornia Crassipes) es mucho más eficaz para la
depuración de las aguas contaminadas de la Universidad Nacional Toribio Rodríguez de
Mendoza de Amazonas ya que obtuvo un porcentaje medio de eliminación de los
parámetros fisicoquímicos y microbiológicos del 88,24%, por otro lado la (Lemna minor)
alcanzo una media de eliminación del 81,24%. (Coronel Castro, 2015)
“Eficiencia de la lechuga de agua (pistia stratiotes) en la remoción de nutrientes del
agua residual doméstica, urbanización la gloria, ate – 2014” (Chupan Hilario, 2014).
(Chupan Hilario, 2014). En su trabajo de investigación planteo a manera de objetivo
establecer la eficiencia de la Lechuga hídrica (Pistia stratiotes), para la eliminación de
nutrientes como fosfato, amonio y nitrato del agua residual doméstica de la urbanización
La Gloria del distrito de Ate.
En la que trabajaron con muestras representativas de 200 litros de agua contaminada,
posteriormente para conocer las características fisicoquímicas del agua contaminada
realizaron análisis en el lugar con multiparámetro y análisis de laboratorios con el método
de colorimetría, utilizando un espectrofotómetro, con la finalidad de calcular las dosis de
estos contaminantes presentes en estas aguas.
A continuación efectuaron tratamiento precedente de quince días para buscar que las
Macrófitas se adecuen a los nuevos ambientes de experimentación, evaluando su progreso
y la eficiencia con la finalidad de buscar datos que puedan ayudar a explicar las reacciones
que tendrán en los 21 días de experimentación, en seguida la bioexperimentacion se
desarrolló durante 21 días, teniendo como objetivo calcular el grado de eficiencia de la
lechuga de agua para la eliminación de los nutrientes (fosfato, amonio y nitrato). (Chupan
Hilario, 2014)
9
Al final del trabajo de investigación se tuvo que la (Pistia stratiotes) si tiene un buen
grado de eficiencia para la eliminación de nutrientes, alcanzando remover un 92.26% y
92.46%, en los tiempos pertenecientes, por lo cual chupan Hilario, 2014 indica que esta
macrófita debe tomarse como referencia para ser utilizada en la fitorremediación de aguas
contaminas por nutrientes (aguas residuales domesticas). (Chupan Hilario, 2014)
2.2. MARCO TEORICO:
2.2.1. AGUA RESIDUAL DOMESTICA:
Los hídricos residuales de uso doméstico conforman una composición de componentes
físicos, químicos y biológicos que se hallan presentes en solución o suspensión.
Contienen gran cantidad de nutrientes, grasas, aceites, detergentes, sólidos suspendidos y
materia orgánica, la cual está constituida por residuos de alimentos, excretas y material
vegetal. (Torres Lozada, Forest, & Vazoller, 1996)
“El agua excedente de la manufactura alimentaria sujeta enormes dosis de residuos
orgánicos, grasas, aceites, sólidos suspendidos y componentes alcalinos. Estas aguas una vez
tratadas, pueden ser fácilmente utilizadas para riego agrícola y lavado de autos” (Arce
Velázquez, Calderón Mólgora, & Tomasin, 2007).
El nitrógeno se encuentra en el agua de cuatro formas: nitrógeno orgánico, nitrógeno
amoniacal, nitritos y nitratos. Los cuatro estados se presentan en los juntas de agua y para
que ello ocurra influye la duración de los remanentes y la simetría en que se encuentre
cada estado del nitrógeno. Cuando el agua contiene grandes cantidades de nitrógeno y
fósforo de forma asimilable para las plantas (nitritos, nitratos y fosfatos), se muestran
retoños de malezas náuticas ocasionando que el cuerpo acuático llegue a su estado trófico
cuando esta situación es permanente (Arce Velázquez, Calderón Mólgora, & Tomasin,
10
2007). Es por ello que en la zona de estudio se puede apreciar gran cantidad de malezas
acuáticas invadiendo considerables extensiones de lagunas y marismas destinadas como
cuerpos receptores de aguas residuales. En estos ecosistemas, las cianobacterias son
importantes fijadoras de nitrógeno, convierten el amonio (NH4+
) en nitrato (NO3-
), fuente
principal de nitrógeno a las plantas para producir aminoácidos y proteínas. (Luevano
Vargas, 2016)
Por otra parte, revisando otra bibliografía se encontró opiniones muy atractivas en las
cuales se indica que:
La dosis de fosfatos disponibles para la floras en los ecosistemas naturales, con
frecuencia es bastante baja, por lo que el desarrollo de las vegetaciones alcanza notarse
limitado por la poca cantidad de fosfatos solubles en el suelo. Los lagos que no han sido
alterados por la actividad humana, naturalmente presentan un bajo nivel de fosfatos
disueltos, manteniendo así el mínimo crecimiento de las microalgas. Sin embargo, en
muchas zonas, el exceso de fosfatos es más un problema, que la limitación de él. La
contaminación de lagos y ríos por fosfatos, al igual que la contaminación por nitratos,
produce un gran crecimiento de microalgas. El exceso de nutrientes puede llegar a tener
efectos tóxicos en los seres vivos que interactúan con ellos. Por ejemplo, los nitritos
pueden provocar asfixia de peces. En los humanos, los nitratos son transformados a
nitritos en los intestinos y se armonizan con la hemoglobina para crear metahemoglobina,
lo cual disminuye la facultad de la sangre para la transferencia de oxígeno. (Luevano
Vargas, 2016)
2.2.2. CONSTITUYENTES DEL AGUA RESIDUAL:
Este apartado se refiere a todos los componentes tanto solidos o líquidos presentes en las
aguas residuales.
11
Los componentes presentes en las aguas contaminadas se clasifican en físicos,
químicos y biológicos. De los componentes del agua residual, los sólidos suspendidos,
los compuestos orgánicos biodegradables y los organismos patógenos presentan mayor
relevancia, es por esta razón que la gran parte de infraestructuras que tratan las aguas
residuales tiene que ser diseñadas para su eliminación. Precedentemente para tomar en
cuenta las características físicas, químicas y biológicas del agua residual, seria más
provechoso pre-tratar rápidamente las operaciones analíticas utilizados para la
caracterización de las aguas residuales. (Coronel Castro, 2015)
2.2.2.1. FISICOQUIMICOS:
TEMPERATURA: “La temperatura es el parámetro más importante que debe ser
medido en el agua” (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008). Es estrictamente un factor
clave para los ecosistemas de agua dulce, influye en los patrones de distribución,
comportamiento, metabolismo y reproducción de los organismos acuáticos. Por lo general,
ellos viven en ambientes relativamente estables, considerando las fluctuaciones de
temperatura dadas por las condiciones diurnas y nocturnas. Los procesos metabólicos que
ocurren en los organismos se originan a partir de las enzimas, dependiendo prácticamente
de la temperatura. Cada proceso requiere de una temperatura óptima, si no se cumple con el
requerimiento, la función de las enzimas pierden eficiencia, como también, da lugar a la
inactivación de las enzimas e incluso la desnaturalización. (Luevano Vargas, 2016)
A la sazón tenemos que la temperatura es un elemento ambiental muy significativo en los
desarrollos biológicos y fisicoquímicos que suceden en un hábitat acuático. Por ejemplo, el
pH es afectado con la temperatura. Cuando la temperatura del agua incrementa, las
moléculas tienden a separarse (H+ y O-), los iónes de hidrógeno quedan libres en el medio
y se vuelve ácido, es decir, el pH disminuye (ilustración 1). Por el contrario, cuando la
temperatura disminuye, el pH incrementa su valor. (Lenntech, water treatment)
12
Figura 1: Las altas temperaturas afectan el pH de un ambiente acuático (Luevano Vargas, 2016)
OXÍGENO DISUELTO: El oxígeno es el segundo parámetro más importante que debe ser
medido en el agua.
Las principales fuentes de oxígeno en lagos y estanques ocurren a través de la
propagación del aire en el agua, la precipitación pluvial, liberación de oxígeno durante la
fotosíntesis de las plantas acuáticas incluyendo microalgas y cianobacterias, afluentes de
agua y en general la agitación moderada. Sin embargo, el principal consumo de oxígeno
es por respiración de las plantas y bacterias heterótrofas aerobias, que utilizan oxígeno
durante los procesos bioquímicos en el catabolismo, para romper las moléculas de
carbohidratos, grasas y proteínas, liberando hidrógeno que se concierta con el oxígeno
hacia finalmente constituir agua. Otras formas de consumo de oxígeno, se debe a la
respiración de animales que viven en el agua, así como el consumo por oxidación
fotoquímica por luz ultravioleta que se refiere a la oxidación química de materia orgánica.
(Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008)
“El oxígeno se disuelve mejor en agua a temperaturas más bajas” (Luevano Vargas,
2016). Sin embargo, las variaciones de oxígeno disuelto con tendencia a disminuir, ocurren
al descender la temperatura con respecto a la profundidad.
13
Si el consumo de oxígeno es mayor que la producción, entonces la concentración de
oxígeno tiende a disminuir; si sucede lo inverso, la concentración de oxígeno acrecienta. Por
otra parte, la cuantía de oxígeno disuelto en el agua, pende de contextos físicos tales como
la temperatura, presión y la agitación o mezcla del agua, especialmente por la baja
solubilidad y lenta difusión del oxígeno, además de las condiciones biológicas tales como la
respiración y fotosíntesis de plantas y bacterias. (Luevano Vargas, 2016)
PH: consiste en una peculiaridad química de magna categoria debido a que interviene en la
generalidad de los parámetros fisicoquímicos de las aguas residuales, esto es, si la solución
acuosa es ácida (<7) o alcalina (>7). “Varias caracteristicas de los compuestos químicos
penden de la dosis del ión hidrógeno en la solución” (Delgadillo, Camacho, Pérez, &
Andrade, 2010).
El pH se considera como un factor logarítmico, debido a que cuando una solución
presenta un cambio de diez veces más ácida o alcalina (actividad de los iones hidrógeno),
el pH cambia en una unidad. Cuando una solución se vuelve cien veces más ácida o
alcalina, entonces el pH cambia en dos unidades. La mayoría de lagos y estanques
conservan un pH entre 5.9 y 8.9, sin embargo existen factores bióticos que se relacionan
con los cambios de pH, por ejemplo cuando las bacterias oxidan compuestos de azufre o
nitrógeno inorgánico, se forman H+, SO4
2-
y NO3
- reduciendo la alcalinidad. Por otra
parte, cuando una macrófita absorbe NO3-
y además ocurre reducción de SO4
2-
y NO3-
por
acción bacteriana, aumenta la alcalinidad. (Christer Brönmark & Lars-Anders Hansson,
2005)
El pH es fuertemente afectado por procesos biológicos tales como la fotosíntesis y
respiración celular.
14
NITRÓGENO AMONIACAL: Se encuentra presente en toda la columna de aguas
naturales y residuales, sobre todo las de tipo industrial.
El nitrógeno amoniacal se genera a razón de la desaminación de los componentes que
poseen nitrógeno y, por la hidrólisis de la urea, por otro lado de igual manera se puede
obtener a consecuencia de la reducción de los nitratos en ambientes sin presencia de
oxígeno. El nitrógeno amoniacal se encuentra a manera de ión amonio y en formato de
amoníaco, variando por el pH de la solución. (Luevano Vargas, 2016):
Observando la formula anterior, tenemos que la reacción se traslada a la derecha,
sobresaliendo el amoniaco (NH3), esto ocurre con cifras de pH mayores a 9.3, por lo que
a cifras menores a 9.3 predomina la concentración del ión amonio (NH4
+
) (Delgadillo,
Camacho, Pérez, & Andrade, 2010). Por ejemplo, en agua con pH de 8.5 y a temperatura
de 20°C, corresponde a una concentración total de amoníaco de 0.22 mg/L; en agua con
pH de 6.5 y a temperatura de 5°C, corresponde a 63.6 mg/L, mientras que a pH de 6.5 y
a temperatura de 20°C, corresponde a 20 mg/L. (Luevano Vargas, 2016)
NITRATOS: cuando estas se encuentran en aguas residuales, los nitratos se constituyen a
razón de la oxidación bacteriana del amonio, derivado de materia orgánica en
descomposición. Además, el uso de fertilizantes y desechos orgánicos de origen humano,
incrementan las acumulaciones de nitratos dentro de aguas superficiales y profundas. “La
15
dosis de nitratos presentes en agua residuales depuradas, varia de 2 a 30 mg/L en forma de
nitrógeno, variando por el grado de nitrificación y desnitrificación del tratamiento”
(Delgadillo, Camacho, Pérez, & Andrade, 2010).
FÓSFORO: este elemento se ubica por lo general en aguas nativas, subterráneas y
excedentes conocidas en carácter de fosfatos, principalmente a manera de Ortofosfato (PO4
-
3
). “Es fundamental evaluar en el tratamiento de aguas residuales como fósforo total. La
suma de ortofosfatos inorgánicos disueltos, compuestos orgánicos de fósforo disuelto y
fósforo en partículas, es apreciada como foro total de fósforo en una muestra de agua
analizada” (Delgadillo, Camacho, Pérez, & Andrade, 2010). Las diferentes formas de
fosfatos están estrictamente influenciadas por la propiedad química del pH.
Tabla 2: clasificación del fosforo en función del pH.
Fosforo
pH
0 – 2.15 2.15 – 7.2 7.2 – 12.35 12.35 - 14
Formula química H3PO4 H2PO4
-
HPO4
-2
PO4
-3
Nombre común
Ácido
fosfórico
Fosfato
primario
Fosfato
secundario
Ortofosfato
(Garcia Trujillo, 2012)
Se sabe que el fósforo es el nutrimento fundamental para el crecimiento de diversos seres
vivos fotosintéticos. No obstante, el exceso de fosfatos en el agua, ocasiona la eutrofización
de la misma. Emanan de orígenes de géneros de lavado, fertilizantes de cultivos,
procedimientos biológicos, entre otros.
16
2.2.3. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS:
2.2.3.1. CICLO DEL OXÍGENO E HIDROGENO
En el magnífico, único y milagroso proceso que pasan las plantas proceso llamado
fotosíntesis, el oxígeno cumple una función esencial. “el ciclo del oxígeno se quiebra de
manera natural, debido a la acción de energía solar, la molécula de agua en sus dos
componentes: el hidrógeno, necesario para la posterior síntesis de carbohidratos y, el
oxígeno se libera a la atmósfera” (Luevano Vargas, 2016).
El fotoperiodo es aprovechado por las plantas acuáticas, microalgas y cianobacterias para
realizar la fotosíntesis y almacenar energía. Durante este periodo, se producen reacciones
químicas en las plantas debido a la luz solar y a la clorofila. Los hidrógenos son separados
del oxígeno y ambos son liberados al agua, quedando iones H+ que reducen el pH del agua
(Luevano Vargas, 2016). De esta forma ocurre la mayor aportación de oxígeno al agua,
aunque también es consumido en menor proporción para procesos de metabolismo y
almacenamiento de la energía que obtienen a partir de la fotosíntesis. Durante la fase oscura
(ausencia de luz solar), utilizan la energía almacenada durante el proceso de fotosíntesis,
para fijar CO2 en el espacio estromal de los cloroplastos (Lodish, y otros, 2005) y producir
compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos como la glucosa (C6H12O6) y
moléculas de agua como desecho. A partir de la glucosa, se forman otras moléculas como el
almidón para finalmente ser transformados a lípidos y proteínas, necesarias para su
crecimiento y reproducción.
Entonces se tiene que la respiración de los organismos acuáticos consume el O2 presente
en la fuente hídrica. Por ejemplo, la respuesta de las vegetaciones acuáticas y bacterias
durante el fotoperíodo es la aportación de oxígeno al agua, mientras que de noche consumen
el oxígeno disuelto en el agua para procesos de división celular, reproducción y otros.
17
Figura 2: fotoperiodo aprovechado por plantas acuáticas, microalgas y cianobacterias para realizar
fotosíntesis y almacenar energía.
2.2.3.2. PERÍODO DEL NITRÓGENO
El nitrógeno sufre el proceso de oxidación-reducción que involucra la oxidación de la
forma reducida del nitrógeno amoniacal (NH4
+
), o reducir las formas altamente oxidadas
como el nitrato (NO3
-
). Algunas reacciones de oxidación reducción ocurren primordialmente
bajo condiciones aeróbicas y anaeróbicas (van der Valk, 2012). Las reacciones de
biotransformación más importantes del ciclo del nitrógeno en humedales, se representan en
la ilustración 3.
18
Figura 3: Ciclo del nitrógeno en humedales: 1.Fijación; 2.Amonificación; 3.Nitrificación;
4.Desnitrificación. (Luevano Vargas, 2016)
FIJACIÓN DE NITRÓGENO. El gas nitrógeno (N2) es convertido a NH4
+
. En los
humedales existen bacterias aerobias, anaerobias y cianobacterias fijadoras de nitrógeno las
cuales se encuentran en la columna del agua y en el suelo. Las bacterias aerobias y
cianobacterias encargadas de la fijación del nitrógeno, poseen estructuras especializadas que
contienen una enzima llamada Nitrogenasa, esta enzima les ayuda a fijar el nitrógeno
atmosférico y transformarlo. Las estructuras que contienen Nitrogenasa sirven de protección
cuando los microorganismos se desarrollan en presencia del oxígeno, de lo contrario,
sufrirían rompimiento debido a que el oxígeno presenta propiedades oxidantes. Las bacterias
fijadoras de nitrógeno que no poseen estructuras especializadas son prácticamente
anaerobias. (van der Valk, 2012)
NITRIFICACIÓN. Consiste en la conversión del NH4
+
a NO3
-
. Ocurre bajo condiciones
aerobias en donde el NH4
+
es oxidado a NO2
-
a causa de microorganismos de la variedad
Nitrosomonas (Fig. 13a) y el NO2
-
es oxidado a NO3
-
a causa de microorganismos de la
variedad Nitrobacter (Fig. 13b). Normalmente el NH4
+
se encuentra de forma anaerobia en
el suelo de los humedales y algunas veces en toda la columna de agua por difusión del suelo.
(Bronmark & Hansson, 2005)
19
Figura 4: a) nitrosomas, b) nitrobacter. (Luevano Vargas, 2016)
DESNITRIFICACIÓN: Consiste en la conversión del NO3
-
a nitrógeno gaseoso (N2) u
óxido nitroso (N2O).
Cuando el NO3
-
se difunde en zonas anaerobias, no consigue ser utilizado a modo de
terminal aceptor de partículas para la inhalación anaerobia por muchos grupos de
bacterias, incluyendo las facultativas tales como Pseudomonas, Alcaligenes,
Flavobacterium y Bacillus. La desnitrificación remueve permanentemente el nitrógeno
de los humedales. (Bronmark & Hansson, 2005)
AMONIFICACIÓN. “Es la conversión del Nitrógeno orgánico a NH4
+
por acción de
bacterias. Puede ocurrir bajo ciertas condiciones aerobias o anaerobias, consiste en
moléculas complejas que contienen nitrógeno como las proteínas, donde las bacterias
descomponen los aminoácidos de proteínas liberando NH4
+
” (van der Valk, 2012).
2.2.3.3. CICLO DEL FOSFORO
Este elemento es un nutrimento necesario en el desarrollo de animales y plantas. Sin
embargo, el fósforo en su formato básico es demasiado venenoso. “Los fosfatos (PO4
-
) se
originan por modificaciones del fosforo. La aparición de estos en los humedales se puede
dar a causa de la descomposición de pesticidas orgánicos que en su composición poseen
fosfatos. Estos También se presentan en forma de soluciónes, como partículas, trozos de
20
biota acuática” (Luevano Vargas, 2016). Por otro lado “El fósforo orgánico disuelto, es
rápidamente descompuesto por microorganismos y asimilado por los organismos
fotosintéticos. La liberación del fósforo en el medio acuático se acelera con el aumento de
la temperatura” (Roldan Pérez & Jairo Ramírez, 2008).
“Los excesos de fosfatos en el agua ocasionan el crecimiento acelerado de microalgas y
vegetaciones típicas del agua, consiguiendo colmar el curso natural de este recurso hidrico
y a manipular enormes montos de oxígeno del sistema” (Sánchez, Herzig, Peters, Márquez,
& Zambrano, 2007).
Figura 5: ciclo del fosforo en humedales: 1. descomposición de materia orgánica; 2. mineralización; 3.
fijación; 4. liberación - reducción. (Luevano Vargas, 2016)
2.2.4. REMOCIÓN DE NUTRIENTES:
El proceso de eliminación de nutrimentos presentes en el agua residual se considera de
vital importancia sanitaria, puesto que el acrecimiento de estas en las fuentes de agua,
ocasiona el proceso de eutrofización.
Se entiende como eutrofización a la descomunal contaminación del agua con los
nutrientes o por defecto con materia, lo que ocasiona perjudiciales permutaciones en el
21
agua, como por ejemplo desarrollo o producción excesiva de flora acuática, disminución
de la calidad de agua, proliferación de olores nauseabundos y la extinción de los peces
presentes en estas, el crecimiento descomunal de la flora acuática es un factor observable
que perjudica cuantiosamente el uso y la propiedad estética de los cuerpos de agua.
(Garcia Trujillo, 2012)
Los compuestos orgánicos de nutrición de las plantas son los nitratos (NO3
-
), amonio
(NH4
+
), fosfato (PO4
3-
) entre otros nutrimentos para desarrollarse, por lo tanto las
Macrófitas posee el don de remover los nutrientes presentes en el agua. De igual manera
Diferentes seres vivos de los ecosistemas, tomando en cuenta algas y microorganismos,
igualmente consumen estos compuestos. La recolección constante de estas Macrófitas
remueve estos compuestos orgánicos de los cuerpos de agua. (Garcia Trujillo, 2012)
De tal manera la evolución de estos elementos sucede alrededor de la esfera del vegetal
hídrico así mismo en las sedimentaciones del vegetal.
 Nitrificación:
2𝑁𝐻4 + 3𝑂2 → 2𝑁𝑂2 + 4𝐻+
+ 2𝐻2𝑂
 Des nitrificación:
2𝑁𝑂3 + 10𝐻 → 𝑁2 + 4𝐻20 + 2𝑂𝐻
2.2.5. PORCENTAJE DE REMOCIÓN:
“Para calcular la proporción de eliminación de las diferentes cuantificaciones física y
biológica del agua se tiene el siguiente modelo matemático” (Vidal Álvarez, 2009).
22
% remosion =
∁i − ∁f
∁i
∗ 100
Ci = concentración inicial mg/l
Cf = concentración final mg/l
2.2.6. FITORREMEDIACION:
La fitorremediación se utilizan fundamentalmente en enormes áreas de aguas residuales
que contengan elementos comparativamente inactivos y con concentraciones bajas, y
convienen llamarse tecnologías de depuración a extenso dilación.
Se indica también que “La fitorremediación de suelos contaminados se basa en el uso
conjunto de plantas, enmiendas del suelo y técnicas agronómicas para eliminar, retener, o
disminuir la toxicidad de los contaminantes del suelo” (Estrada Gallego, 2010).
Muy aledaño a los procesos fisicoquímicos, la fitorremediación igualmente es una
opción muy buena para el tratamiento de aguas residuales. Los beneficios de aplicar las
técnicas biológicas traen consigo superiores resultados que las técnicas físicas y químicas,
y la eventualidad de ejecutar técnicas en el lugar (reduciendo la utilización de la energía
eléctrica e insumos industriales). Los objetivos biotecnológicos actualmente son
orientados a aplicar técnicas en el lugar de los hechos con la finalidad de minimizar el
coste de operación y prevenir la proliferación de eventos problemáticos como la
contaminación a tierras o aguas. (Estrada Gallego, 2010)
Por otro lado “En la fitorremediación, los humedales artificiales o construidos son una de
las alternativas a las tecnologías convencionales de tratamiento, los cuales se expondrán con
mayor profundidad en las próximas secciones” (Estrada Gallego, 2010).
23
2.2.7. FITODEPURACION:
Por fitodepuración (phyto = planta, depurare = limpiar, purificar) entendemos la
remoción o expulsión de contaminantes presentes en las aguas residuales, a razón de
complicados métodos biológicos y físico-químicos en las cuales intervienen las
Macrófitas propias de las zonas acuáticas. Este proceso sucede con naturalidad en los
entornos que acogen aguas contaminadas y, conjuntamente con el llamado
autodepuración de las aguas, fue considerado tradicionalmente como la técnica de
tratamiento y reparación de la calidad del agua. Este efecto sucede en los humedales
nativos como en humedales antrópicos. (Fernádez Gónzales, De Miguel Beascochea, De
Miguel Muñoz, & Curt Fernández de la Mora, 2001)
2.2.8. HUMEDALES:
“Los humedales naturales se determinan como los espacios terrenales la mayoría del
tiempo se encuentran encharcados o saturados por agua, tanto así que en estos se desarrolla
distintos tipos de plantas” (Fernádez Gónzales, De Miguel Beascochea, De Miguel Muñoz,
& Curt Fernández de la Mora, 2001).
Los humedales se distinguen simplemente por un grupo de particularidades, tales
como la representación de un cuerpo superficial de agua poco profunda y/o una napa
freática en superficie sobre suelos hidromorfos, así como la presencia de una flora
determinada, ya sean Macrófitas que habitan en el agua (hidrofitos) o por lo contrario las
que habitan en terrenos persistentemente empantanados o por lo menos repletos de agua,
con suficiente frecuencia (higrofitos). (Fernádez Gónzales, De Miguel Beascochea, De
Miguel Muñoz, & Curt Fernández de la Mora, 2001)
24
Los humedales cumplen un papel importante como: “reguladores hídricos y como
ecosistema de plantas y animales peculiares, principalmente aves acuáticas. Atribuyen un
recurso de un inmenso coste económico, cultural, científico y recreacional, sus pérdidas
serían irreparables” (Reserva Natural Urbana, 2010). Por otro lado. “Las funciones vitales
de un humedal comprenden las acciónes que se desarrolla de modo recíproco entre los
componentes físicos, biológicos y químicos, como los suelos, la flora y la fauna”. (Perez G
& Ramirez J, 2016).
Tabla 3: principales funciones y beneficios económicos de los humedales.
FUNCIONES BENEFICIOS ECONÓMICOS
a) Almacenamiento de agua.
b) Protección contra tormentas.
c) Equilibrio de costas y vigilancia de
la degradación.
d) Incremento de acuífero.
e) Purificación de recursos hidricos.
f) Conservación de nutrimentos.
g) Conservación de sedimentaciones.
h) Conservación de contaminaciones.
a) Suministro de hídricos.
b) Captura de peces.
c) Agronomía
d) Madero y nuevos materiales de
edificación.
e) Combustible.
f) alimentos de existencia rústica.
g) Recursos turísticos y
recreacionales.
(Luevano Vargas, 2016)
2.2.9. HUMEDALES ARTIFICIALES:
Estos se consideran como sistemas que no demanda mucha actividad de depuración
montados con agua, con escaso fondo, habitualmente con menor de 100 cm de fondo, con
Macrófitas característicos de lugares húmedos” (Estrada Gallego, 2010).
“Los humedales artificiales se fundamenta habitualmente en el cultivo de una sola especie
vegetal o por lo contrario en un cultivo de varias especies vegetales colocadas en estanques,
25
o canalones con poco fondo. El Líquido residual que fluye de una instalación, habitualmente
en seguida de pasar por un pre-tratamiento, transita por las estructuras de un humedal durante
un tiempo determinado” (Fernádez Gónzales, De Miguel Beascochea, De Miguel Muñoz, &
Curt Fernández de la Mora, 2001). “El oxígeno que se nesecita para estos procedimientos es
entregado por las mismas Macrófitas, que la obtienen por fotosíntesis o adquieren del aire e
suministran hasta la zona radicular” (Fernádez Gónzales, De Miguel Beascochea, De Miguel
Muñoz, & Curt Fernández de la Mora, 2001).
2.2.10. TIPOS DE HUMEDALES ARTIFICIALES:
 HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUPERFICIAL HFS:
Figura 6: humedal artificial de flujo superficial.
La clasificación de los humedales artificiales suele determinarse según el tipo de inoculación
de las Macrófitas.
El HAFS se caracteriza por ser un fangal o cenagal en la cual la florase encuentra
ahogada con una hondura de diez a cuarenta y cinco cm con macrófitas emergentes,
macrófitas flotantes, macrófitas acuáticas sumergidas o su mezcla, en estas técnicas de
depuración, es habitual que se opten por sembrar una o dos variedades. (Estrada Gallego,
2010).
26
“Los HAFS constan habitualmente uno o varios canales con escasa hondura que poseen
un enlucido de fondo para evitar la percolación al agua freática susceptible a
contaminación, otra capa sumergida de suelo para las raíces de la vegetación
seleccionada” (Estrada Gallego, 2010)
 HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL HFSS:
La clasificación de los humedales artificiales suele determinarse según el tipo de
inoculación de las Macrófitas.
Estos constan de canaletas o acequias escarbadas y llenas de agregado granular
poroso, en donde el líquido circula subterráneamente del medio de soporte sembrado de
macrófita emergente.
Estos humedales consisten en canales o acequias excavadas y rellenos de material
granular poroso, donde el agua fluye por debajo de la superficie del medio soporte
sembrado de plantas emergentes. El promedio de la distancia del fondo en estos sistemas
FSS presenta una variación de 30 a 90 cm, habiendo el valor más habitual el de 60
centímetros. (Estrada Gallego, 2010)
27
Figura 7: humedal artificial de flujo sub superficial. (Fundación Ecología y Desarrollo)
2.2.11. MACRÓFITAS
“Las Macrófitas o plantas acuáticas, constituyen la flora que se desarrolla en las
orillas de los cuerpos acuáticos (lagunas y riachuelos), es decir, en terrenos que interactúa el
agua-tierra o en flotación encima del agua o completamente sumergida” (Rolán Peréz &
Ramirez Restrepo, 2008). Las Macrófitas son las principales productoras primarias, proveen
la estructura física de los humedales y alteran el medio abiótico del ecosistema (luz, vientos
y corrientes de agua, niveles de oxígeno, pH, nutrientes, turbidez, entre otros)” (van der
Valk, 2012).
“Las Macrófitas obtienen del recurso hídrico los nutrimentos que requieren para su
desarrollo, así como iones de potasio, calcio, magnesio, hierro, sulfato y carbonato, poseen
un sistema radicular con microorganismos asociados que favorecen la acción depuradora de
las plantas acuáticas” (Luevano Vargas, 2016). Además de tener un sistema radicular que
permite la absorción y aprovechamiento de nutrientes, también las hojas lo hacen a través de
28
la epidermis, a manera de que la dosis de iones asistentes en el recurso hídrico tiene una gran
influencia en su metabolismo.
“Así mismo, la presencia y desarrollo de las Macrófitas, depende en gran manera de la
naturaleza del sustrato, temperatura, profundidad del agua, carga de nutrientes y radiación
solar” (García Murillo, Fernández Zamudio, & Cirujano Bracamonte, 2009). Si bien, un
ambiente acuático con nutrientes es el sitio adecuado para el desarrollo de cualquier planta
acuática, su crecimiento se vuelve acelerado y generan gran cantidad de biomasa.
En la aplicación de fitorremediación, la cosecha es una actividad obligatoria a realizar
para evitar que los contaminantes vuelvan al ambiente acuático, la cosecha oportuna,
podría implicar una parte sustancial de la carga de flujo de entrada, si las plantas no se
cosechan, los nutrientes de la biomasa volverían al agua durante el proceso de
descomposición. (Luevano Vargas, 2016)
A pesar de que en ciertas zonas geográficas, las Macrófitas suelen presentarse como
una problemática costosa para su erradicación, también han llegado a convertirse en una
posible solución para descontaminación de agua. El crecimiento descontrolado de algunas
especies, ha provocado pérdidas millonarias anuales en países como Indonesia, sureste de
Estados Unidos, desembocadura del río Nilo y África ecuatorial, sin embargo, la
participación de la vegetación en los ecosistemas acuáticos es de gran importancia, de
manera que, su ausencia provocaría un impacto negativo en la naturaleza, volviéndolos
incapaces de mantener la vida subacuática como peces, crustáceos, anfibios, entre otros
(García Murillo, Fernández Zamudio, & Cirujano Bracamonte, 2009)
Por otro lado. “se han registrado aproximadamente 42 familias de dicotiledóneas
acuáticas, 30 familias de monocotiledóneas, 6 familias de pteridofitas y 17 familias de
briofitas” (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008). La categorización de las plantas
29
acuáticas, se basa principalmente en la hondura a la que se encuentran creciendo las plantas
en el agua (enraizamiento o flotación):
 Macrófitas sumergidas:
Son las plantas que llevan las raicillas, tallos y hojas bajo el agua, Este tipo de
vegetaciones contribuyen mayormente a la aeración de la fuente hídrica, toman los
nutrientes a través de la epidermis de las hojas y restringen el perfeccionamiento de las
microalgas que pueden vivir en fuentes estáticas desprovistas de oxigenación. (van der
Valk, 2012).
Uno de los ejemplares de esta categoría es la Elodea sp.
Figura 8: Macrófita sumergida. Elodea canadensis. (Luevano Vargas, 2016).
30
 Macrófitas emergentes:
“Esta clase de floras reagrupa todas las variedades enraizadas en el fondo, el tallo y
las hojas surgen por arriba del agua, la función principal de estas floras es resguardar el
litoral del humedal y la fauna acuática” (Luevano Vargas, 2016).
Figura 9: Macrófita emergente. Typha sp. (Luevano Vargas, 2016).
 Micrófitas flotantes:
“Son aquellas plantas cuyas hojas se conservan flotando encima del agua y las
raicillas suelen quedar fijas o no a un sustrato” (van der Valk, 2012). Esta clase de macrofitas
cogen los nutrientes derechamente de la fuente hidrica y a través del sistema radicular. Un
ejemplar típico de esta categoría puede ser el Jacinto de agua (Eichhornia crassipes), que
puede permanecer por encima del agua, o encontrarse enraizado en zonas muy someras.
31
Figura 10: Macrófita flotante. Eichhornia crassipes (Luevano Vargas, 2016)
2.2.11.1. CONTROL DE CRECIMIENTO:
Cuando las plantas acuáticas se desenvuelven sin control en lagos, represas o
conductos, forman una sucesión de problemas de dificultoso y gravosa solución en
cualesquiera asuntos, entre estas dificultades se consiguen aludir las problemas en la
navegación, defunción de peces, atasco de los conductos de irrigación, desarrollo de
mosquitos transmisores de enfermedades, entre otros. (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo,
2008)
Sin embargo, antes de afrontar la problemática se deben considerar ciertos aspectos
tales como el tipo de uso que se le desea dar al agua, ya que puede no ser necesaria una
eliminación total de la flora existente, por otra parte se debe asegurar que el método de
control no implique riesgo laboral ni daños al medio ambiente, ya que ciertos métodos de
control pueden causar daños ecológicos irreversibles (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo,
2008).
32
Existen diferentes métodos que han sido empleados para remover los excesos de
vegetación acuática: eliminación a mano, eliminación mecanizada, control químico,
eliminación biológica y eliminación preventiva.
Remoción manual: “se fundamenta en eliminar toda flora que se desarrolla por las orillas
de lagunas pequeñas de manera manual o utilizando rastrillos" (Rolán Peréz & Ramirez
Restrepo, 2008).
Remoción mecánica: se fundamenta en eliminar toda flora apoyada de grandes rastras
dotadas de navajas tajantes que son jalados por una barca.
Así se consigue un control seguro en plazas de medianas en donde la densidad de la
flora es pequeña, Para espacios y cuerpos considerables de follaje, se elaboraron grandes
segadoras, iguales a las utilizadas en campos de labranza, el problema en este caso es lo
costoso del equipo y su mantenimiento, aunque éste es el más efectivo; Por otra parte, el
alcance de profundidad de cosecha, alcanza hasta los tres metros y perturban
excesivamente las áreas de desove de los peces. (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008)
Control biológico: Consiste en la utilización de algunos insectos, caracoles y peces, para
controlar la población y el crecimiento de las plantas. Es transcendental tener en cuenta que
la inoculación de especies que compitan por el mismo nicho, es un método poco exitoso
debido a factores ecológicos que ponen en riesgo el equilibrio en las poblaciones existentes.
(Martínez Jimenéz, 2014)
Beneficios y problemas asociados a las Macrófitas: Indudablemente, las plantas acuáticas
son un componente fundamental en los ecosistemas acuáticos y aportan numerables
beneficios, aunque también llegan a ocasionar problemáticas ambientales
33
Tabla 4: Beneficios y problemas asociados a las macrófitas.
BENEFICIOS PROBLEMÁTICAS
a) Oxigenan el agua.
b) Fijan CO2 atmosférico.
c) Reciclan y absorben nutrientes.
d) Regulan los efectos de la temperatura,
luz y transporte de sedimentos.
e) Forman parte del hábitat de numerosas
especies de invertebrados, peces,
anfibios y otros animales acuáticos.
f) Incrementan la heterogeneidad de los
ecosistemas acuáticos.
g) Contribuyen a mantener las aguas
transparentes, disminuyendo las
partículas sólidas en suspensión.
a) Pérdidas en la biodiversidad.
b) Alteración y modificación del hábitat
original.
c) Disminución de superficie de aguas
libres.
d) Bloqueo de canales de riego.
e) Alteraciones en el ciclo de nutrientes.
f) Anoxia en la masa de agua.
g) Dificultan el camino de la luz al fondo
de la masa de agua.
h) Albergan algunos organismos
patógenos.
(García Murillo, Fernández Zamudio, & Cirujano Bracamonte, 2009)
2.2.12. BERRO (nasturtium officinale)
DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS:
Estas con vegetaciones duraderas, acuática o semia-cuática con una estatura de 0.1
a 0.5 metros que se aglomera en grandiosos cultivos, los tallos empinados son huecos y
un poco pulposos; Las hojas, de color verdosos, son lisas, pinnadas y con limbo amplio,
Las flores diminutas y blanquiñosas, se aglutinan en ramos o panículas terminales. (El
Rincón del Sibarita , 2011)
Esta planta también se desarrolla frecuentemente en riachuelos, corrientes de aguas
limpias y ciénagas, de la región de puno desarrollándose a más de 3800 msnm con una
temperatura minúscula de -4 °C y mayúscula de 19 °C.
El (nasturtium officinale) se desarrolla mejor en climas templados, prefiere crecer a
plena exposición solar; la parte sumergida de la planta soporta bien las heladas, debido a
que la temperatura del agua es siempre superior, Soporta pH del agua en el rango de 5.5
a 8. (Leon Jaramillo, 2008)
34
III. PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO DE INVESTIGACIÓN
3.1. TIPO Y NIVEL DE LA INVESTIGACIÓN
Para este trabajo de investigación, el tipo de investigación es aplicada ya que el
conjunto de técnicas a generar en relación al nasturtium officinale en humedales artificiales,
por uso de los principios de la ciencia accederá a remediar el inconveniente de los altos
niveles de fosfatos y nitratos en las aguas residuales domésticas de la localidad de San Antón.
El nivel de investigación es cuasi experimental porque determinaremos la eficiencia
de eliminación de fosfatos y nitratos de las aguas residuales, por el nasturtium officinale el
cual hasta el momento en la región de puno no ha sido probado en la depuración de aguas
residuales. Se evaluara la remoción de nutrientes en diferentes tiempos de retención
hidráulica.
3.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACION
El presente trabajo está montada a evaluar y cuantificar el nivel de eficiencia del
nasturtium officinale en la eliminación de fosfatos y nitratos del agua residual municipal de
la localidad de San Antón, a través de la toma de muestras del colector de agua residual que
descargan a la llegada de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales, razón por la cual el
diseño de investigación es de tipo experimental.
3.3. POBLACIÓN
La población motivo de esta investigación serán las aguas residuales a la entrada de
la planta de tratamiento de aguas residuales de la localidad de San Antón.
35
3.4. MUESTRA
Tendremos una muestra por dos unidades experimentales de tratamiento de aguas
residuales a escala de laboratorio y el berro (nasturtium officinale), para el tratamiento de
fosfatos y nitratos de 50 litros de aguas residuales domesticas en 2 etapas.
3.1. DESCRIPCIÓN DEL ÁMBITO DE LA INVESTIGACIÓN
3.1.1. ÁREA DE ESTUDIO
El presente trabajo de investigación para la eliminación de nitratos y fosfatos diluidas
en las aguas residuales, mediante la macrófita nasturtium officinale, se desarrolló en las
instalaciones del vivero forestal de la municipalidad de la localidad de San Antón, ubicada
en el distrito de San Antón provincia de Azángaro departamento de puno. Exactamente en
las coordenadas 357711.41 E y 8387281.60 N UTM y a una altura de 3960 m.s.n.m.
Figura 11: ubicación del distrito de San Antón.
36
3.2. TÉCNICAS, FUENTES E INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIÓN PARA
LA RECOLECCIÓN DE DATOS
3.2.1. TÉCNICAS:
Las básicas técnicas a utilizarse en la investigación son:
 análisis de los parámetros fisicoquímicos.
 La observación del desarrollo del nasturtium.
 Análisis de contenido
 La experimentación.
 Monitoreo
3.2.2. INSTRUMENTOS:
Los principales instrumentos que se utilizaron en las técnicas de la investigación son:
a) Trabajo de gabinete:
 Usb de 8 gb
 Computadora samsung
core i5
 Celular lg k10
 Google earth
 Estándares de calidad
ambiental
b) Trabajos en campo:
 Cuaderno de apuntes
 Lapiceros
 Botellas de plástico y
vidrio
 Estanques
 Marcador
 Multiparametro
 Cámara fotográfica
 Navegador GPS
 Cinta métrica
 Tina de plastico
 Balde de pvc
 Nivel para mano
 Pico
 Pala
 Cordones
c) Análisis en laboratorio:
 colorimetro
 Balanza analítica
 Equipo de filtración
 Equipo de titulación
 Matraces Erlenmeyer
 Fiolas de 50 ml
 Vasos de precipitación
 Botellas winkler
 Probetas
 Picetas
 Pipetas
 Cronometro
 Cinta masking tape
 Marcador
37
d) Reactivos a utilizar:
 Agua des ionizada
 Alcohol
3.2.3. CARACTERÍSTICAS DEL PUNTO DE MONITOREO
Según el Ministerio de vivienda, construcción y saneamiento, los puntos de monitoreo
deben tener las siguientes características:
 Favorecer que la muestra en cuestión pueda ser representativa.
 Localizar el punto de muestro donde el flujo tenga una mezcla homogénea, de
preferencia después de resaltos.
 “Para la determinación del afluente, el sitio de monitoreo se debe encontrar
precedentemente a la entrada de agua de recirculación” (Ministerio de Vivienda
Construccion y Saneamiento, 2014).
 Debe ser de cómodo paso y en lo posible seguro, evadiendo vías desniveladas,
pedregosos, vegetación espesa y lodos.
 “debe tener un visible código de identificación” (Ministerio de Vivienda Construccion
y Saneamiento, 2014).
3.2.4. UBICACIÓN DEL PUNTO DE MUESTREO
El punto de muestreo, se identificó y se registró notoriamente, “de manera que acceda
su ubicación exacta en muestreos futuros. De preferencia, para establecer la ubicación se
utiliza un instrumento de posicionamiento (GPS)” (Ministerio de Vivienda Construccion y
Saneamiento, 2014). El mismo que se registró en coordenadas UTM 357259.91 m E
8387442.11 m S. Una vez establecido el punto de monitoreo se colocó una identificación para
su reconocimiento.
38
3.2.5. REGISTRO DE DATOS DE CAMPO
Se trabajó con una ficha de registro de campos, donde se registró el código de punto de
Muestreo, descripción despejada y determinada del lugar de muestreo, Hora, fecha de muestreo,
así como los datos de los parámetros analizados con el multiparámetro.
3.2.6. RECOLECCIÓN DE DATOS EN EL CAMPO
En cuanto a la recaudación de reseñas en campo se utilizó una muestra representativa,
utilizando recipiente ancho y limpio (realizo el enjuague), midiendo primero el oxígeno
disuelto, pH, temperatura, la conductividad eléctrica y sólidos totales disueltos.
3.2.7. TOMA DE MUESTRAS DE PARÁMETROS FÍSICOS Y QUÍMICOS
Para la adquisición de muestra se manipuló “frascos de plástico de boca ancha con cierre
hermético, limpios y de 100 ml de capacidad” (Área de Protección de los Recursos Hídricos,
2007). La cual no requirió preservación y se conservó en cooler de plástico a 4 °C
aproximadamente.
Cada tanda experimental fue desarrollada en 10 días según en tiempo de retención
hidráulica elegida para esta investigación; y el periodo de muestreo fue diario durante los 10
días (una muestra de cada estanque).
Las muestras tomadas fueron muestras simples y fueron recogidas en envases de
plástico para analizar los parámetros fisicoquímicos. “Las muestras se tomaron en las horas
donde hay cambio de radiación y por lo tanto variación de la actividad fotosintética en el agua
a tratar, todo esto involucra el grado de tratamiento en horas críticas” (Garcia Trujillo, 2012).
3.2.8. IDENTIFICACIÓN DE MUESTRAS DE AGUA
Los recipientes se identificaron seguidamente detrás de la adquisición de muestra con
un rotulo de cinta masqui con alto poder adhesivo, considerando los siguientes datos:
 Código de identificación (referido al orden y tipo de estanque)
39
 Fecha y hora de la toma de la muestra.
 Nombre del responsable del muestreo.
Solo se consideró esta información ya que los ensayos de laboratorio las realizo mi
persona conjuntamente con el profesional encargado del laboratorio de calidad ambiental de la
universidad andina Néstor Cáceres Velásquez.
3.2.9. DETERMINACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO:
Para desarrollar la presente investigación se utilizaron 03 medios de depuración de flujo
discontinuo o también llamado por tandas, que consta de un acuario para cada sistema, el cual
simula una laguna pequeña con agua estancada.
En una de las unidades experimentales se cultivó el berro (nasturtium officinale) con
una biomasa de 400 g, otra con 200 g y la otra unidad experimental consistió en un sistema sin
planta acuática, el cual se usó como control.
3.2.10. CONSTRUCCIÓN DE LOS ESTANQUES:
“Se montó 3 estanques de PVC las cuales denominaremos (unidad experimental) para
el tratamiento de las aguas residuales, las dimensiones se calculara con la relación de (largo:
ancho) de 2.7, para que el flujo se aproxime a un pistón” (Coronel Castro, 2015).
3.2.11. RECOLECCION DEL BERRO (nasturtium officinale):
Esta micrófito se colecto de un acuífero ubicada en la comunidad de cañicuto sector
accosiri del distrito de San Antón provincia de Azángaro departamento de puno, exactamente
a 365677.39 m E y 8397822.07 m S aproximadamente a unos 180 km al norte de la ciudad de
Juliaca, a una altura promedio de 4046 msnm.
40
3.2.12. INSTALACIÓN DE LOS SISTEMAS:
Se utilizaron 03 estanques de material PVC transparente unidad (experimental) de las
siguientes dimensiones: 30 cm de profundidad, 40 cm de ancho y 70 cm de largo. El volumen
de los estanques fue de 80 litros (0,08 m3). Los estanques fueron alimentados con las Aguas
Residuales a la entrada de la PTAR de la localidad de San Antón, los estanques fueron llenados
con el 82.5% de su capacidad haciendo un volumen 50 litros (0,05 m3). “la cual fue
anticipadamente depurado en un filtro de grava para eliminar la materia gruesa, las bolas y
papeles que contenía el agua” Según (Coronel Castro, 2015).
En la siembra del nasturtium officinale, se utilizó el método utilizado por (Coronel
Castro, 2015), que consistió en: “Lavar las Macrofitas con agua corriente y colocarlos en los
estanques hasta cubrir la mitad del área”.
3.2.1. BIOENSAYOS:
Para determinar la eficiencia del berro se realizó un experimento consignado de tres
unidades experimentales de material plástico transparente, cuyas dimensiones son de 30 cm de
profundidad, 40 cm de ancho y 70 cm de largo, ocupando un volumen de 50 litros, las tres
fueron llenadas con aguas residuales domésticas de la ciudad de San Antón previamente
filtradas en grava para quitar los sólidos gruesos, solo dos de estas unidades experimentales
fueron inoculados con berro y la otra se utilizó de testigo. El experimento se ejecutó por
duplicado y un testigo, evaluado diariamente durante 10 días. La cantidad de biomasa húmeda
utilizada en los experimentos fue pesada en una balanza analítica. Las mediciones diarias del
nutriente fosfato y nitrógeno en agua, se complementaron con mediciones de parámetros
fisicoquímicos tales como temperatura, oxígeno disuelto, conductividad eléctrica y pH, los
cuales son medidos con un equipo multiparametros, mientras que los fosfatos y nitratos se
calcularon con un colorímetro.
41
Para obtener el peso húmedo de la biomasa de nasturtium officinale se dejó escurrir el
exceso de agua. Posteriormente se calculó su masa en una balanza analítica. El monto de
biomasa que se agregó en las unidades experimentales no cubrió completamente la superficie
del agua para permitir el libre crecimiento de las plantas. Al finalizar los experimentos se pesara
la biomasa obtenida de cada unidad. La resta del peso inicial y final muestra la productividad
de Spirodela polyrhiza.
3.3. PROCEDIMIENTOS PARA LA DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS
FÍSICOS
3.3.1. MÉTODO DE COLORIMETRÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE
NITRATO (NO3-):
Para medir la concentración de nitratos se utilizó el método de absorbancia manejando
un colorímetro portátil, Modelo DR 900 de la marca HACH. Asimismo, “el equipo consta
dentro de su tarjeta de almacenamiento las curvas de calibración, Al ser situada la muestra en
el instrumento, este cálculo la absorbancia de la muestra y estableció directamente la dosis de
la especie en la muestra” (Coronel Castro, 2015). La metodología para el cálculo de cada
muestra es el siguiente:
 “Se programó el instrumento para el parámetro en cuestión y se programó el largo de
onda de máxima absorción, 400 nm” (Coronel Castro, 2015)
 Se vertió en un tubo de ensayo propio del equipo, 25 ml de muestra y otro tubo con 25
ml de agua destilada.
 “Se completó el contenido de un sobre del reactivo RH NITRATE a un tubo.
Sacudiendo por un espacio de un minuto” (Coronel Castro, 2015)
 Se dejó reposar por un lapso de (5) minutos para una mejor reacción
 Se puso el tubo de ensayo que posee el agua destilada (testigo) en el equipo, cerrando
la tapa” (Coronel Castro, 2015)
42
 Presionamos ZERO, y el instrumento resalto 0 mg/L.
 “Se colocó el tubo de ensayo que contenía la muestra en el equipo. Y se presionó
READ” (Coronel Castro, 2015)
 Se registró la concentración de nitrato, en mg/ L NO3-N.
3.3.2. MÉTODO DE COLORIMETRÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE
FOSFATOS (PO4-3):
Para medir la concentración de nitratos se utilizó el método de absorbancia manejando
un colorímetro portátil, Modelo DR 900 de la marca HACH. Asimismo, “el equipo consta
dentro de su tarjeta de almacenamiento las curvas de calibración, Al ser situada la muestra en
el instrumento, este cálculo la absorbancia de la muestra y estableció directamente la dosis de
la especie en la muestra” (Coronel Castro, 2015). La metodología para el cálculo de cada
muestra es el siguiente:
 “Se programó el instrumento para el parámetro en cuestión y se programó el largo de
onda de máxima absorción, 890 nm” (Coronel Castro, 2015)
 Se vertió en un tubo de ensayo propio del equipo, 25 ml de muestra y otro tubo con 25
ml de agua destilada.
 Se completó el contenido de un sobre del reactivo PHOSPHATE a un tubo. Sacudiendo
por un espacio de un minuto” (Coronel Castro, 2015)
 Se dejó reposar por un lapso de (2) minutos para una mejor reacción
 Se puso el tubo de ensayo que posee el agua destilada (testigo) en el equipo, cerrando
la tapa” (Coronel Castro, 2015)
 Presionamos ZERO, el instrumento resalto 0 mg/L.
43
 “Se puso el tubo de ensayo que poseía la muestra con el PHOSPHATE en el equipo.
Presionando READ” (Coronel Castro, 2015)
 Se registró la concentración de nitrito, en mg/ L PO4-3.
3.4. VALIDEZ Y CONFIABILIDAD DEL INSTRUMENTO
3.4.1. EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE NITRATOS Y FOSFATOS:
Para establecer la eficacia de eliminación de fosfatos y nitratos emplearemos el siguiente
modelo matemático
E =
∁i − ∁f
∁i
∗ 100
Dónde:
E: Eficacia de eliminación del sistema, [%]
Cf: concentración de salida
Ci: concentración de entrada
3.4.2. PRUEBA ESTADÍSTICA DE t student
“En estadística, una prueba t de Student, prueba t de estudiante, o Test-T es cualquier
prueba en la que el estadístico utilizado tiene una distribución t de Student si la hipótesis nula
es cierta” (Frandis, 2015).
Se aplica cuando la población estudiada sigue una distribución normal pero el tamaño
muestral es demasiado pequeño como para que el estadístico en el que está basada la
inferencia esté normalmente distribuido, utilizándose una estimación de la desviación típica
en lugar del valor real. Es utilizado en análisis discriminante. (Frandis, 2015)
44
PRUEBAS t student PARA MUESTRAS DESAPAREADAS
“Las pruebas t desapareadas o de muestras independientes, se utilizan cuando se
obtienen dos grupos de muestras aleatorias, independientes e idénticamente distribuidas a partir
de las dos poblaciones a ser comparadas” (Frandis, 2015). Por ejemplo
Supongamos que evaluaremos el resultado de un procedimiento médico, y alistamos a
100 personas para la investigación. Después optamos al azar 50 personas para el conjunto
en tratamiento y 50 personas para el conjunto de control. En este caso, obtenemos dos
muestras independientes y podríamos utilizar la forma desapareada de la prueba t. La
elección aleatoria no es esencial en este caso, si contactamos a 100 personas por teléfono y
obtenemos la edad y género de cada una, y luego se utiliza una prueba t bimuestral para ver
en que forma la media de edades difiere por género, esto también sería una prueba t de
muestras independientes, a pesar de que los datos son observacionales. (Frandis, 2015)
PRUEBAS t student PARA MUESTRAS APAREADAS
“Las pruebas t de muestras dependientes o apareadas, consisten típicamente en una
muestra de pares de valores con similares unidades estadísticas, o un grupo de unidades que
han sido evaluadas en dos ocasiones diferentes (prueba t de mediciones repetitivas)” (Frandis,
2015). Un ejemplo característico de prueba t para cálculos iterativas sería por muestra que los
sujetos sean valorados antes y después de un tratamiento
Una prueba t student basada en la coincidencia de pares muestrales se obtiene de una
muestra desapareada que luego es utilizada para formar una muestra apareada, utilizando
para ello variables adicionales que fueron medidas conjuntamente con la variable de
interés. Este enfoque se utiliza a menudo en los estudios observacionales para reducir o
eliminar los efectos de los factores de confusión. (Frandis, 2015)
45
3.5. PLAN DE RECOLECCIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS
El plan de procedimientos que condujeron a reunir los datos que permitieron comprobar
el grado de validez de la hipótesis se expresan en la tabla
Tabla 5: plan de recolección y procesamiento de datos
PLAN
objetivo
Determinar la eficiencia del berro (nasturtium officinale) para la remoción
de nitratos y fosfatos en aguas residuales domésticas.
Unidad de
análisis
Tendremos una muestra compuesta por dos sistemas de tratamiento de
aguas residuales a escala de laboratorio y el berro (nasturtium officinale),
para el tratamiento de fosfatos y nitratos de 50 litros de aguas residuales
domesticas en 2 etapas.
método
Los datos se recolectaran con la ayuda de un multiparámetro marca
HANNA (conductividad eléctrica, oxígeno disuelto, temperatura, pH) y
un colorímetro dr900 marca HACH (nitratos y fosfatos)
Procesamiento
de datos
Los resultados obtenidos previamente codificados se transfieren a una
matriz de datos en EXEL, luego se preparan para su análisis estadístico en
el programa SPSS
ELEMENTOS DEL PLAN
Variable a
medir
Eficiencia de remoción
Definición
operacional
Capacidad del nasturtium officinale de remover los nitratos y fosfatos del
agua residual doméstica.
recursos Económicos: suficientes, tiempo: 20 días
46
IV. RESULTADOS
4.1. ANÁLISIS DE AGUA RESIDUAL
Para realizar el análisis se recolecto 200 ml de agua residual provenientes de la localidad
del distrito de San Antón, de los cuales se tomaron para analizar nitratos, fosfatos, oxígeno
disuelto, pH, conductividad eléctrica y temperatura. Siendo los resultados como se expresa en
la tabla n° 6 y 7.
Tabla 6: resultado in situ de los parámetros físicos.
ANÁLISIS DE PARÁMETROS FÍSICOS
N° Fecha y hora T (°C) PH C.E. (Us/cm) TDS (ppm) O.D. (mg/l
1
4/10/2018
12:15
16.8 7.8 936.0 469.0 1.57
2
5/10/2018
12:10
16.7 7.8 935.0 468.0 1.53
Tabla 7: resultados inicial de nitratos y fosfatos en el agua residual.
ANÁLISIS INICIAL DE NUTRIENTES
NUTRIENTES
MUESTRA INICIAL
04/10/18 05/10/18 ECA
Nitratos 10.7 mg/l 10.9 mg/l 10 mg/l
fosfatos 24.8 mg/l 24.3 mg/l 1 mg/l
En las tablas N° 6 y 7 se expresa los parámetros físicoquímico del agua residual de la
localidad de San Antón, al ingreso de la planta de tratamiento de aguas residuales. La
concentración de nitratos en el primer y segundo análisis son de 10.7 y 10.9 mg/l
respectivamente los cuales no son aceptables para el cuerpo receptor según los estándares. En
cuanto a los fosfatos encontrados en el agua residual tuvieron una concentración de 24.8 y 24.3
47
mg/l en el primer y segundo día de análisis respectivamente los cuales no son aceptables para
ser vertidos en los cuerpos receptores.
4.2. REMOCIÓN DE FOSFATOS (PO4
3-
) Y NITRATOS (NO3
-
) EN UNIDAD R1.
En la unidad experimental R1 la remoción de fosfatos (PO4
3-
) y nitratos (NO3
-
), por
(nasturtium officinale) logro una eficiencia de 71.19% y 34.41% respectivamente, sin embargo
la producción de biomasa fue relativamente escasa, el rango de la temperatura medida en el
agua fue de 16.8 y 14.4ºC, oxígeno disuelto de 1.6 y 2.6 mg/l, conductividad eléctrica de 936 y
1063 µS/cm, y pH de 7.6 y 7.8. En promedio, el peso final de la biomasa mostro un incremento
del 10.5% (tabla 8).
Tabla 8: pesos de biomasa obtenida en la unidad experimental R1.
PESO MASA HUMEDA
Pi (g) Pf (g) Incremento (%)
A
400
443 11
B 438 10
TOTAL 10.5
Durante los experimentos se logró observar que el nasturtium officinale mostraba daños
en la estructura del cuerpo vegetal, estos daños fueron decoloración, manchas pardas en las
hojas. Dichos daños son caracteres del estrés fisiológico y produjeron la perdida de plantas.
48
REMOCIÓN DE FOSFATOS
Grafico 1: resultado de la disminución de fosfatos en la unidad experimental R1 y T.
El grafico anterior muestra el comportamiento del fosfato evaluado en la unidad
experimental R1 en el mes de setiembre, la unidad R1 no muestra un comportamiento lineal,
debido a que en la muestra inicial la concentración es de 23.6 mg/l luego en el tercer día
disminuye de manera drástica a 2.6 mg/l y en el cuarto día vuelve a subir la concentración de
nitratos a 9.4 mg/l. esto debido a la descomposición de materia orgánica. El comportamiento
del testigo en ausencia de nasturtium officinale presenta un incremento de la concentración de
fosfatos a 13 mg/l en el tercer día y en el octavo día a 18.2 mg/l.
El grafico 1 también muestra que la máxima eficiencia de remoción se alcanzó al octavo
día de la experimentación llegando a una concentración de 6.2 mg/l. con una eficiencia de
73.7%
0
5
10
15
20
25
mg/l
REMOSION DE FOSFATOS
R1 - fosfatos
T - fosfatos
49
REMOCIÓN DE NITRATOS
Grafico 2: resultado de la disminución de nitratos en la unidad experimental R1.
El grafico 2, muestra el comportamiento del nitrato frente al nasturtium officinale
evaluado en 10 días. La disminución de nitratos no muestra un comportamiento lineal, debido
a que en la muestra inicial la concentración es de 9.3 mg/l, después el segundo día la
concentración disminuyo a 7.3 mg/l luego el octavo día alcanzo un valor de 8.7 mg/l, esto
debido a la descomposición de la componente orgánica (Uría y proteínas), “la materia orgánica
es descompuesta por bacterias anaerobias y aerobias, en dióxido de carbono, amoniaco y otros
subproductos, el amoniaco al ser inestable en el agua se disocia en ion amonio, proceso
denominado amonificación, luego por acción de los microorganismos nitrosomas y nitrobacter,
transforman el amonio en nitrito y nitrato, proceso denominado nitrificación” (Chupan Hilario,
2014). logrando así subir la concentración, en seguida los demás días la concentración
disminuye por acción del nasturtium officinale. En cambio el testigo al cuarto día baja su
concentración a 8.8mg/l para finalmente al décimo día subir a 14.1 mg/l.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
mg/l
REMOSION DE NITRATOS
R1 - nitratos
T - nitratos
50
La máxima eficiencia de remoción de nitratos se logró al noveno día de la
experimentación alcanzando un valor de 6.0 mg/l. con una eficiencia de 35.5%.
DETERMINACIÓN DE OXÍGENO DISUELTO
Grafico 3: comportamiento del oxígeno disuelto en unidad experimental R1 y T.
En el grafico 3, se expresa la evolución del oxígeno disuelto, desarrollado en la unidad
experimental R1 y el testigo. En R1 el oxígeno tiende a incrementar desde el primer día de 1.57
mg/l a 2.59 mg/l en el sexto día para luego descender a 2.13 mg/l en el décimo día, esto explica
que por el proceso de la fotosíntesis el nasturtium officinale introduce oxígeno, mientras que al
final de la experimentación el nasturtium officinale mostro estrés fisiológico por lo que bajo la
eficiencia de la macrófita. En la unidad experimental del testigo el incremento de oxigeno no
fue notable ya que la variación fue de 1.48 mg/l en el primer día a 1.54 mg/l en el décimo día,
puesto que el testigo se desarrolló en ausencia de la macrófita.
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
mg/l
OXIGENO DISUELTO
R1 - D.O.[mg/L]
T - D.O.[mg/L]
51
DETERMINACIÓN DE CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
Grafico 4: comportamiento de la conductividad eléctrica en unidad experimental R1 y T.
La evolución de la conductividad eléctrica se ve manifestada en el grafico 4, en el que
el comportamiento en la unidad experimental R1 y el testigo son diferentes puesto que en la
unidad R1 la conductividad eléctrica se mantiene en un promedio de 984 µS/cm hasta el sexto
día, luego en el sétimo día comienza a subir de 1014 µS/cm a 1063 µS/cm en el décimo día,
esto debido a que a partir del sétimo día el nasturtium officinale comienza a sufrir un estrés
fisiológico.
Las concentraciones de clorofila en los últimos 4 días aumentaron de 156.44 a 407.69
μg/L. Es por ello que las microalgas presentes en los bioensayos añadieron al agua el color
verde característico que les distingue a simple vista
850.0
900.0
950.0
1000.0
1050.0
1100.0
µS/cm
CONDUCTIVIDAD ELECTRICA
R1 - EC[µS/cm]
T - EC[µS/cm]
52
DETERMINACIÓN DEL PH
Grafico 5: comportamiento del pH en la unidad experimental R1 y T.
El grafico 5, se expresa el comportamiento del pH en la unidad experimental R1, donde
al segundo día tiende a disminuir a una unidad de 7.6, a partir del tercer día tiende a aumentar
su valor hasta llegar a un máximo de 7.8 unidades manteniéndose constante hasta el décimo
día. Por otro lado el pH de la unidad de testigo desciende a 7.4 unidades al segundo día, para
luego aumentar su valor de manera constante hasta 8.5 en el décimo día.
6.8
7.0
7.2
7.4
7.6
7.8
8.0
8.2
8.4
8.6
8.8
Unidades
PH
R1 - pH
T - pH
53
DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA
Grafico 6: variación de la temperatura en la unidad experimental R1 y T.
“La temperatura es el parámetro más importante que debe ser medido en el agua” (Rolán
Peréz & Ramirez Restrepo, 2008). El grafico 6, muestra que la temperatura no tiene un
comportamiento lineal, ya que al quinto día la temperatura alcanzo 14.4°C, luego al quinto día
se incrementó a 15.4°C, para finalmente terminar en 15°C.
4.3. REMOCIÓN DE FOSFATOS (PO4
3-
) Y NITRATOS (NO3
-
) EN UNIDAD R2
Como bien se indicó anteriormente, los bioensayos se ejecutaron a la intemperie, es
decir, en la situación intermedia entre experimentos de laboratorio donde es posible controlar
las variables ambientales y, experimentos en hábitat nativo de la macrófita, en donde las
variables ambientales no son controladas. Durante el tiempo de experimentación para remoción
de (PO4
3-
y NO3-), nasturtium officinale presentó decoloración de sus frondes, lo cual a su vez
13.0
13.5
14.0
14.5
15.0
15.5
16.0
16.5
17.0
17.5
Unidades
TEMPERATURA
R1 - Temp.[°C]
T - Temp.[°C]
54
originó la merma de plantas. Lo anterior se imputa a un estrés fisiológico originado por el
encierro de la planta en las unidades experimentales.
Tabla 9: pesos de biomasa obtenida en la unidad experimental R2.
PESO MASA HUMEDA
Pi (g) Pf (g) Incremento (%)
A
200
222 11
B 227 14
TOTAL 12.5
En la unidad experimental R2 la remoción de fosfatos (PO4
3-
) y nitratos (NO3
-
), por
nasturtium officinale logro una eficiencia de 66.9% y 2.9% respectivamente, Entre las
oscilaciones de las variables que mediaron en los experimentos tenemos: temperatura del agua
con un rango de 16.7 y 13.7°C, oxígeno disuelto de 1.51 a 1.80 mg/L, conductividad eléctrica
de 935 a 1077 μs/cm y pH de 7.8 a 7.3., las unidades experimentales mostraron constante
desarrollo de microalgas y bacterias, las cuales probablemente perturbaron las propiedades
fisicoquímicas del agua. En promedio, el peso final de la biomasa recuperada de nasturtium
officinale fue de 12.5% (Tabla 9).
55
REMOCIÓN DE NITRATOS
Grafico 7: resultado de la disminución de nitratos en la unidad experimental R2 y T.
En el grafico 7, se observa el promedio enlazado de la concentración de nitratos (NO3-
). La concentración inicial de nitratos (NO3-) en agua fue de 10.2 mg/L y 9.9 mg/L al finiquitar
la experimentación. Las altas concentraciones observadas en la unidad experimental R2 los días
4, 5 y 6, se atribuyen a la acción de bacterias nitrificantes. En los últimos tres días (8 al 10), la
biomasa de nasturtium officinale era remanentes de vegetación muerta, lo que concordó con un
acrecentamiento en la dosis de nitratos. Esto indica la ocurrencia del ciclo de amonificación-
nitrificación. La máxima eficiencia de remoción se alcanzó al séptimo día llegando a 8.2 mg/l.
El desarrollo del testigo en ausencia de nasturtium officinale no presentó una
desvaloración en la dosis de nitratos en agua de 10.7 en el primer día a 8.8 mg/L en el quinto
día. Esto se explica por la presencia las bacterias y microalgas se desenvolvían naturalmente
en las aguas residuales motivo de estudio. Se propone que las bacterias y microalgas apoyaron
0
2
4
6
8
10
12
14
16
mg/l
REMOCIÓN DE NITRATOS
R2 - nitratos
T - nitratos
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BERROS Y SU EFICIENCIA

  • 1. UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL TESIS: EFICIENCIA DEL BERRO (nasturtium officinale) PARA LA REMOCIÓN DE NITRATOS Y FOSFATOS EN AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS – SAN ANTÓN 2018 PRESENTADA POR: Bach. RODRIGO DEZA TURPO PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO SANITARIO Y AMBIENTAL JULIACA – PERU 2019
  • 2.
  • 3.
  • 4. II DEDICATORIA Dedico al esfuerzo de mis queridos padres Jesús y Marcelina, ya que sin su infinito apoyo no habría alcanzado mis objetivos profesionales, a mi hermano Lishner y a mi pareja Rosa Carolina, por brindarme sus ilustrados consejos en la toma de decisiones estables, en todas las etapas de mi vida.
  • 5. III AGRADECIMIENTOS Agradezco a dios por darme la vida, la sabiduría para terminar mi carrera profesional y la paciencia para poder realizar el presente trabajo de investigación. También a mi primera casa de estudios UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELAZQUES, por darme la oportunidad a formarme como ingeniero. Agradezco a mi papá Jesús Deza Mamani, a mi madre Marcelina Turpo Quispe, a mi hermano, a mi esposa Rosa Carolina Quiro Apaza y a toda mi familia por soportar mis alejamientos mientras me ocupaba en la tesis, mis amanecidas por dedicarme a escribir la misma y por brindarme su apoyo incondicional en cada momento de esta etapa de mi vida. A la terna de jurados Dr. Ing. Cesar Guillermo CAMARGO NAJAR, Msc. Ing. Jesús Esteban CASTILLO MACHACA, Ing. James Hugo MAMANI PAYE, por sus recomendaciones y contribuciones a fin de precisar mejor las ideas y presentar un mejor trabajo. A todos mis amigos que de una u otra manera aportaron consejos para realizar el presente trabajo de investigación.
  • 6. IV Contenido I. ASPECTOS GENERALES..................................................................................1 1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ...............................................................1 1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...........................................................1 1.2.1. PROBLEMA GENERAL...........................................................................1 1.2.2. PROBLEMAS ESPECIFICOS ...................................................................1 1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION...........................................................2 1.3.1. OBJETIVO GENERAL.............................................................................2 1.3.2. OBJETIVO ESPECIFICO..........................................................................2 1.4. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO....................................................................2 1.5. LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN.....................................................3 1.6. HIPOTESIS ...................................................................................................4 1.6.1. HIPOTESIS GENERAL: ...........................................................................4 1.6.2. HIPOTESISI ESPECÍFICAS:.....................................................................4 1.7. VARIABLES .................................................................................................4 1.7.1. DEFINICIÓN CONCEPTUAL DE LA VARIABLE .....................................4 1.7.2. DEFINICIÓN OPERACIONAL DE LA VARIABLE ...................................4 1.7.3. OPERACIONALIZACION DE VARIABLES..............................................5 1.7.4. VARIABLE DEPENDIENTE: ...................................................................5 1.7.5. VARIABLE INDEPENDIENTE:................................................................5 II. MARCO TEORICO..............................................................................................6 2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION ..................................................6 2.2. MARCO TEORICO:.......................................................................................9 2.2.1. AGUA RESIDUAL DOMESTICA: ............................................................9 2.2.2. CONSTITUYENTES DEL AGUA RESIDUAL: ........................................10 2.2.3. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS: ................................................................16 2.2.4. REMOCIÓN DE NUTRIENTES: .............................................................20 2.2.5. PORCENTAJE DE REMOCIÓN:.............................................................21 2.2.6. FITORREMEDIACION: .........................................................................22 2.2.7. FITODEPURACION:..............................................................................23 2.2.8. HUMEDALES: ......................................................................................23
  • 7. V 2.2.9. HUMEDALES ARTIFICIALES:..............................................................24 2.2.10. TIPOS DE HUMEDALES ARTIFICIALES:............................................25 2.2.11. MACRÓFITAS.....................................................................................27 2.2.12. BERRO (nasturtium officinale)...............................................................33 III. PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO DE INVESTIGACIÓN............................34 3.1. TIPO Y NIVEL DE LA INVESTIGACIÓN.....................................................34 3.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACION...............................................................34 3.3. POBLACIÓN...............................................................................................34 3.4. MUESTRA ..................................................................................................35 3.1. DESCRIPCIÓN DEL ÁMBITO DE LA INVESTIGACIÓN..............................35 3.1.1. ÁREA DE ESTUDIO ..............................................................................35 3.2. TÉCNICAS, FUENTES E INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIÓN PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS ..............................................................................36 3.2.1. TÉCNICAS:...........................................................................................36 3.2.2. INSTRUMENTOS:.................................................................................36 3.2.3. CARACTERÍSTICAS DEL PUNTO DE MONITOREO .............................37 3.2.4. UBICACIÓN DEL PUNTO DE MUESTREO............................................37 3.2.5. REGISTRO DE DATOS DE CAMPO.......................................................38 3.2.6. RECOLECCIÓN DE DATOS EN EL CAMPO ..........................................38 3.2.7. TOMA DE MUESTRAS DE PARÁMETROS FÍSICOS Y QUÍMICOS........38 3.2.8. IDENTIFICACIÓN DE MUESTRAS DE AGUA.......................................38 3.2.9. DETERMINACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO: .......................39 3.2.10. CONSTRUCCIÓN DE LOS ESTANQUES: ............................................39 3.2.11. RECOLECCION DEL BERRO (nasturtium officinale):.............................39 3.2.12. INSTALACIÓN DE LOS SISTEMAS:....................................................40 3.2.1. BIOENSAYOS:......................................................................................40 3.3. PROCEDIMIENTOS PARA LA DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS FÍSICOS ............................................................................................................41 3.3.1. MÉTODO DE COLORIMETRÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE NITRATO (NO3-): ..........................................................................................41 3.3.2. MÉTODO DE COLORIMETRÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE FOSFATOS (PO4-3):.......................................................................................42 3.4. VALIDEZ Y CONFIABILIDAD DEL INSTRUMENTO..................................43
  • 8. VI 3.4.1. EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE NITRATOS Y FOSFATOS: .................43 3.4.2. PRUEBA ESTADÍSTICA DE t student .....................................................43 3.5. PLAN DE RECOLECCIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS.......................45 IV. RESULTADOS ................................................................................................46 4.1. ANÁLISIS DE AGUA RESIDUAL................................................................46 4.2. REMOCIÓN DE FOSFATOS (PO4 3- ) Y NITRATOS (NO3 - ) EN UNIDAD R1. ..47 4.3. REMOCIÓN DE FOSFATOS (PO4 3- ) Y NITRATOS (NO3 - ) EN UNIDAD R2....53 4.4. PRUEBAS ESTADÍSTICAS..........................................................................61 4.4.1. PRUEBA DE T DE STUDENT ................................................................61 V. DISCUSIÓN .....................................................................................................66 VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.....................................................68 6.1. CONCLUSIONES ........................................................................................68 6.2. RECOMENDACIONES:...............................................................................69 VII. BIBLIOGRAFÍA:............................................................................................71 VIII. ANEXOS ......................................................................................................74 8.1. PANEL FOTOGRÁFICO ..............................................................................74 8.2. MATRIZ DE CONSISTENCIA......................................................................80
  • 9. VII INDICE DE FIGURAS Figura 1: Las altas temperaturas afectan el pH de un ambiente acuático (Luevano Vargas, 2016) ....................................................................................................................12 Figura 2: fotoperiodo aprovechado por plantas acuáticas, microalgas y cianobacterias para realizar fotosíntesis y almacenar energía....................................................................17 Figura 3: Ciclo del nitrógeno en humedales: 1.Fijación; 2.Amonificación; 3.Nitrificación; 4.Desnitrificación. (Luevano Vargas, 2016) ...............................................................18 Figura 4: a) nitrosomas, b) nitrobacter. (Luevano Vargas, 2016)...................................19 Figura 5: ciclo del fosforo en humedales: 1. descomposición de materia orgánica; 2. mineralización; 3. fijación; 4. liberación - reducción. (Luevano Vargas, 2016)...............20 Figura 6: humedal artificial de flujo superficial. .........................................................25 Figura 7: humedal artificial de flujo sub superficial. (Fundación Ecología y Desarrollo)..27 Figura 8: Macrófita sumergida. Elodea canadensis. (Luevano Vargas, 2016)..................29 Figura 9: Macrófita emergente. Typha sp. (Luevano Vargas, 2016). .............................30 Figura 10: Macrófita flotante. Eichhornia crassipes (Luevano Vargas, 2016) .................31 Figura 11: ubicación del distrito de San Antón. ..........................................................35
  • 10. VIII INDECE DE TABLAS Tabla 1: Operacionalización de variables.............................................................................. 5 Tabla 2: clasificación del fosforo en función del pH........................................................... 15 Tabla 3: principales funciones y beneficios económicos de los humedales........................24 Tabla 4: Beneficios y problemas asociados a las macrófitas...............................................33 Tabla 5: plan de recolección y procesamiento de datos ......................................................45 Tabla 6: resultado in situ de los parámetros físicos............................................................. 46 Tabla 7: resultados inicial de nitratos y fosfatos en el agua residual. .................................46 Tabla 8: pesos de biomasa obtenida en la unidad experimental R1. ...................................47 Tabla 9: pesos de biomasa obtenida en la unidad experimental R2. ...................................54 Tabla 10: Estadísticas de muestra única para la evaluación inicial de nitratos. ..................61 Tabla 11: Prueba de muestra única para la evaluación inicial de nitratos........................... 61 Tabla 12: Estadísticas de muestra única para la evaluación inicial de fosfatos. .................62 Tabla 13: Prueba de muestra única para la evaluación inicial de fosfatos. ......................... 62 Tabla 14: Estadísticas de muestras emparejadas para fosfatos............................................63 Tabla 15: Prueba de muestras emparejadas para fosfatos. ..................................................64 Tabla 16: Estadísticas de muestras emparejadas para nitratos. ..........................................65 Tabla 17: Prueba de muestras emparejadas para nitratos. ...................................................65
  • 11. IX INDECE DE GRAFICOS Grafico 1: resultado de la disminución de fosfatos en la unidad experimental R1 y T.......48 Grafico 2: resultado de la disminución de nitratos en la unidad experimental R1..............49 Grafico 3: comportamiento del oxígeno disuelto en unidad experimental R1 y T..............50 Grafico 4: comportamiento de la conductividad eléctrica en unidad experimental R1 y T.51 Grafico 5: comportamiento del pH en la unidad experimental R1 y T. .............................. 52 Grafico 6: variación de la temperatura en la unidad experimental R1 y T.......................... 53 Grafico 7: resultado de la disminución de nitratos en la unidad experimental R2 y T. .....55 Grafico 8: resultado de la disminución de fosfatos en la unidad experimental R2 y T.......56 Grafico 9: Tratamiento del oxígeno disuelto en la unidad experimental R2 y T. ...............57 Grafico 10: Desarrollo de la temperatura en la unidad experimental R2 y T......................58 Grafico 11: comportamiento dela conductividad eléctrica en la unidad experimental R2 y T...........................................................................................................................................59 Grafico 12: comportamiento del pH en la unidad experimental R2 y T. ............................ 60
  • 12. X ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS Fotografía 1: ubicación del área de estudio.........................................................................74 Fotografía 2: recolección del nasturtium officinale en el sector de accosiri de la comunidad campesina de cañicuto.........................................................................................................74 Fotografía 3: recolección de la muestra (agua residual municipal antes de la llegada a la planta de tratamiento de aguas residuales............................................................................75 Fotografía 4: medicines in situ de los parámetros físicos iniciales (oxígeno disuelto, temperatura, pH, conductividad eléctrica)...........................................................................75 Fotografía 5: instalación de estanques y llenado de las mismas con aguas residuales........76 Fotografía 6: medición de la masa del nasturtium officinale antes y después de los bioensayos. .......................................................................................................................... 76 Fotografía 7: tres estanques de polietileno transparente, 2 con nasturtium officinale y 1 de testigo...................................................................................................................................77 Fotografía 8: medición de los parámetros químicos (temperatura, oxígeno disuelto, pH, conductividad eléctrica) en las unidades experimentales. ...................................................78 Fotografía 9: recolección de muestras para el análisis de nitratos y fosfatos.....................78 Fotografía 10: análisis de las muestras para la determinación de nitratos, en el laboratorio de calidad ambiental de la escuela de ingeniería sanitaria y ambiental............................... 79 Fotografía 11: análisis de las muestras para la determinación de fosfatos, en el laboratorio de calidad ambiental de la escuela de ingeniería sanitaria y ambiental............................... 79
  • 13. XI RESUMEN El presente estudio tuvo como objetivo, Determinar la eficiencia del berro (nasturtium officinale) para la remoción de nitratos y fosfatos en aguas residuales domésticas, realizado en el distrito de san Antón, provincia de Azángaro región puno. El problema que actualmente sufren los cuerpos de agua en la región de puno es la eutrofización, ocasionando la perdida de oxígeno disuelto y consigo perdida de la flora y fauna acuática. Para lo cual se realizó un experimento consignado de tres unidades experimentales de material plástico transparente, cuyas dimensiones son de 30 cm de profundidad, 40 cm de ancho y 70 cm de largo, ocupando un volumen de 50 litros, las tres fueron inundadas con aguas residuales filtradas en grava para quitar los sólidos gruesos, solo dos de estas unidades experimentales fueron inoculados con berro y la otra se utilizó de testigo. El experimento se ejecutó por duplicado y un testigo, evaluado diariamente durante 10 días. La cantidad de biomasa húmeda utilizada en los experimentos fue pesada en una balanza analítica, mientras que los fosfatos y nitratos se calcularon con un colorímetro. El nasturtium officinale alcanzo un 69.1% y 18.7% promedio para la remoción de fosfatos y nitratos respectivamente, por lo cual podemos indicar que esta macrófita es una eficiente opción para la depuración de aguas residuales domésticas. PALABRAS CLAVE: nutrientes, macrófitas, berro (nasturtium officinale), humedales artificiales, Fito depuración.
  • 14. XII ABSTRACT The objective of this study was to determine the efficiency of watercress (nasturtium officinale) for the removal of nitrates and phosphates in domestic wastewater, carried out in the district of San Antón, province of Azángaro, Puno region. The problem that water bodies currently suffer in the region of Puno is eutrophication, causing the loss of dissolved oxygen and resulting in the loss of aquatic flora and fauna. For which an experiment consigned of three experimental units of transparent plastic material was carried out, whose dimensions are 30 cm deep, 40 cm wide and 70 cm long, occupying a volume of 50 liters, all three were flooded with sewage filtered in gravel to remove thick solids, only two of these experimental units were inoculated with watercress and the other was used as a control. The experiment was executed in duplicate and a witness, evaluated daily for 10 days. The amount of wet biomass used in the experiments was weighed on an analytical balance, while phosphates and nitrates were calculated with a colorimeter. Nasturtium officinale reached 69.1% and 18.7% average for the removal of phosphates and nitrates respectively, so we can indicate that this macrophyte is an efficient option for the purification of domestic wastewater. KEY WORDS: nutrients, macrophytes, watercress (nasturtium officinale), artificial wetlands, Phyto purification.
  • 15. XIII INTRODUCCIÓN Actualmente la problemática de disponibilidad de agua en el mundo, se ha convertido en un tema principal a resolver. El agua es un recurso precioso y de transcendental categoría para las personas, sin embargo, la exploración de nuevas fuentes del recurso hídrico se vuelve cada vez más limitado. La población mundial se encuentra en constante crecimiento y la demanda de disponibilidad de agua ocurre con mayor urgencia. A pesar del conocimiento de escasez de agua en diversos países de Asia, África y Sudamérica, el desperdicio de agua y su desecho en el resto del mundo ha causado controversia, de modo que se han llevado a cabo diversas investigaciones para encontrar alternativas sustentables al tratamiento de aguas residuales con aplicaciones de biorremediación. “El Perú hasta el 2012 descargaba 2.217.946 m3 de aguas residuales al día, a la red de alcantarillado en Empresas Prestadoras de Servicio, de estas solo 709.743 m3 son tratados, siendo equivalente al 32% del total de aguas residuales” (OEFA, 2014). y según el Sistema Nacional de Información Ambiental (SINIA, 2014)”hasta el 2014 la región de puno alcanzo un máximo de porcentaje de tratamiento de aguas residuales de menos del 48.96%, quedando en el noveno lugar en un estudio realizado para 16 regiones del país” Actualmente en la región de puno, el lago Titicaca es el vivo reflejo de lo que estos compuestos ocasiona en cuerpos receptores, debido a que varios ríos desembocan en el lago trayendo consigo altas cargas de nitratos y fosfatos que fueron acumulándose a lo largo de su trayectoria por vertimiento de aguas residuales de varias poblaciones. La fitorremediación es una alternativa sustentable al tratamiento de aguas residuales y ha sido utilizada por más de 40 años en todo el mundo. Países sudamericanos, México y el Caribe, así como en Europa, África y Asia, han desarrollo sistemas de tratamiento de aguas residuales utilizando gran diversidad de macrófitas o en humedales artificiales.
  • 16. XIV No obstante es importante resaltar que en los últimos tiempos se ha encontrado en los humedales artificiales con macrofitas flotantes una opción de depuración de aguas residuales, “debido principalmente a su elevada eficiencia en la remoción de materia orgánica, nutriente y patógena, lo que disminuye los posibles efectos adversos de los vertidos sobre los medios receptores” (Luevano Vargas, 2016). “el tratamiento en estos, se realiza mediante la combinación de procesos físicos, químicos y biológicos; incluyendo la sedimentación, precipitación, adsorción a partículas del suelo, asimilación por el tejido vegetal y transformaciones microbiológicas” (Luevano Vargas, 2016). Con este panorama y poseyendo en recuento los favores ecológicos, y monetarios de los humedales artificiales con macrofitas flotantes en la depuracion de aguas residuales, se realizó el presente estudio; el cual partió del siguiente problema: ¿Cuál será la eficiencia del berro (nasturtium officinale) para la depuración de fosfatos y nitratos de las aguas residuales domesticas – San Antón?, Frente a ello se estableció la hipótesis donde El berro por ser una macrófita (planta perenne, acuática o semiacuática) propia de más de 3800 msnm, será una buena opción para el tratamiento de fosfatos y nitratos de aguas residuales domésticas.
  • 17. 1 I. ASPECTOS GENERALES 1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Actualmente el tratamiento de las aguas residuales en el Perú y la región de puno no cuenta con un adecuado tratamiento de los nitritos, nitratos y fósforos. Por lo que el vertimiento de estas aguas a los cuerpos de aguas superficiales como ríos está ocasionando en muchos casos la eutrofización de los cuerpos receptores. El impacto que estos causan no solo es con el medio ambiente sino también ocasiona serios daños gastrointestinales. Actualmente en la región de puno, el lago Titicaca es el vivo reflejo de lo que estos compuestos ocasiona en cuerpos receptores, debido a que varios ríos desembocan en el lago trayendo consigo altas cargas de nitratos y fosfatos que fueron acumulándose a lo largo de su trayectoria por vertimiento de aguas residuales de varias poblaciones. La tecnología para el tratamiento de estos compuestos en la actualidad es muy cara, por lo que esto es motivo para la investigación de nuevas especies (micrófitos) mediante humedales artificiales, para el tratamiento de aguas residuales pre tratado. 1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.2.1. PROBLEMA GENERAL ¿Cuál será la eficiencia del berro (nasturtium officinale) para la remoción de nitratos y fosfatos en aguas residuales domesticas – 2017? 1.2.2. PROBLEMAS ESPECIFICOS  ¿Cuáles serán las concentraciones de fosfatos, nitratos y los parámetros las aguas residuales de la localidad de San Antón?  ¿En cuánto tiempo se alcanzara el punto óptimo de remoción de nitratos y fosfatos?
  • 18. 2  ¿Cuál será el porcentaje de remoción de nitratos por intervención del berro (nasturtium officinale) en aguas residuales domesticas?  ¿Cuál será el porcentaje de remoción de fosfatos por intervención del berro (nasturtium officinale) en aguas residuales domesticas? 1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION 1.3.1. OBJETIVO GENERAL Determinar la eficiencia del berro (nasturtium officinale) para la remoción de nitratos y fosfatos en aguas residuales domésticas. 1.3.2. OBJETIVO ESPECIFICO  Identificar las concentraciones de nitratos y fosfatos de las aguas residuales de la localidad de San Antón.  Acertar el tiempo en el que se alcanzara el punto máximo de remoción de nitratos y fosfatos  Determinar el porcentaje de remoción de nitratos por intervención del berro (nasturtium officinale) en aguas residuales domésticas.  Determinar el porcentaje de remoción fosfatos por intervención del berro (nasturtium officinale) en aguas residuales domésticas. 1.4. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO En la actualidad, se afrontan grandes y graves dificultades ambientales en el departamento de puno, Perú, uno de los más importantes es la eutrofización de cuerpos de agua, que se favorece con el vertido de aguas residuales con altos contenidos de fósforo y nitrógeno. Para
  • 19. 3 evitar o disminuir el proceso de eutrofización, es necesario realizar la eliminación de dichos nutrientes del agua residual. Otro problema que se presenta frecuentemente, es que a pesar del desarrollo y avance tecnológico en materia de tratamiento de aguas residuales en el país, estas técnicas, en general, no llegan a las pequeñas comunidades, debido a los altos costos de las ciencias aplicadas y la mano de obra calificada que se requiere para poder operarlos. Con el presente trabajo se pretende desarrollar una opción, para la depuración biológica de nutrientes del agua residual municipal que al mismo tiempo se trate de un tratamiento biológico, que no sea de alto costo, sencillo y fácil de operar. En este trabajo se propone un sistema para la depuración de nutrientes de aguas residuales municipales, que consta de 2 unidades experimentales con biomasa de nasturtium officinale introducido estanques llenas con aguas residuales. 1.5. LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN Las principales limitaciones del presente trabajo de investigación fueron:  No poder encontrar la cantidad suficiente de pruebas necesarias que exigen las formalidades para lograr la base de la investigación.  Por realizarse el trabajo de investigación en el distrito de San Antón, el acceso a equipos de calidad ambiental como el multiparámetro eran escasos.  El factor económico fue otro de las limitantes, ya que el análisis de los parámetros de fosfatos y nitratos son muy costosos.
  • 20. 4 1.6. HIPOTESIS 1.6.1. HIPOTESIS GENERAL: El berro (nasturtium officinale) si es eficiente en la remoción de fosfatos y nitratos, de aguas residuales domésticas de la localidad de San Antón. 1.6.2. HIPOTESISI ESPECÍFICAS:  El agua residual domestica tiene una concentración de fosfatos y nitratos mayor a lo establecido en los límites máximos permisibles y los estándares de calidad ambiental.  El punto óptimo de remoción de nitratos y fosfatos se alcanzara al día 7 de la experimentación.  El berro (nasturtium officinale) obtiene un alto grado de remoción de nitratos presentes en el agua residual.  El berro (nasturtium officinale) obtiene un alto grado de remoción de fosfatos presentes en el agua residual. 1.7. VARIABLES 1.7.1. DEFINICIÓN CONCEPTUAL DE LA VARIABLE  BIOMASA DE BERRO (nasturtium oficinale): medición del berro en unidades de masa antes y después del tratamiento.  EFICIENCIA DE REMOCIÓN: evaluación de los niveles de nitratos y fosfatos antes y después del tratamiento, mediante el método colorimétrico. 1.7.2. DEFINICIÓN OPERACIONAL DE LA VARIABLE  BIOMASA DE BERRO (nasturtium oficinale): Cantidad total de materia viva presente en una comunidad o ecosistema.
  • 21. 5  EFICIENCIA DE REMOCIÓN: capacidad del nasturtium officinale de remover los nitratos y fosfatos del agua residual doméstica. 1.7.3. OPERACIONALIZACION DE VARIABLES Tabla 1: Operacionalización de variables. VARIABLE DEFINICIÓN CONCEPTUAL DEFINICIÓN OPERACIONAL DIMENSIÓN INDICADOR UNIDAD Biomasa de berro Medición del berro en unidades de masa antes y después del tratamiento. Cantidad total de materia viva presente en una comunidad o ecosistema. biomasa Cantidad de berro utilizado gramos Cantidad de berro producido Eficiencia de remoción Evaluación de los niveles de nitratos y fosfatos antes y después del tratamiento, mediante el método colorimétrico. Capacidad del nasturtium officinale de remover los nitratos y fosfatos del agua residual doméstica. nutrientes Cantidad de fosfatos removidos %. Mg/l. Cantidad de nitratos removidos 1.7.4. VARIABLE DEPENDIENTE: Estas variables se refieren a todo aquello que pasa por modificaciones a razón de las variables independientes, para el presente estudio las variables dependientes son:  Eficiencia de remoción. 1.7.5. VARIABLE INDEPENDIENTE: Estas variables se refieren a todo aquello cuya alteración genera modificaciones en las variables dependientes, para el presente estudio las variables independientes son:  Biomasa del berro.
  • 22. 6 II. MARCO TEORICO 2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION “Propuesta metodológica para reducir la concentración de nutrientes (po43, nh4+, no3-) en bioensayos a la intemperie con spirodela polyrhiza” (Luevano Vargas, 2016). La lenteja acuática Spirodela polyrhiza es la especie que se utiliza en esta investigación debido a su abundancia en la zona. Una problemática que se presenta en la biorremediación de aguas residuales con Spirodela polyrhiza, es la escasa literatura científica que describa a detalle las metodologías empleadas para la reducción eficiente de las concentraciones de contaminantes. Es por ello que se realizaron una serie de bioensayos a la intemperie con el objetivo de desarrollar una metodología propia. Los bioensayos consistieron en evaluar la disminución de concentración de nutrientes en agua en dos soluciones diferentes, fosfato monosódico hidratado (NaH2PO4H2O) a concentración molar de 5.6 g/mol de fósforo y solución de urea (NH2CONH2) a concentración molar de 58.3 g/mol de nitrógeno. Se utilizó a Spirodela polyrhiza como agente descontaminante y se realizaron mediciones de la concentración de clorofila-a, pH, oxígeno disuelto y temperatura. Los resultados obtenidos indican una eficiencia del 20% para la remoción de fosfatos, mientras que para nitrógeno amoniacal y nitratos no fueron conclusivos. El crecimiento inesperado de microalgas (Clorofila-a >50 μg/L) por radiación difusa solar, ocasionó un ambiente acuático alcalino (pH > 8.4) desfavorable para la supervivencia de Spirodela polyrhiza. Lo anterior provocó la muerte de la lenteja acuática y el incremento en la concentración de nitrógeno amoniacal por descomposición de la misma. En el presente estudio se propone la siguiente metodología para realizar bioensayos a la intemperie con Spirodela polyrhiza cuyas características principales son: (1) limpiar la biomasa colectada y realizar lavados con agua limpia, (2) preservar las plantas en bioterios agregando una solución de nutrientes al agua (K, B, Fe, Co, Cu, Mg,
  • 23. 7 Mn y Zn), (3) retirar restos de vegetación muerta y evitar acumulación de basura, (4) permitir la estabilización de las plantas colectadas durante 20 días aproximadamente antes de experimentar, (5) utilizar recipientes oscuros con mayor área superficial que profundidad, (6) emplear una cantidad abundante de biomasa y cobertura radicular, (7) proteger los bioensayos de la radiación solar directa, (8) monitorear con frecuencia el pH del agua para prevenir la alcalinización del medio y el debilitamiento de las plantas, y (9) para experimentos con nitrógeno, adicionar una solución de urea con nitrato de amonio. (Luevano Vargas, 2016) “Eficiencia del jacinto de agua (eichhornia crassipes) y lenteja de agua (lemna minor) en el tratamiento de las aguas residuales de la universidad nacional Toribio Rodríguez De Mendoza De Amazonas- Chachapoyas” (Coronel Castro, 2015). (Coronel Castro, 2015). En su trabajo de investigación estableció la capacidad de eliminación del Jacinto de agua (Eichhornia crassipes) y Lenteja de agua (Lemna minor) para la descontaminación de las aguas residuales de la Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas. El recurso hídrico contaminado en mención, fue tratado preliminarmente en un sistema de filtro de piedras para quitarle los gruesos habidos en estas, posteriormente estas aguas fueron consignadas en 03 recipientes de vidrio (estanques) con (Eichhornia crassipes), (Lemna minor) y un testigo de agua residual sin macrófita. Estos fueron evaluados en un periodo de 10 días, cambiando las aguas por 4 veces. Para establecer la eficiencia de eliminación de nutrientes de las Macrófitas se examinó la dosis de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos del hídrico que fue a parar a los tratamientos y posterior a los 10 días de evaluación. Al final de la experimentación se
  • 24. 8 tuvo que la macrófita evaluada (Eichhornia Crassipes) es mucho más eficaz para la depuración de las aguas contaminadas de la Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas ya que obtuvo un porcentaje medio de eliminación de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos del 88,24%, por otro lado la (Lemna minor) alcanzo una media de eliminación del 81,24%. (Coronel Castro, 2015) “Eficiencia de la lechuga de agua (pistia stratiotes) en la remoción de nutrientes del agua residual doméstica, urbanización la gloria, ate – 2014” (Chupan Hilario, 2014). (Chupan Hilario, 2014). En su trabajo de investigación planteo a manera de objetivo establecer la eficiencia de la Lechuga hídrica (Pistia stratiotes), para la eliminación de nutrientes como fosfato, amonio y nitrato del agua residual doméstica de la urbanización La Gloria del distrito de Ate. En la que trabajaron con muestras representativas de 200 litros de agua contaminada, posteriormente para conocer las características fisicoquímicas del agua contaminada realizaron análisis en el lugar con multiparámetro y análisis de laboratorios con el método de colorimetría, utilizando un espectrofotómetro, con la finalidad de calcular las dosis de estos contaminantes presentes en estas aguas. A continuación efectuaron tratamiento precedente de quince días para buscar que las Macrófitas se adecuen a los nuevos ambientes de experimentación, evaluando su progreso y la eficiencia con la finalidad de buscar datos que puedan ayudar a explicar las reacciones que tendrán en los 21 días de experimentación, en seguida la bioexperimentacion se desarrolló durante 21 días, teniendo como objetivo calcular el grado de eficiencia de la lechuga de agua para la eliminación de los nutrientes (fosfato, amonio y nitrato). (Chupan Hilario, 2014)
  • 25. 9 Al final del trabajo de investigación se tuvo que la (Pistia stratiotes) si tiene un buen grado de eficiencia para la eliminación de nutrientes, alcanzando remover un 92.26% y 92.46%, en los tiempos pertenecientes, por lo cual chupan Hilario, 2014 indica que esta macrófita debe tomarse como referencia para ser utilizada en la fitorremediación de aguas contaminas por nutrientes (aguas residuales domesticas). (Chupan Hilario, 2014) 2.2. MARCO TEORICO: 2.2.1. AGUA RESIDUAL DOMESTICA: Los hídricos residuales de uso doméstico conforman una composición de componentes físicos, químicos y biológicos que se hallan presentes en solución o suspensión. Contienen gran cantidad de nutrientes, grasas, aceites, detergentes, sólidos suspendidos y materia orgánica, la cual está constituida por residuos de alimentos, excretas y material vegetal. (Torres Lozada, Forest, & Vazoller, 1996) “El agua excedente de la manufactura alimentaria sujeta enormes dosis de residuos orgánicos, grasas, aceites, sólidos suspendidos y componentes alcalinos. Estas aguas una vez tratadas, pueden ser fácilmente utilizadas para riego agrícola y lavado de autos” (Arce Velázquez, Calderón Mólgora, & Tomasin, 2007). El nitrógeno se encuentra en el agua de cuatro formas: nitrógeno orgánico, nitrógeno amoniacal, nitritos y nitratos. Los cuatro estados se presentan en los juntas de agua y para que ello ocurra influye la duración de los remanentes y la simetría en que se encuentre cada estado del nitrógeno. Cuando el agua contiene grandes cantidades de nitrógeno y fósforo de forma asimilable para las plantas (nitritos, nitratos y fosfatos), se muestran retoños de malezas náuticas ocasionando que el cuerpo acuático llegue a su estado trófico cuando esta situación es permanente (Arce Velázquez, Calderón Mólgora, & Tomasin,
  • 26. 10 2007). Es por ello que en la zona de estudio se puede apreciar gran cantidad de malezas acuáticas invadiendo considerables extensiones de lagunas y marismas destinadas como cuerpos receptores de aguas residuales. En estos ecosistemas, las cianobacterias son importantes fijadoras de nitrógeno, convierten el amonio (NH4+ ) en nitrato (NO3- ), fuente principal de nitrógeno a las plantas para producir aminoácidos y proteínas. (Luevano Vargas, 2016) Por otra parte, revisando otra bibliografía se encontró opiniones muy atractivas en las cuales se indica que: La dosis de fosfatos disponibles para la floras en los ecosistemas naturales, con frecuencia es bastante baja, por lo que el desarrollo de las vegetaciones alcanza notarse limitado por la poca cantidad de fosfatos solubles en el suelo. Los lagos que no han sido alterados por la actividad humana, naturalmente presentan un bajo nivel de fosfatos disueltos, manteniendo así el mínimo crecimiento de las microalgas. Sin embargo, en muchas zonas, el exceso de fosfatos es más un problema, que la limitación de él. La contaminación de lagos y ríos por fosfatos, al igual que la contaminación por nitratos, produce un gran crecimiento de microalgas. El exceso de nutrientes puede llegar a tener efectos tóxicos en los seres vivos que interactúan con ellos. Por ejemplo, los nitritos pueden provocar asfixia de peces. En los humanos, los nitratos son transformados a nitritos en los intestinos y se armonizan con la hemoglobina para crear metahemoglobina, lo cual disminuye la facultad de la sangre para la transferencia de oxígeno. (Luevano Vargas, 2016) 2.2.2. CONSTITUYENTES DEL AGUA RESIDUAL: Este apartado se refiere a todos los componentes tanto solidos o líquidos presentes en las aguas residuales.
  • 27. 11 Los componentes presentes en las aguas contaminadas se clasifican en físicos, químicos y biológicos. De los componentes del agua residual, los sólidos suspendidos, los compuestos orgánicos biodegradables y los organismos patógenos presentan mayor relevancia, es por esta razón que la gran parte de infraestructuras que tratan las aguas residuales tiene que ser diseñadas para su eliminación. Precedentemente para tomar en cuenta las características físicas, químicas y biológicas del agua residual, seria más provechoso pre-tratar rápidamente las operaciones analíticas utilizados para la caracterización de las aguas residuales. (Coronel Castro, 2015) 2.2.2.1. FISICOQUIMICOS: TEMPERATURA: “La temperatura es el parámetro más importante que debe ser medido en el agua” (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008). Es estrictamente un factor clave para los ecosistemas de agua dulce, influye en los patrones de distribución, comportamiento, metabolismo y reproducción de los organismos acuáticos. Por lo general, ellos viven en ambientes relativamente estables, considerando las fluctuaciones de temperatura dadas por las condiciones diurnas y nocturnas. Los procesos metabólicos que ocurren en los organismos se originan a partir de las enzimas, dependiendo prácticamente de la temperatura. Cada proceso requiere de una temperatura óptima, si no se cumple con el requerimiento, la función de las enzimas pierden eficiencia, como también, da lugar a la inactivación de las enzimas e incluso la desnaturalización. (Luevano Vargas, 2016) A la sazón tenemos que la temperatura es un elemento ambiental muy significativo en los desarrollos biológicos y fisicoquímicos que suceden en un hábitat acuático. Por ejemplo, el pH es afectado con la temperatura. Cuando la temperatura del agua incrementa, las moléculas tienden a separarse (H+ y O-), los iónes de hidrógeno quedan libres en el medio y se vuelve ácido, es decir, el pH disminuye (ilustración 1). Por el contrario, cuando la temperatura disminuye, el pH incrementa su valor. (Lenntech, water treatment)
  • 28. 12 Figura 1: Las altas temperaturas afectan el pH de un ambiente acuático (Luevano Vargas, 2016) OXÍGENO DISUELTO: El oxígeno es el segundo parámetro más importante que debe ser medido en el agua. Las principales fuentes de oxígeno en lagos y estanques ocurren a través de la propagación del aire en el agua, la precipitación pluvial, liberación de oxígeno durante la fotosíntesis de las plantas acuáticas incluyendo microalgas y cianobacterias, afluentes de agua y en general la agitación moderada. Sin embargo, el principal consumo de oxígeno es por respiración de las plantas y bacterias heterótrofas aerobias, que utilizan oxígeno durante los procesos bioquímicos en el catabolismo, para romper las moléculas de carbohidratos, grasas y proteínas, liberando hidrógeno que se concierta con el oxígeno hacia finalmente constituir agua. Otras formas de consumo de oxígeno, se debe a la respiración de animales que viven en el agua, así como el consumo por oxidación fotoquímica por luz ultravioleta que se refiere a la oxidación química de materia orgánica. (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008) “El oxígeno se disuelve mejor en agua a temperaturas más bajas” (Luevano Vargas, 2016). Sin embargo, las variaciones de oxígeno disuelto con tendencia a disminuir, ocurren al descender la temperatura con respecto a la profundidad.
  • 29. 13 Si el consumo de oxígeno es mayor que la producción, entonces la concentración de oxígeno tiende a disminuir; si sucede lo inverso, la concentración de oxígeno acrecienta. Por otra parte, la cuantía de oxígeno disuelto en el agua, pende de contextos físicos tales como la temperatura, presión y la agitación o mezcla del agua, especialmente por la baja solubilidad y lenta difusión del oxígeno, además de las condiciones biológicas tales como la respiración y fotosíntesis de plantas y bacterias. (Luevano Vargas, 2016) PH: consiste en una peculiaridad química de magna categoria debido a que interviene en la generalidad de los parámetros fisicoquímicos de las aguas residuales, esto es, si la solución acuosa es ácida (<7) o alcalina (>7). “Varias caracteristicas de los compuestos químicos penden de la dosis del ión hidrógeno en la solución” (Delgadillo, Camacho, Pérez, & Andrade, 2010). El pH se considera como un factor logarítmico, debido a que cuando una solución presenta un cambio de diez veces más ácida o alcalina (actividad de los iones hidrógeno), el pH cambia en una unidad. Cuando una solución se vuelve cien veces más ácida o alcalina, entonces el pH cambia en dos unidades. La mayoría de lagos y estanques conservan un pH entre 5.9 y 8.9, sin embargo existen factores bióticos que se relacionan con los cambios de pH, por ejemplo cuando las bacterias oxidan compuestos de azufre o nitrógeno inorgánico, se forman H+, SO4 2- y NO3 - reduciendo la alcalinidad. Por otra parte, cuando una macrófita absorbe NO3- y además ocurre reducción de SO4 2- y NO3- por acción bacteriana, aumenta la alcalinidad. (Christer Brönmark & Lars-Anders Hansson, 2005) El pH es fuertemente afectado por procesos biológicos tales como la fotosíntesis y respiración celular.
  • 30. 14 NITRÓGENO AMONIACAL: Se encuentra presente en toda la columna de aguas naturales y residuales, sobre todo las de tipo industrial. El nitrógeno amoniacal se genera a razón de la desaminación de los componentes que poseen nitrógeno y, por la hidrólisis de la urea, por otro lado de igual manera se puede obtener a consecuencia de la reducción de los nitratos en ambientes sin presencia de oxígeno. El nitrógeno amoniacal se encuentra a manera de ión amonio y en formato de amoníaco, variando por el pH de la solución. (Luevano Vargas, 2016): Observando la formula anterior, tenemos que la reacción se traslada a la derecha, sobresaliendo el amoniaco (NH3), esto ocurre con cifras de pH mayores a 9.3, por lo que a cifras menores a 9.3 predomina la concentración del ión amonio (NH4 + ) (Delgadillo, Camacho, Pérez, & Andrade, 2010). Por ejemplo, en agua con pH de 8.5 y a temperatura de 20°C, corresponde a una concentración total de amoníaco de 0.22 mg/L; en agua con pH de 6.5 y a temperatura de 5°C, corresponde a 63.6 mg/L, mientras que a pH de 6.5 y a temperatura de 20°C, corresponde a 20 mg/L. (Luevano Vargas, 2016) NITRATOS: cuando estas se encuentran en aguas residuales, los nitratos se constituyen a razón de la oxidación bacteriana del amonio, derivado de materia orgánica en descomposición. Además, el uso de fertilizantes y desechos orgánicos de origen humano, incrementan las acumulaciones de nitratos dentro de aguas superficiales y profundas. “La
  • 31. 15 dosis de nitratos presentes en agua residuales depuradas, varia de 2 a 30 mg/L en forma de nitrógeno, variando por el grado de nitrificación y desnitrificación del tratamiento” (Delgadillo, Camacho, Pérez, & Andrade, 2010). FÓSFORO: este elemento se ubica por lo general en aguas nativas, subterráneas y excedentes conocidas en carácter de fosfatos, principalmente a manera de Ortofosfato (PO4 - 3 ). “Es fundamental evaluar en el tratamiento de aguas residuales como fósforo total. La suma de ortofosfatos inorgánicos disueltos, compuestos orgánicos de fósforo disuelto y fósforo en partículas, es apreciada como foro total de fósforo en una muestra de agua analizada” (Delgadillo, Camacho, Pérez, & Andrade, 2010). Las diferentes formas de fosfatos están estrictamente influenciadas por la propiedad química del pH. Tabla 2: clasificación del fosforo en función del pH. Fosforo pH 0 – 2.15 2.15 – 7.2 7.2 – 12.35 12.35 - 14 Formula química H3PO4 H2PO4 - HPO4 -2 PO4 -3 Nombre común Ácido fosfórico Fosfato primario Fosfato secundario Ortofosfato (Garcia Trujillo, 2012) Se sabe que el fósforo es el nutrimento fundamental para el crecimiento de diversos seres vivos fotosintéticos. No obstante, el exceso de fosfatos en el agua, ocasiona la eutrofización de la misma. Emanan de orígenes de géneros de lavado, fertilizantes de cultivos, procedimientos biológicos, entre otros.
  • 32. 16 2.2.3. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS: 2.2.3.1. CICLO DEL OXÍGENO E HIDROGENO En el magnífico, único y milagroso proceso que pasan las plantas proceso llamado fotosíntesis, el oxígeno cumple una función esencial. “el ciclo del oxígeno se quiebra de manera natural, debido a la acción de energía solar, la molécula de agua en sus dos componentes: el hidrógeno, necesario para la posterior síntesis de carbohidratos y, el oxígeno se libera a la atmósfera” (Luevano Vargas, 2016). El fotoperiodo es aprovechado por las plantas acuáticas, microalgas y cianobacterias para realizar la fotosíntesis y almacenar energía. Durante este periodo, se producen reacciones químicas en las plantas debido a la luz solar y a la clorofila. Los hidrógenos son separados del oxígeno y ambos son liberados al agua, quedando iones H+ que reducen el pH del agua (Luevano Vargas, 2016). De esta forma ocurre la mayor aportación de oxígeno al agua, aunque también es consumido en menor proporción para procesos de metabolismo y almacenamiento de la energía que obtienen a partir de la fotosíntesis. Durante la fase oscura (ausencia de luz solar), utilizan la energía almacenada durante el proceso de fotosíntesis, para fijar CO2 en el espacio estromal de los cloroplastos (Lodish, y otros, 2005) y producir compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos como la glucosa (C6H12O6) y moléculas de agua como desecho. A partir de la glucosa, se forman otras moléculas como el almidón para finalmente ser transformados a lípidos y proteínas, necesarias para su crecimiento y reproducción. Entonces se tiene que la respiración de los organismos acuáticos consume el O2 presente en la fuente hídrica. Por ejemplo, la respuesta de las vegetaciones acuáticas y bacterias durante el fotoperíodo es la aportación de oxígeno al agua, mientras que de noche consumen el oxígeno disuelto en el agua para procesos de división celular, reproducción y otros.
  • 33. 17 Figura 2: fotoperiodo aprovechado por plantas acuáticas, microalgas y cianobacterias para realizar fotosíntesis y almacenar energía. 2.2.3.2. PERÍODO DEL NITRÓGENO El nitrógeno sufre el proceso de oxidación-reducción que involucra la oxidación de la forma reducida del nitrógeno amoniacal (NH4 + ), o reducir las formas altamente oxidadas como el nitrato (NO3 - ). Algunas reacciones de oxidación reducción ocurren primordialmente bajo condiciones aeróbicas y anaeróbicas (van der Valk, 2012). Las reacciones de biotransformación más importantes del ciclo del nitrógeno en humedales, se representan en la ilustración 3.
  • 34. 18 Figura 3: Ciclo del nitrógeno en humedales: 1.Fijación; 2.Amonificación; 3.Nitrificación; 4.Desnitrificación. (Luevano Vargas, 2016) FIJACIÓN DE NITRÓGENO. El gas nitrógeno (N2) es convertido a NH4 + . En los humedales existen bacterias aerobias, anaerobias y cianobacterias fijadoras de nitrógeno las cuales se encuentran en la columna del agua y en el suelo. Las bacterias aerobias y cianobacterias encargadas de la fijación del nitrógeno, poseen estructuras especializadas que contienen una enzima llamada Nitrogenasa, esta enzima les ayuda a fijar el nitrógeno atmosférico y transformarlo. Las estructuras que contienen Nitrogenasa sirven de protección cuando los microorganismos se desarrollan en presencia del oxígeno, de lo contrario, sufrirían rompimiento debido a que el oxígeno presenta propiedades oxidantes. Las bacterias fijadoras de nitrógeno que no poseen estructuras especializadas son prácticamente anaerobias. (van der Valk, 2012) NITRIFICACIÓN. Consiste en la conversión del NH4 + a NO3 - . Ocurre bajo condiciones aerobias en donde el NH4 + es oxidado a NO2 - a causa de microorganismos de la variedad Nitrosomonas (Fig. 13a) y el NO2 - es oxidado a NO3 - a causa de microorganismos de la variedad Nitrobacter (Fig. 13b). Normalmente el NH4 + se encuentra de forma anaerobia en el suelo de los humedales y algunas veces en toda la columna de agua por difusión del suelo. (Bronmark & Hansson, 2005)
  • 35. 19 Figura 4: a) nitrosomas, b) nitrobacter. (Luevano Vargas, 2016) DESNITRIFICACIÓN: Consiste en la conversión del NO3 - a nitrógeno gaseoso (N2) u óxido nitroso (N2O). Cuando el NO3 - se difunde en zonas anaerobias, no consigue ser utilizado a modo de terminal aceptor de partículas para la inhalación anaerobia por muchos grupos de bacterias, incluyendo las facultativas tales como Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium y Bacillus. La desnitrificación remueve permanentemente el nitrógeno de los humedales. (Bronmark & Hansson, 2005) AMONIFICACIÓN. “Es la conversión del Nitrógeno orgánico a NH4 + por acción de bacterias. Puede ocurrir bajo ciertas condiciones aerobias o anaerobias, consiste en moléculas complejas que contienen nitrógeno como las proteínas, donde las bacterias descomponen los aminoácidos de proteínas liberando NH4 + ” (van der Valk, 2012). 2.2.3.3. CICLO DEL FOSFORO Este elemento es un nutrimento necesario en el desarrollo de animales y plantas. Sin embargo, el fósforo en su formato básico es demasiado venenoso. “Los fosfatos (PO4 - ) se originan por modificaciones del fosforo. La aparición de estos en los humedales se puede dar a causa de la descomposición de pesticidas orgánicos que en su composición poseen fosfatos. Estos También se presentan en forma de soluciónes, como partículas, trozos de
  • 36. 20 biota acuática” (Luevano Vargas, 2016). Por otro lado “El fósforo orgánico disuelto, es rápidamente descompuesto por microorganismos y asimilado por los organismos fotosintéticos. La liberación del fósforo en el medio acuático se acelera con el aumento de la temperatura” (Roldan Pérez & Jairo Ramírez, 2008). “Los excesos de fosfatos en el agua ocasionan el crecimiento acelerado de microalgas y vegetaciones típicas del agua, consiguiendo colmar el curso natural de este recurso hidrico y a manipular enormes montos de oxígeno del sistema” (Sánchez, Herzig, Peters, Márquez, & Zambrano, 2007). Figura 5: ciclo del fosforo en humedales: 1. descomposición de materia orgánica; 2. mineralización; 3. fijación; 4. liberación - reducción. (Luevano Vargas, 2016) 2.2.4. REMOCIÓN DE NUTRIENTES: El proceso de eliminación de nutrimentos presentes en el agua residual se considera de vital importancia sanitaria, puesto que el acrecimiento de estas en las fuentes de agua, ocasiona el proceso de eutrofización. Se entiende como eutrofización a la descomunal contaminación del agua con los nutrientes o por defecto con materia, lo que ocasiona perjudiciales permutaciones en el
  • 37. 21 agua, como por ejemplo desarrollo o producción excesiva de flora acuática, disminución de la calidad de agua, proliferación de olores nauseabundos y la extinción de los peces presentes en estas, el crecimiento descomunal de la flora acuática es un factor observable que perjudica cuantiosamente el uso y la propiedad estética de los cuerpos de agua. (Garcia Trujillo, 2012) Los compuestos orgánicos de nutrición de las plantas son los nitratos (NO3 - ), amonio (NH4 + ), fosfato (PO4 3- ) entre otros nutrimentos para desarrollarse, por lo tanto las Macrófitas posee el don de remover los nutrientes presentes en el agua. De igual manera Diferentes seres vivos de los ecosistemas, tomando en cuenta algas y microorganismos, igualmente consumen estos compuestos. La recolección constante de estas Macrófitas remueve estos compuestos orgánicos de los cuerpos de agua. (Garcia Trujillo, 2012) De tal manera la evolución de estos elementos sucede alrededor de la esfera del vegetal hídrico así mismo en las sedimentaciones del vegetal.  Nitrificación: 2𝑁𝐻4 + 3𝑂2 → 2𝑁𝑂2 + 4𝐻+ + 2𝐻2𝑂  Des nitrificación: 2𝑁𝑂3 + 10𝐻 → 𝑁2 + 4𝐻20 + 2𝑂𝐻 2.2.5. PORCENTAJE DE REMOCIÓN: “Para calcular la proporción de eliminación de las diferentes cuantificaciones física y biológica del agua se tiene el siguiente modelo matemático” (Vidal Álvarez, 2009).
  • 38. 22 % remosion = ∁i − ∁f ∁i ∗ 100 Ci = concentración inicial mg/l Cf = concentración final mg/l 2.2.6. FITORREMEDIACION: La fitorremediación se utilizan fundamentalmente en enormes áreas de aguas residuales que contengan elementos comparativamente inactivos y con concentraciones bajas, y convienen llamarse tecnologías de depuración a extenso dilación. Se indica también que “La fitorremediación de suelos contaminados se basa en el uso conjunto de plantas, enmiendas del suelo y técnicas agronómicas para eliminar, retener, o disminuir la toxicidad de los contaminantes del suelo” (Estrada Gallego, 2010). Muy aledaño a los procesos fisicoquímicos, la fitorremediación igualmente es una opción muy buena para el tratamiento de aguas residuales. Los beneficios de aplicar las técnicas biológicas traen consigo superiores resultados que las técnicas físicas y químicas, y la eventualidad de ejecutar técnicas en el lugar (reduciendo la utilización de la energía eléctrica e insumos industriales). Los objetivos biotecnológicos actualmente son orientados a aplicar técnicas en el lugar de los hechos con la finalidad de minimizar el coste de operación y prevenir la proliferación de eventos problemáticos como la contaminación a tierras o aguas. (Estrada Gallego, 2010) Por otro lado “En la fitorremediación, los humedales artificiales o construidos son una de las alternativas a las tecnologías convencionales de tratamiento, los cuales se expondrán con mayor profundidad en las próximas secciones” (Estrada Gallego, 2010).
  • 39. 23 2.2.7. FITODEPURACION: Por fitodepuración (phyto = planta, depurare = limpiar, purificar) entendemos la remoción o expulsión de contaminantes presentes en las aguas residuales, a razón de complicados métodos biológicos y físico-químicos en las cuales intervienen las Macrófitas propias de las zonas acuáticas. Este proceso sucede con naturalidad en los entornos que acogen aguas contaminadas y, conjuntamente con el llamado autodepuración de las aguas, fue considerado tradicionalmente como la técnica de tratamiento y reparación de la calidad del agua. Este efecto sucede en los humedales nativos como en humedales antrópicos. (Fernádez Gónzales, De Miguel Beascochea, De Miguel Muñoz, & Curt Fernández de la Mora, 2001) 2.2.8. HUMEDALES: “Los humedales naturales se determinan como los espacios terrenales la mayoría del tiempo se encuentran encharcados o saturados por agua, tanto así que en estos se desarrolla distintos tipos de plantas” (Fernádez Gónzales, De Miguel Beascochea, De Miguel Muñoz, & Curt Fernández de la Mora, 2001). Los humedales se distinguen simplemente por un grupo de particularidades, tales como la representación de un cuerpo superficial de agua poco profunda y/o una napa freática en superficie sobre suelos hidromorfos, así como la presencia de una flora determinada, ya sean Macrófitas que habitan en el agua (hidrofitos) o por lo contrario las que habitan en terrenos persistentemente empantanados o por lo menos repletos de agua, con suficiente frecuencia (higrofitos). (Fernádez Gónzales, De Miguel Beascochea, De Miguel Muñoz, & Curt Fernández de la Mora, 2001)
  • 40. 24 Los humedales cumplen un papel importante como: “reguladores hídricos y como ecosistema de plantas y animales peculiares, principalmente aves acuáticas. Atribuyen un recurso de un inmenso coste económico, cultural, científico y recreacional, sus pérdidas serían irreparables” (Reserva Natural Urbana, 2010). Por otro lado. “Las funciones vitales de un humedal comprenden las acciónes que se desarrolla de modo recíproco entre los componentes físicos, biológicos y químicos, como los suelos, la flora y la fauna”. (Perez G & Ramirez J, 2016). Tabla 3: principales funciones y beneficios económicos de los humedales. FUNCIONES BENEFICIOS ECONÓMICOS a) Almacenamiento de agua. b) Protección contra tormentas. c) Equilibrio de costas y vigilancia de la degradación. d) Incremento de acuífero. e) Purificación de recursos hidricos. f) Conservación de nutrimentos. g) Conservación de sedimentaciones. h) Conservación de contaminaciones. a) Suministro de hídricos. b) Captura de peces. c) Agronomía d) Madero y nuevos materiales de edificación. e) Combustible. f) alimentos de existencia rústica. g) Recursos turísticos y recreacionales. (Luevano Vargas, 2016) 2.2.9. HUMEDALES ARTIFICIALES: Estos se consideran como sistemas que no demanda mucha actividad de depuración montados con agua, con escaso fondo, habitualmente con menor de 100 cm de fondo, con Macrófitas característicos de lugares húmedos” (Estrada Gallego, 2010). “Los humedales artificiales se fundamenta habitualmente en el cultivo de una sola especie vegetal o por lo contrario en un cultivo de varias especies vegetales colocadas en estanques,
  • 41. 25 o canalones con poco fondo. El Líquido residual que fluye de una instalación, habitualmente en seguida de pasar por un pre-tratamiento, transita por las estructuras de un humedal durante un tiempo determinado” (Fernádez Gónzales, De Miguel Beascochea, De Miguel Muñoz, & Curt Fernández de la Mora, 2001). “El oxígeno que se nesecita para estos procedimientos es entregado por las mismas Macrófitas, que la obtienen por fotosíntesis o adquieren del aire e suministran hasta la zona radicular” (Fernádez Gónzales, De Miguel Beascochea, De Miguel Muñoz, & Curt Fernández de la Mora, 2001). 2.2.10. TIPOS DE HUMEDALES ARTIFICIALES:  HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUPERFICIAL HFS: Figura 6: humedal artificial de flujo superficial. La clasificación de los humedales artificiales suele determinarse según el tipo de inoculación de las Macrófitas. El HAFS se caracteriza por ser un fangal o cenagal en la cual la florase encuentra ahogada con una hondura de diez a cuarenta y cinco cm con macrófitas emergentes, macrófitas flotantes, macrófitas acuáticas sumergidas o su mezcla, en estas técnicas de depuración, es habitual que se opten por sembrar una o dos variedades. (Estrada Gallego, 2010).
  • 42. 26 “Los HAFS constan habitualmente uno o varios canales con escasa hondura que poseen un enlucido de fondo para evitar la percolación al agua freática susceptible a contaminación, otra capa sumergida de suelo para las raíces de la vegetación seleccionada” (Estrada Gallego, 2010)  HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL HFSS: La clasificación de los humedales artificiales suele determinarse según el tipo de inoculación de las Macrófitas. Estos constan de canaletas o acequias escarbadas y llenas de agregado granular poroso, en donde el líquido circula subterráneamente del medio de soporte sembrado de macrófita emergente. Estos humedales consisten en canales o acequias excavadas y rellenos de material granular poroso, donde el agua fluye por debajo de la superficie del medio soporte sembrado de plantas emergentes. El promedio de la distancia del fondo en estos sistemas FSS presenta una variación de 30 a 90 cm, habiendo el valor más habitual el de 60 centímetros. (Estrada Gallego, 2010)
  • 43. 27 Figura 7: humedal artificial de flujo sub superficial. (Fundación Ecología y Desarrollo) 2.2.11. MACRÓFITAS “Las Macrófitas o plantas acuáticas, constituyen la flora que se desarrolla en las orillas de los cuerpos acuáticos (lagunas y riachuelos), es decir, en terrenos que interactúa el agua-tierra o en flotación encima del agua o completamente sumergida” (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008). Las Macrófitas son las principales productoras primarias, proveen la estructura física de los humedales y alteran el medio abiótico del ecosistema (luz, vientos y corrientes de agua, niveles de oxígeno, pH, nutrientes, turbidez, entre otros)” (van der Valk, 2012). “Las Macrófitas obtienen del recurso hídrico los nutrimentos que requieren para su desarrollo, así como iones de potasio, calcio, magnesio, hierro, sulfato y carbonato, poseen un sistema radicular con microorganismos asociados que favorecen la acción depuradora de las plantas acuáticas” (Luevano Vargas, 2016). Además de tener un sistema radicular que permite la absorción y aprovechamiento de nutrientes, también las hojas lo hacen a través de
  • 44. 28 la epidermis, a manera de que la dosis de iones asistentes en el recurso hídrico tiene una gran influencia en su metabolismo. “Así mismo, la presencia y desarrollo de las Macrófitas, depende en gran manera de la naturaleza del sustrato, temperatura, profundidad del agua, carga de nutrientes y radiación solar” (García Murillo, Fernández Zamudio, & Cirujano Bracamonte, 2009). Si bien, un ambiente acuático con nutrientes es el sitio adecuado para el desarrollo de cualquier planta acuática, su crecimiento se vuelve acelerado y generan gran cantidad de biomasa. En la aplicación de fitorremediación, la cosecha es una actividad obligatoria a realizar para evitar que los contaminantes vuelvan al ambiente acuático, la cosecha oportuna, podría implicar una parte sustancial de la carga de flujo de entrada, si las plantas no se cosechan, los nutrientes de la biomasa volverían al agua durante el proceso de descomposición. (Luevano Vargas, 2016) A pesar de que en ciertas zonas geográficas, las Macrófitas suelen presentarse como una problemática costosa para su erradicación, también han llegado a convertirse en una posible solución para descontaminación de agua. El crecimiento descontrolado de algunas especies, ha provocado pérdidas millonarias anuales en países como Indonesia, sureste de Estados Unidos, desembocadura del río Nilo y África ecuatorial, sin embargo, la participación de la vegetación en los ecosistemas acuáticos es de gran importancia, de manera que, su ausencia provocaría un impacto negativo en la naturaleza, volviéndolos incapaces de mantener la vida subacuática como peces, crustáceos, anfibios, entre otros (García Murillo, Fernández Zamudio, & Cirujano Bracamonte, 2009) Por otro lado. “se han registrado aproximadamente 42 familias de dicotiledóneas acuáticas, 30 familias de monocotiledóneas, 6 familias de pteridofitas y 17 familias de briofitas” (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008). La categorización de las plantas
  • 45. 29 acuáticas, se basa principalmente en la hondura a la que se encuentran creciendo las plantas en el agua (enraizamiento o flotación):  Macrófitas sumergidas: Son las plantas que llevan las raicillas, tallos y hojas bajo el agua, Este tipo de vegetaciones contribuyen mayormente a la aeración de la fuente hídrica, toman los nutrientes a través de la epidermis de las hojas y restringen el perfeccionamiento de las microalgas que pueden vivir en fuentes estáticas desprovistas de oxigenación. (van der Valk, 2012). Uno de los ejemplares de esta categoría es la Elodea sp. Figura 8: Macrófita sumergida. Elodea canadensis. (Luevano Vargas, 2016).
  • 46. 30  Macrófitas emergentes: “Esta clase de floras reagrupa todas las variedades enraizadas en el fondo, el tallo y las hojas surgen por arriba del agua, la función principal de estas floras es resguardar el litoral del humedal y la fauna acuática” (Luevano Vargas, 2016). Figura 9: Macrófita emergente. Typha sp. (Luevano Vargas, 2016).  Micrófitas flotantes: “Son aquellas plantas cuyas hojas se conservan flotando encima del agua y las raicillas suelen quedar fijas o no a un sustrato” (van der Valk, 2012). Esta clase de macrofitas cogen los nutrientes derechamente de la fuente hidrica y a través del sistema radicular. Un ejemplar típico de esta categoría puede ser el Jacinto de agua (Eichhornia crassipes), que puede permanecer por encima del agua, o encontrarse enraizado en zonas muy someras.
  • 47. 31 Figura 10: Macrófita flotante. Eichhornia crassipes (Luevano Vargas, 2016) 2.2.11.1. CONTROL DE CRECIMIENTO: Cuando las plantas acuáticas se desenvuelven sin control en lagos, represas o conductos, forman una sucesión de problemas de dificultoso y gravosa solución en cualesquiera asuntos, entre estas dificultades se consiguen aludir las problemas en la navegación, defunción de peces, atasco de los conductos de irrigación, desarrollo de mosquitos transmisores de enfermedades, entre otros. (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008) Sin embargo, antes de afrontar la problemática se deben considerar ciertos aspectos tales como el tipo de uso que se le desea dar al agua, ya que puede no ser necesaria una eliminación total de la flora existente, por otra parte se debe asegurar que el método de control no implique riesgo laboral ni daños al medio ambiente, ya que ciertos métodos de control pueden causar daños ecológicos irreversibles (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008).
  • 48. 32 Existen diferentes métodos que han sido empleados para remover los excesos de vegetación acuática: eliminación a mano, eliminación mecanizada, control químico, eliminación biológica y eliminación preventiva. Remoción manual: “se fundamenta en eliminar toda flora que se desarrolla por las orillas de lagunas pequeñas de manera manual o utilizando rastrillos" (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008). Remoción mecánica: se fundamenta en eliminar toda flora apoyada de grandes rastras dotadas de navajas tajantes que son jalados por una barca. Así se consigue un control seguro en plazas de medianas en donde la densidad de la flora es pequeña, Para espacios y cuerpos considerables de follaje, se elaboraron grandes segadoras, iguales a las utilizadas en campos de labranza, el problema en este caso es lo costoso del equipo y su mantenimiento, aunque éste es el más efectivo; Por otra parte, el alcance de profundidad de cosecha, alcanza hasta los tres metros y perturban excesivamente las áreas de desove de los peces. (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008) Control biológico: Consiste en la utilización de algunos insectos, caracoles y peces, para controlar la población y el crecimiento de las plantas. Es transcendental tener en cuenta que la inoculación de especies que compitan por el mismo nicho, es un método poco exitoso debido a factores ecológicos que ponen en riesgo el equilibrio en las poblaciones existentes. (Martínez Jimenéz, 2014) Beneficios y problemas asociados a las Macrófitas: Indudablemente, las plantas acuáticas son un componente fundamental en los ecosistemas acuáticos y aportan numerables beneficios, aunque también llegan a ocasionar problemáticas ambientales
  • 49. 33 Tabla 4: Beneficios y problemas asociados a las macrófitas. BENEFICIOS PROBLEMÁTICAS a) Oxigenan el agua. b) Fijan CO2 atmosférico. c) Reciclan y absorben nutrientes. d) Regulan los efectos de la temperatura, luz y transporte de sedimentos. e) Forman parte del hábitat de numerosas especies de invertebrados, peces, anfibios y otros animales acuáticos. f) Incrementan la heterogeneidad de los ecosistemas acuáticos. g) Contribuyen a mantener las aguas transparentes, disminuyendo las partículas sólidas en suspensión. a) Pérdidas en la biodiversidad. b) Alteración y modificación del hábitat original. c) Disminución de superficie de aguas libres. d) Bloqueo de canales de riego. e) Alteraciones en el ciclo de nutrientes. f) Anoxia en la masa de agua. g) Dificultan el camino de la luz al fondo de la masa de agua. h) Albergan algunos organismos patógenos. (García Murillo, Fernández Zamudio, & Cirujano Bracamonte, 2009) 2.2.12. BERRO (nasturtium officinale) DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS: Estas con vegetaciones duraderas, acuática o semia-cuática con una estatura de 0.1 a 0.5 metros que se aglomera en grandiosos cultivos, los tallos empinados son huecos y un poco pulposos; Las hojas, de color verdosos, son lisas, pinnadas y con limbo amplio, Las flores diminutas y blanquiñosas, se aglutinan en ramos o panículas terminales. (El Rincón del Sibarita , 2011) Esta planta también se desarrolla frecuentemente en riachuelos, corrientes de aguas limpias y ciénagas, de la región de puno desarrollándose a más de 3800 msnm con una temperatura minúscula de -4 °C y mayúscula de 19 °C. El (nasturtium officinale) se desarrolla mejor en climas templados, prefiere crecer a plena exposición solar; la parte sumergida de la planta soporta bien las heladas, debido a que la temperatura del agua es siempre superior, Soporta pH del agua en el rango de 5.5 a 8. (Leon Jaramillo, 2008)
  • 50. 34 III. PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO DE INVESTIGACIÓN 3.1. TIPO Y NIVEL DE LA INVESTIGACIÓN Para este trabajo de investigación, el tipo de investigación es aplicada ya que el conjunto de técnicas a generar en relación al nasturtium officinale en humedales artificiales, por uso de los principios de la ciencia accederá a remediar el inconveniente de los altos niveles de fosfatos y nitratos en las aguas residuales domésticas de la localidad de San Antón. El nivel de investigación es cuasi experimental porque determinaremos la eficiencia de eliminación de fosfatos y nitratos de las aguas residuales, por el nasturtium officinale el cual hasta el momento en la región de puno no ha sido probado en la depuración de aguas residuales. Se evaluara la remoción de nutrientes en diferentes tiempos de retención hidráulica. 3.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACION El presente trabajo está montada a evaluar y cuantificar el nivel de eficiencia del nasturtium officinale en la eliminación de fosfatos y nitratos del agua residual municipal de la localidad de San Antón, a través de la toma de muestras del colector de agua residual que descargan a la llegada de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales, razón por la cual el diseño de investigación es de tipo experimental. 3.3. POBLACIÓN La población motivo de esta investigación serán las aguas residuales a la entrada de la planta de tratamiento de aguas residuales de la localidad de San Antón.
  • 51. 35 3.4. MUESTRA Tendremos una muestra por dos unidades experimentales de tratamiento de aguas residuales a escala de laboratorio y el berro (nasturtium officinale), para el tratamiento de fosfatos y nitratos de 50 litros de aguas residuales domesticas en 2 etapas. 3.1. DESCRIPCIÓN DEL ÁMBITO DE LA INVESTIGACIÓN 3.1.1. ÁREA DE ESTUDIO El presente trabajo de investigación para la eliminación de nitratos y fosfatos diluidas en las aguas residuales, mediante la macrófita nasturtium officinale, se desarrolló en las instalaciones del vivero forestal de la municipalidad de la localidad de San Antón, ubicada en el distrito de San Antón provincia de Azángaro departamento de puno. Exactamente en las coordenadas 357711.41 E y 8387281.60 N UTM y a una altura de 3960 m.s.n.m. Figura 11: ubicación del distrito de San Antón.
  • 52. 36 3.2. TÉCNICAS, FUENTES E INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIÓN PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS 3.2.1. TÉCNICAS: Las básicas técnicas a utilizarse en la investigación son:  análisis de los parámetros fisicoquímicos.  La observación del desarrollo del nasturtium.  Análisis de contenido  La experimentación.  Monitoreo 3.2.2. INSTRUMENTOS: Los principales instrumentos que se utilizaron en las técnicas de la investigación son: a) Trabajo de gabinete:  Usb de 8 gb  Computadora samsung core i5  Celular lg k10  Google earth  Estándares de calidad ambiental b) Trabajos en campo:  Cuaderno de apuntes  Lapiceros  Botellas de plástico y vidrio  Estanques  Marcador  Multiparametro  Cámara fotográfica  Navegador GPS  Cinta métrica  Tina de plastico  Balde de pvc  Nivel para mano  Pico  Pala  Cordones c) Análisis en laboratorio:  colorimetro  Balanza analítica  Equipo de filtración  Equipo de titulación  Matraces Erlenmeyer  Fiolas de 50 ml  Vasos de precipitación  Botellas winkler  Probetas  Picetas  Pipetas  Cronometro  Cinta masking tape  Marcador
  • 53. 37 d) Reactivos a utilizar:  Agua des ionizada  Alcohol 3.2.3. CARACTERÍSTICAS DEL PUNTO DE MONITOREO Según el Ministerio de vivienda, construcción y saneamiento, los puntos de monitoreo deben tener las siguientes características:  Favorecer que la muestra en cuestión pueda ser representativa.  Localizar el punto de muestro donde el flujo tenga una mezcla homogénea, de preferencia después de resaltos.  “Para la determinación del afluente, el sitio de monitoreo se debe encontrar precedentemente a la entrada de agua de recirculación” (Ministerio de Vivienda Construccion y Saneamiento, 2014).  Debe ser de cómodo paso y en lo posible seguro, evadiendo vías desniveladas, pedregosos, vegetación espesa y lodos.  “debe tener un visible código de identificación” (Ministerio de Vivienda Construccion y Saneamiento, 2014). 3.2.4. UBICACIÓN DEL PUNTO DE MUESTREO El punto de muestreo, se identificó y se registró notoriamente, “de manera que acceda su ubicación exacta en muestreos futuros. De preferencia, para establecer la ubicación se utiliza un instrumento de posicionamiento (GPS)” (Ministerio de Vivienda Construccion y Saneamiento, 2014). El mismo que se registró en coordenadas UTM 357259.91 m E 8387442.11 m S. Una vez establecido el punto de monitoreo se colocó una identificación para su reconocimiento.
  • 54. 38 3.2.5. REGISTRO DE DATOS DE CAMPO Se trabajó con una ficha de registro de campos, donde se registró el código de punto de Muestreo, descripción despejada y determinada del lugar de muestreo, Hora, fecha de muestreo, así como los datos de los parámetros analizados con el multiparámetro. 3.2.6. RECOLECCIÓN DE DATOS EN EL CAMPO En cuanto a la recaudación de reseñas en campo se utilizó una muestra representativa, utilizando recipiente ancho y limpio (realizo el enjuague), midiendo primero el oxígeno disuelto, pH, temperatura, la conductividad eléctrica y sólidos totales disueltos. 3.2.7. TOMA DE MUESTRAS DE PARÁMETROS FÍSICOS Y QUÍMICOS Para la adquisición de muestra se manipuló “frascos de plástico de boca ancha con cierre hermético, limpios y de 100 ml de capacidad” (Área de Protección de los Recursos Hídricos, 2007). La cual no requirió preservación y se conservó en cooler de plástico a 4 °C aproximadamente. Cada tanda experimental fue desarrollada en 10 días según en tiempo de retención hidráulica elegida para esta investigación; y el periodo de muestreo fue diario durante los 10 días (una muestra de cada estanque). Las muestras tomadas fueron muestras simples y fueron recogidas en envases de plástico para analizar los parámetros fisicoquímicos. “Las muestras se tomaron en las horas donde hay cambio de radiación y por lo tanto variación de la actividad fotosintética en el agua a tratar, todo esto involucra el grado de tratamiento en horas críticas” (Garcia Trujillo, 2012). 3.2.8. IDENTIFICACIÓN DE MUESTRAS DE AGUA Los recipientes se identificaron seguidamente detrás de la adquisición de muestra con un rotulo de cinta masqui con alto poder adhesivo, considerando los siguientes datos:  Código de identificación (referido al orden y tipo de estanque)
  • 55. 39  Fecha y hora de la toma de la muestra.  Nombre del responsable del muestreo. Solo se consideró esta información ya que los ensayos de laboratorio las realizo mi persona conjuntamente con el profesional encargado del laboratorio de calidad ambiental de la universidad andina Néstor Cáceres Velásquez. 3.2.9. DETERMINACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO: Para desarrollar la presente investigación se utilizaron 03 medios de depuración de flujo discontinuo o también llamado por tandas, que consta de un acuario para cada sistema, el cual simula una laguna pequeña con agua estancada. En una de las unidades experimentales se cultivó el berro (nasturtium officinale) con una biomasa de 400 g, otra con 200 g y la otra unidad experimental consistió en un sistema sin planta acuática, el cual se usó como control. 3.2.10. CONSTRUCCIÓN DE LOS ESTANQUES: “Se montó 3 estanques de PVC las cuales denominaremos (unidad experimental) para el tratamiento de las aguas residuales, las dimensiones se calculara con la relación de (largo: ancho) de 2.7, para que el flujo se aproxime a un pistón” (Coronel Castro, 2015). 3.2.11. RECOLECCION DEL BERRO (nasturtium officinale): Esta micrófito se colecto de un acuífero ubicada en la comunidad de cañicuto sector accosiri del distrito de San Antón provincia de Azángaro departamento de puno, exactamente a 365677.39 m E y 8397822.07 m S aproximadamente a unos 180 km al norte de la ciudad de Juliaca, a una altura promedio de 4046 msnm.
  • 56. 40 3.2.12. INSTALACIÓN DE LOS SISTEMAS: Se utilizaron 03 estanques de material PVC transparente unidad (experimental) de las siguientes dimensiones: 30 cm de profundidad, 40 cm de ancho y 70 cm de largo. El volumen de los estanques fue de 80 litros (0,08 m3). Los estanques fueron alimentados con las Aguas Residuales a la entrada de la PTAR de la localidad de San Antón, los estanques fueron llenados con el 82.5% de su capacidad haciendo un volumen 50 litros (0,05 m3). “la cual fue anticipadamente depurado en un filtro de grava para eliminar la materia gruesa, las bolas y papeles que contenía el agua” Según (Coronel Castro, 2015). En la siembra del nasturtium officinale, se utilizó el método utilizado por (Coronel Castro, 2015), que consistió en: “Lavar las Macrofitas con agua corriente y colocarlos en los estanques hasta cubrir la mitad del área”. 3.2.1. BIOENSAYOS: Para determinar la eficiencia del berro se realizó un experimento consignado de tres unidades experimentales de material plástico transparente, cuyas dimensiones son de 30 cm de profundidad, 40 cm de ancho y 70 cm de largo, ocupando un volumen de 50 litros, las tres fueron llenadas con aguas residuales domésticas de la ciudad de San Antón previamente filtradas en grava para quitar los sólidos gruesos, solo dos de estas unidades experimentales fueron inoculados con berro y la otra se utilizó de testigo. El experimento se ejecutó por duplicado y un testigo, evaluado diariamente durante 10 días. La cantidad de biomasa húmeda utilizada en los experimentos fue pesada en una balanza analítica. Las mediciones diarias del nutriente fosfato y nitrógeno en agua, se complementaron con mediciones de parámetros fisicoquímicos tales como temperatura, oxígeno disuelto, conductividad eléctrica y pH, los cuales son medidos con un equipo multiparametros, mientras que los fosfatos y nitratos se calcularon con un colorímetro.
  • 57. 41 Para obtener el peso húmedo de la biomasa de nasturtium officinale se dejó escurrir el exceso de agua. Posteriormente se calculó su masa en una balanza analítica. El monto de biomasa que se agregó en las unidades experimentales no cubrió completamente la superficie del agua para permitir el libre crecimiento de las plantas. Al finalizar los experimentos se pesara la biomasa obtenida de cada unidad. La resta del peso inicial y final muestra la productividad de Spirodela polyrhiza. 3.3. PROCEDIMIENTOS PARA LA DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS FÍSICOS 3.3.1. MÉTODO DE COLORIMETRÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE NITRATO (NO3-): Para medir la concentración de nitratos se utilizó el método de absorbancia manejando un colorímetro portátil, Modelo DR 900 de la marca HACH. Asimismo, “el equipo consta dentro de su tarjeta de almacenamiento las curvas de calibración, Al ser situada la muestra en el instrumento, este cálculo la absorbancia de la muestra y estableció directamente la dosis de la especie en la muestra” (Coronel Castro, 2015). La metodología para el cálculo de cada muestra es el siguiente:  “Se programó el instrumento para el parámetro en cuestión y se programó el largo de onda de máxima absorción, 400 nm” (Coronel Castro, 2015)  Se vertió en un tubo de ensayo propio del equipo, 25 ml de muestra y otro tubo con 25 ml de agua destilada.  “Se completó el contenido de un sobre del reactivo RH NITRATE a un tubo. Sacudiendo por un espacio de un minuto” (Coronel Castro, 2015)  Se dejó reposar por un lapso de (5) minutos para una mejor reacción  Se puso el tubo de ensayo que posee el agua destilada (testigo) en el equipo, cerrando la tapa” (Coronel Castro, 2015)
  • 58. 42  Presionamos ZERO, y el instrumento resalto 0 mg/L.  “Se colocó el tubo de ensayo que contenía la muestra en el equipo. Y se presionó READ” (Coronel Castro, 2015)  Se registró la concentración de nitrato, en mg/ L NO3-N. 3.3.2. MÉTODO DE COLORIMETRÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE FOSFATOS (PO4-3): Para medir la concentración de nitratos se utilizó el método de absorbancia manejando un colorímetro portátil, Modelo DR 900 de la marca HACH. Asimismo, “el equipo consta dentro de su tarjeta de almacenamiento las curvas de calibración, Al ser situada la muestra en el instrumento, este cálculo la absorbancia de la muestra y estableció directamente la dosis de la especie en la muestra” (Coronel Castro, 2015). La metodología para el cálculo de cada muestra es el siguiente:  “Se programó el instrumento para el parámetro en cuestión y se programó el largo de onda de máxima absorción, 890 nm” (Coronel Castro, 2015)  Se vertió en un tubo de ensayo propio del equipo, 25 ml de muestra y otro tubo con 25 ml de agua destilada.  Se completó el contenido de un sobre del reactivo PHOSPHATE a un tubo. Sacudiendo por un espacio de un minuto” (Coronel Castro, 2015)  Se dejó reposar por un lapso de (2) minutos para una mejor reacción  Se puso el tubo de ensayo que posee el agua destilada (testigo) en el equipo, cerrando la tapa” (Coronel Castro, 2015)  Presionamos ZERO, el instrumento resalto 0 mg/L.
  • 59. 43  “Se puso el tubo de ensayo que poseía la muestra con el PHOSPHATE en el equipo. Presionando READ” (Coronel Castro, 2015)  Se registró la concentración de nitrito, en mg/ L PO4-3. 3.4. VALIDEZ Y CONFIABILIDAD DEL INSTRUMENTO 3.4.1. EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE NITRATOS Y FOSFATOS: Para establecer la eficacia de eliminación de fosfatos y nitratos emplearemos el siguiente modelo matemático E = ∁i − ∁f ∁i ∗ 100 Dónde: E: Eficacia de eliminación del sistema, [%] Cf: concentración de salida Ci: concentración de entrada 3.4.2. PRUEBA ESTADÍSTICA DE t student “En estadística, una prueba t de Student, prueba t de estudiante, o Test-T es cualquier prueba en la que el estadístico utilizado tiene una distribución t de Student si la hipótesis nula es cierta” (Frandis, 2015). Se aplica cuando la población estudiada sigue una distribución normal pero el tamaño muestral es demasiado pequeño como para que el estadístico en el que está basada la inferencia esté normalmente distribuido, utilizándose una estimación de la desviación típica en lugar del valor real. Es utilizado en análisis discriminante. (Frandis, 2015)
  • 60. 44 PRUEBAS t student PARA MUESTRAS DESAPAREADAS “Las pruebas t desapareadas o de muestras independientes, se utilizan cuando se obtienen dos grupos de muestras aleatorias, independientes e idénticamente distribuidas a partir de las dos poblaciones a ser comparadas” (Frandis, 2015). Por ejemplo Supongamos que evaluaremos el resultado de un procedimiento médico, y alistamos a 100 personas para la investigación. Después optamos al azar 50 personas para el conjunto en tratamiento y 50 personas para el conjunto de control. En este caso, obtenemos dos muestras independientes y podríamos utilizar la forma desapareada de la prueba t. La elección aleatoria no es esencial en este caso, si contactamos a 100 personas por teléfono y obtenemos la edad y género de cada una, y luego se utiliza una prueba t bimuestral para ver en que forma la media de edades difiere por género, esto también sería una prueba t de muestras independientes, a pesar de que los datos son observacionales. (Frandis, 2015) PRUEBAS t student PARA MUESTRAS APAREADAS “Las pruebas t de muestras dependientes o apareadas, consisten típicamente en una muestra de pares de valores con similares unidades estadísticas, o un grupo de unidades que han sido evaluadas en dos ocasiones diferentes (prueba t de mediciones repetitivas)” (Frandis, 2015). Un ejemplo característico de prueba t para cálculos iterativas sería por muestra que los sujetos sean valorados antes y después de un tratamiento Una prueba t student basada en la coincidencia de pares muestrales se obtiene de una muestra desapareada que luego es utilizada para formar una muestra apareada, utilizando para ello variables adicionales que fueron medidas conjuntamente con la variable de interés. Este enfoque se utiliza a menudo en los estudios observacionales para reducir o eliminar los efectos de los factores de confusión. (Frandis, 2015)
  • 61. 45 3.5. PLAN DE RECOLECCIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS El plan de procedimientos que condujeron a reunir los datos que permitieron comprobar el grado de validez de la hipótesis se expresan en la tabla Tabla 5: plan de recolección y procesamiento de datos PLAN objetivo Determinar la eficiencia del berro (nasturtium officinale) para la remoción de nitratos y fosfatos en aguas residuales domésticas. Unidad de análisis Tendremos una muestra compuesta por dos sistemas de tratamiento de aguas residuales a escala de laboratorio y el berro (nasturtium officinale), para el tratamiento de fosfatos y nitratos de 50 litros de aguas residuales domesticas en 2 etapas. método Los datos se recolectaran con la ayuda de un multiparámetro marca HANNA (conductividad eléctrica, oxígeno disuelto, temperatura, pH) y un colorímetro dr900 marca HACH (nitratos y fosfatos) Procesamiento de datos Los resultados obtenidos previamente codificados se transfieren a una matriz de datos en EXEL, luego se preparan para su análisis estadístico en el programa SPSS ELEMENTOS DEL PLAN Variable a medir Eficiencia de remoción Definición operacional Capacidad del nasturtium officinale de remover los nitratos y fosfatos del agua residual doméstica. recursos Económicos: suficientes, tiempo: 20 días
  • 62. 46 IV. RESULTADOS 4.1. ANÁLISIS DE AGUA RESIDUAL Para realizar el análisis se recolecto 200 ml de agua residual provenientes de la localidad del distrito de San Antón, de los cuales se tomaron para analizar nitratos, fosfatos, oxígeno disuelto, pH, conductividad eléctrica y temperatura. Siendo los resultados como se expresa en la tabla n° 6 y 7. Tabla 6: resultado in situ de los parámetros físicos. ANÁLISIS DE PARÁMETROS FÍSICOS N° Fecha y hora T (°C) PH C.E. (Us/cm) TDS (ppm) O.D. (mg/l 1 4/10/2018 12:15 16.8 7.8 936.0 469.0 1.57 2 5/10/2018 12:10 16.7 7.8 935.0 468.0 1.53 Tabla 7: resultados inicial de nitratos y fosfatos en el agua residual. ANÁLISIS INICIAL DE NUTRIENTES NUTRIENTES MUESTRA INICIAL 04/10/18 05/10/18 ECA Nitratos 10.7 mg/l 10.9 mg/l 10 mg/l fosfatos 24.8 mg/l 24.3 mg/l 1 mg/l En las tablas N° 6 y 7 se expresa los parámetros físicoquímico del agua residual de la localidad de San Antón, al ingreso de la planta de tratamiento de aguas residuales. La concentración de nitratos en el primer y segundo análisis son de 10.7 y 10.9 mg/l respectivamente los cuales no son aceptables para el cuerpo receptor según los estándares. En cuanto a los fosfatos encontrados en el agua residual tuvieron una concentración de 24.8 y 24.3
  • 63. 47 mg/l en el primer y segundo día de análisis respectivamente los cuales no son aceptables para ser vertidos en los cuerpos receptores. 4.2. REMOCIÓN DE FOSFATOS (PO4 3- ) Y NITRATOS (NO3 - ) EN UNIDAD R1. En la unidad experimental R1 la remoción de fosfatos (PO4 3- ) y nitratos (NO3 - ), por (nasturtium officinale) logro una eficiencia de 71.19% y 34.41% respectivamente, sin embargo la producción de biomasa fue relativamente escasa, el rango de la temperatura medida en el agua fue de 16.8 y 14.4ºC, oxígeno disuelto de 1.6 y 2.6 mg/l, conductividad eléctrica de 936 y 1063 µS/cm, y pH de 7.6 y 7.8. En promedio, el peso final de la biomasa mostro un incremento del 10.5% (tabla 8). Tabla 8: pesos de biomasa obtenida en la unidad experimental R1. PESO MASA HUMEDA Pi (g) Pf (g) Incremento (%) A 400 443 11 B 438 10 TOTAL 10.5 Durante los experimentos se logró observar que el nasturtium officinale mostraba daños en la estructura del cuerpo vegetal, estos daños fueron decoloración, manchas pardas en las hojas. Dichos daños son caracteres del estrés fisiológico y produjeron la perdida de plantas.
  • 64. 48 REMOCIÓN DE FOSFATOS Grafico 1: resultado de la disminución de fosfatos en la unidad experimental R1 y T. El grafico anterior muestra el comportamiento del fosfato evaluado en la unidad experimental R1 en el mes de setiembre, la unidad R1 no muestra un comportamiento lineal, debido a que en la muestra inicial la concentración es de 23.6 mg/l luego en el tercer día disminuye de manera drástica a 2.6 mg/l y en el cuarto día vuelve a subir la concentración de nitratos a 9.4 mg/l. esto debido a la descomposición de materia orgánica. El comportamiento del testigo en ausencia de nasturtium officinale presenta un incremento de la concentración de fosfatos a 13 mg/l en el tercer día y en el octavo día a 18.2 mg/l. El grafico 1 también muestra que la máxima eficiencia de remoción se alcanzó al octavo día de la experimentación llegando a una concentración de 6.2 mg/l. con una eficiencia de 73.7% 0 5 10 15 20 25 mg/l REMOSION DE FOSFATOS R1 - fosfatos T - fosfatos
  • 65. 49 REMOCIÓN DE NITRATOS Grafico 2: resultado de la disminución de nitratos en la unidad experimental R1. El grafico 2, muestra el comportamiento del nitrato frente al nasturtium officinale evaluado en 10 días. La disminución de nitratos no muestra un comportamiento lineal, debido a que en la muestra inicial la concentración es de 9.3 mg/l, después el segundo día la concentración disminuyo a 7.3 mg/l luego el octavo día alcanzo un valor de 8.7 mg/l, esto debido a la descomposición de la componente orgánica (Uría y proteínas), “la materia orgánica es descompuesta por bacterias anaerobias y aerobias, en dióxido de carbono, amoniaco y otros subproductos, el amoniaco al ser inestable en el agua se disocia en ion amonio, proceso denominado amonificación, luego por acción de los microorganismos nitrosomas y nitrobacter, transforman el amonio en nitrito y nitrato, proceso denominado nitrificación” (Chupan Hilario, 2014). logrando así subir la concentración, en seguida los demás días la concentración disminuye por acción del nasturtium officinale. En cambio el testigo al cuarto día baja su concentración a 8.8mg/l para finalmente al décimo día subir a 14.1 mg/l. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 mg/l REMOSION DE NITRATOS R1 - nitratos T - nitratos
  • 66. 50 La máxima eficiencia de remoción de nitratos se logró al noveno día de la experimentación alcanzando un valor de 6.0 mg/l. con una eficiencia de 35.5%. DETERMINACIÓN DE OXÍGENO DISUELTO Grafico 3: comportamiento del oxígeno disuelto en unidad experimental R1 y T. En el grafico 3, se expresa la evolución del oxígeno disuelto, desarrollado en la unidad experimental R1 y el testigo. En R1 el oxígeno tiende a incrementar desde el primer día de 1.57 mg/l a 2.59 mg/l en el sexto día para luego descender a 2.13 mg/l en el décimo día, esto explica que por el proceso de la fotosíntesis el nasturtium officinale introduce oxígeno, mientras que al final de la experimentación el nasturtium officinale mostro estrés fisiológico por lo que bajo la eficiencia de la macrófita. En la unidad experimental del testigo el incremento de oxigeno no fue notable ya que la variación fue de 1.48 mg/l en el primer día a 1.54 mg/l en el décimo día, puesto que el testigo se desarrolló en ausencia de la macrófita. 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 mg/l OXIGENO DISUELTO R1 - D.O.[mg/L] T - D.O.[mg/L]
  • 67. 51 DETERMINACIÓN DE CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA Grafico 4: comportamiento de la conductividad eléctrica en unidad experimental R1 y T. La evolución de la conductividad eléctrica se ve manifestada en el grafico 4, en el que el comportamiento en la unidad experimental R1 y el testigo son diferentes puesto que en la unidad R1 la conductividad eléctrica se mantiene en un promedio de 984 µS/cm hasta el sexto día, luego en el sétimo día comienza a subir de 1014 µS/cm a 1063 µS/cm en el décimo día, esto debido a que a partir del sétimo día el nasturtium officinale comienza a sufrir un estrés fisiológico. Las concentraciones de clorofila en los últimos 4 días aumentaron de 156.44 a 407.69 μg/L. Es por ello que las microalgas presentes en los bioensayos añadieron al agua el color verde característico que les distingue a simple vista 850.0 900.0 950.0 1000.0 1050.0 1100.0 µS/cm CONDUCTIVIDAD ELECTRICA R1 - EC[µS/cm] T - EC[µS/cm]
  • 68. 52 DETERMINACIÓN DEL PH Grafico 5: comportamiento del pH en la unidad experimental R1 y T. El grafico 5, se expresa el comportamiento del pH en la unidad experimental R1, donde al segundo día tiende a disminuir a una unidad de 7.6, a partir del tercer día tiende a aumentar su valor hasta llegar a un máximo de 7.8 unidades manteniéndose constante hasta el décimo día. Por otro lado el pH de la unidad de testigo desciende a 7.4 unidades al segundo día, para luego aumentar su valor de manera constante hasta 8.5 en el décimo día. 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 8.4 8.6 8.8 Unidades PH R1 - pH T - pH
  • 69. 53 DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA Grafico 6: variación de la temperatura en la unidad experimental R1 y T. “La temperatura es el parámetro más importante que debe ser medido en el agua” (Rolán Peréz & Ramirez Restrepo, 2008). El grafico 6, muestra que la temperatura no tiene un comportamiento lineal, ya que al quinto día la temperatura alcanzo 14.4°C, luego al quinto día se incrementó a 15.4°C, para finalmente terminar en 15°C. 4.3. REMOCIÓN DE FOSFATOS (PO4 3- ) Y NITRATOS (NO3 - ) EN UNIDAD R2 Como bien se indicó anteriormente, los bioensayos se ejecutaron a la intemperie, es decir, en la situación intermedia entre experimentos de laboratorio donde es posible controlar las variables ambientales y, experimentos en hábitat nativo de la macrófita, en donde las variables ambientales no son controladas. Durante el tiempo de experimentación para remoción de (PO4 3- y NO3-), nasturtium officinale presentó decoloración de sus frondes, lo cual a su vez 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 Unidades TEMPERATURA R1 - Temp.[°C] T - Temp.[°C]
  • 70. 54 originó la merma de plantas. Lo anterior se imputa a un estrés fisiológico originado por el encierro de la planta en las unidades experimentales. Tabla 9: pesos de biomasa obtenida en la unidad experimental R2. PESO MASA HUMEDA Pi (g) Pf (g) Incremento (%) A 200 222 11 B 227 14 TOTAL 12.5 En la unidad experimental R2 la remoción de fosfatos (PO4 3- ) y nitratos (NO3 - ), por nasturtium officinale logro una eficiencia de 66.9% y 2.9% respectivamente, Entre las oscilaciones de las variables que mediaron en los experimentos tenemos: temperatura del agua con un rango de 16.7 y 13.7°C, oxígeno disuelto de 1.51 a 1.80 mg/L, conductividad eléctrica de 935 a 1077 μs/cm y pH de 7.8 a 7.3., las unidades experimentales mostraron constante desarrollo de microalgas y bacterias, las cuales probablemente perturbaron las propiedades fisicoquímicas del agua. En promedio, el peso final de la biomasa recuperada de nasturtium officinale fue de 12.5% (Tabla 9).
  • 71. 55 REMOCIÓN DE NITRATOS Grafico 7: resultado de la disminución de nitratos en la unidad experimental R2 y T. En el grafico 7, se observa el promedio enlazado de la concentración de nitratos (NO3- ). La concentración inicial de nitratos (NO3-) en agua fue de 10.2 mg/L y 9.9 mg/L al finiquitar la experimentación. Las altas concentraciones observadas en la unidad experimental R2 los días 4, 5 y 6, se atribuyen a la acción de bacterias nitrificantes. En los últimos tres días (8 al 10), la biomasa de nasturtium officinale era remanentes de vegetación muerta, lo que concordó con un acrecentamiento en la dosis de nitratos. Esto indica la ocurrencia del ciclo de amonificación- nitrificación. La máxima eficiencia de remoción se alcanzó al séptimo día llegando a 8.2 mg/l. El desarrollo del testigo en ausencia de nasturtium officinale no presentó una desvaloración en la dosis de nitratos en agua de 10.7 en el primer día a 8.8 mg/L en el quinto día. Esto se explica por la presencia las bacterias y microalgas se desenvolvían naturalmente en las aguas residuales motivo de estudio. Se propone que las bacterias y microalgas apoyaron 0 2 4 6 8 10 12 14 16 mg/l REMOCIÓN DE NITRATOS R2 - nitratos T - nitratos