Calidad del agua residual

1. XVII CONGRESO NACIONAL DE IRRIGACIÓN
La irrigación como política pública para la rentabilidad del campo
2-6 de septiembre de 2013, Puerto Vallarta, Jalisco
METALES PESADOS Y CALIDAD DEL AGUA RESIDUAL EN
RELACIÓN CON EL RIEGO AGRÍCOLA
José Pedro Pérez Díaz
josepedro.perez@colpos.mx

2. INTRODUCCIÓN
oceanos 97.13 %
glaciares y casquetes
polares 2.24 %
Aunado a esto, el incremento en
la población ha demandado grandes
cantidades
de
agua,
como
consecuencia se han generado
considerables volúmenes de aguas
residuales (Rodríguez et al., 2009).
agua subterranea 0.61 %
rios y lagos 0.02 %
Fig. 1. Distribución del agua en el mundo
Como respuesta, en méxico se
han construido varias plantas de
tratamiento con el fin de prevenir la
contaminación ambiental.
Debido a que el agua es uno de los factores limitantes para la
producción en zonas áridas y semiáridas, se pretende incrementar
la productividad del agua en el sector agropecuario mediante la
reutilización del agua residual tratada (CONAGUA, 2007).

3. Sin embargo, una vez que las aguas
residuales
son
tratadas,
debe
evaluarse su calidad y promover su
reúso.
En este sentido, la calidad del agua para su uso en
la agricultura, estará determinada por la
concentración y tipo de constituyentes disueltos que
contenga.
Otra consideración que se debe tener en cuenta,
es el contenido de metales pesados, ya que estos
pueden acumularse en la capa arable de los suelos
agrícolas.

4. OBJETIVO
Determinar la concentración de los elementos cadmio (Cd), cobre
(Cu), cromo (Cr), níquel (Ni), plomo (Pb) y zinc (Zn) en el efluente de la
planta de tratamiento.
Cuantificar la concentración de los iones calcio, magnesio, sodio,
potasio, carbonatos, bicarbonatos, cloruros y sulfatos.
Clasificar el agua del efluente de acuerdo con indicadores de
salinidad y sodicidad (CE, SE, SP; RAS, PSI y CSR) estimados a partir de
la composición iónica.

5. MATERIALES Y MÉTODOS
El presente trabajo de investigación se
llevo a cabo en la Universidad Autónoma
Agraria Antonio Narro ubicada en
Buenavista, Saltillo, Coahuila.
Las muestras se tomaron en el efluente
de la planta de tratamiento de aguas
residuales. El periodo de muestreo fue
durante los meses de enero a julio de 2011.
Variables
Método
Muestreo
NMX-AA-003-SCFI-1980
Análisis de Cu, Cr, Cd, Ni, Pb
y Zn; los cationes Ca, Mg, Na
yK
Espectrofotometría de
absorción atómica de flama
Análisis de los aniones CO32-,
HCO3-, Cl-, SO42-
Método volumétrico
(titulación)
pH
NMX-AA-008-SCFI-2000
Conductividad eléctrica
Puente de conductividad

6. Validación de los resultados
Las sales son eléctricamente neutras, por lo tanto, la suma de
Cationes debe ser igual a la suma de Aniones.
Dado que nuestro trabajo de investigación solo contempla algunos
iones, la suma de Aniones y Catines podrá presentar alguna ligera
variación aceptable de hasta 5% (APHA, 1998).
|
E%=
|
n
i=1 cationes −
n
i=1 cationes +
n
i=1 aniones |
×
n
aniones |
i=1
100
La concentración de aniones y cationes, en todos los
casos se expresó como mmolc L-1 .
(1)

7. La calidad del agua se determino a partir de la CE
y la composición iónica, con estas variables se
estimaron los índices de salinidad efectiva, salinidad
potencial, relación de adsorción de sodio y
carbonato de sodio residual (Richards et al., 1954;
Ayers y Westcot, 1987).

8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Cuadro 1. Resultados del análisis de metales pesados.
Cd
Cu
Cr
Ni
Pb
Zn
----------------------------------------------- mg L-1 ----------------------------------------------1
ND‡
ND
0.05
ND
0.1
ND
2
ND
ND
0.05
ND
0.1
ND
3
ND
ND
0.04
ND
0.1
ND
4
ND
ND
ND
ND
ND
ND
5
ND
ND
0.1
ND
ND
0.1
6
ND
ND
ND
ND
ND
0.1
7
ND
ND
ND
ND
ND
0.1
LMP NOM†
0.1
4.0
0.5
2.0
0.2
10
†LMP NOM: límites máximos permisibles establecidos en la NOM-001-SEMARNAT-1996; ‡ND: no detectado
Muestreo
los valores encontrados de metales pesados, están dentro de los rangos
aceptados en la NOM-001-SEMARNAT-1996 para considerarla como apta para
riego agrícola.
No obstante, Siebe (1994) encontró que los metales pesados tienden a
acumularse en la capa arable de los suelos regados con estas aguas.

9. Cuadro 2. Resultados de la composición iónica del agua.
pH
CE
Muestreo
unidad dS m-1
1
7.6
2.40
2
7.2
2.48
3
7.4
2.48
4
7.6
2.50
5
7.6
2.40
6
7.6
2.20
7
7.8
2.26
Promedio
7.5
2.38
‡ ND:
Ca2+ Mg2+ Na+
K+ CO32- HCO3- Cl- SO42-------------------------mmolc L-1-------------------------------5.84 5.76 13.48 0.30 ND‡ 14.93 10.00 0.30
5.99 4.94 11.74 0.30 ND 12.72 9.60 0.54
5.89 4.94 11.30 0.30 ND
11.20 10.00 1.12
6.14 7.41 13.48 0.39 ND 14.72 12.00 0.50
5.24 8.23 13.04 0.53 ND 15.96 10.56 0.30
3.44 4.80 12.61 0.53 ND
11.64 9.50 0.20
3.59 5.30 13.00 0.38 ND
11.32 10.60 0.25
5.16 5.91 12.66 0.39 ND 13.21 10.32 0.46
E
%
0.29
0.23
0.24
0.35
0.41
0.10
0.24
0.27
no detectado
Se obtuvieron valores de pH entre 7.2 y 7.8, lo cual, indica que el agua es
ligeramente alcalina. Velázquez et al. (2002) encontraron pH entre 6.9 y 8.6, al
respecto, menciona que en condiciones de pH mayores que 8.2, los iones de Ca 2+ y
Mg2+ se precipitan como carbonatos y la RAS aumenta.
La CE medida, se encontró entre 2.20 y 2.50 dS m-1 a una temperatura de 298.15
K, de acuerdo con este indicador, el agua es considerada con salinidad muy alta;
Velázquez et al. (2002) encontró valores de 1 a 3 dS m-1 en aguas residuales.

10. Cuadro 3. Índices de salinidad y clasificación.
Muestreo
1
2
3
4
5
6
7
SE
mmolc L-1
13.78
12.04
11.60
13.87
13.57
13.14
13.38
Criterio
Condicionada
SP
mmolc L-1
10.15
9.87
10.56
12.25
10.71
9.60
10.72
Criterio
No
recomendada
El índice de SE presenta un valor mínimo de 11.60 mmolc L-1 y un máximo de
13.87 mmolc L-1, por lo cual, el agua se clasifica como condicionada para riego
agrícola. De acuerdo con el criterio de SP el agua no es recomendada para riego,
ya que se tiene el riesgo de salinización del suelo cuando las sales quedan en
solución a bajos niveles de humedad. Rodríguez et al. (2009) reportan los valores
de SE y SP en meq L-1, en este estudio, se encontraron valores similares de SE.

11. Los resultados de RAS y PSI (Cuadro 4) indican
que no se tiene peligro de sodificacion del suelo
por el uso de esta agua, sin embargo, no se
recomienda su uso en sistemas de riego por goteo
por los resultados que se tienen del índice de CSR.
Cuadro 4. Índices de sodicidad y clasificación.
Muestreo
1
2
3
4
5
6
7
RAS
mmolc L-1
5.59
4.87
4.69
5.59
5.41
5.23
5.39
Criterio
Baja en sodio
PSI
mmolc L-1
6.53
5.59
5.35
6.53
6.30
6.07
6.28
Criterio
No sódica
CSR
mmolc L-1
3.33
1.79
0.37
1.18
2.49
3.40
2.42
Criterio
No recomendada
Condicionada
Buena
Condicionada
No recomendada
No recomendada
No recomendada
Rodríguez et al. (2009) encontraron valores
de RAS similares y clasifican el agua como de
calidad aceptable.

12. CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos bajo las condiciones de la presente
investigación, se puede decir que la concentración de metales pesados es muy baja,
sin embargo, la aplicación de esta agua, puede generar la acumulación de estos
metales en el suelo a largo plazo.
Debido a que el agua es altamente salina, se deben tener las precauciones
necesarias en su aplicación en la agricultura.
En cuanto a los valores de sodio que se encontraron, aunque este predomina en el
agua, los indicadores de RAS y PSI no muestran riesgo de sodicidad dado que son
aguas bajas en sodio. Por otra parte el índice de CSR indica que el agua no se
recomienda para su uso en sistemas riego, principalmente por el riesgo de
precipitación de carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio, ya que estos
pueden ocasionar taponamiento de los emisores.

13. Por la predominancia de los iones de sodio, bicarbonatos y cloruros, la
composición del agua es de tipo bicarbonatada sódica y clorurada sódica.
Finalmente, cabe mencionar que el uso de esta agua en la agricultura queda
todavía restringido por no considerar en este estudio el aspecto microbiológico,
además, es recomendable realizar estudios en el punto de uso y producto final que
tenga contacto con estas aguas, de esta manera, evaluar directamente el efecto que
pueda producir en los cuerpos receptores.

14. LITERATURA CITADA
.- Rodríguez O. J. C., J. L. García H., R. D. Valdez C., J. L. Lara M., H. Rodríguez F., C. Loredo O. 2009. Calidad agronómica de
efluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales. Tropical and subtropical agroecosystems. 10 (3): 355-367
.- Comisión Nacional del Agua. 2007. Programa Nacional Hídrico 2007-2012. SEMARNAT. México.
.- Norma Mexicana NMX-AA-003-SCFI-1980. Aguas residuales, muestreo.
.- Norma Mexicana NMX-AA-008-SCFI-2000. Análisis de agua, determinación del pH. Método de prueba.
.- APHA. 1998. Standard methods for examination of water and wastewater. American public health association, American
water works association y water pollution control federation. 20ª ed. Washington, D. C. EUA. 1 325 p.
.- Ayers R. S. y Westcot D. W. 1987. La calidad del agua en la agricultura. Estudio FAO riego y drenaje 29. Rev. 1. Roma, Italia.
174 p.
.- Richards L. A., L. E. Allison, J. W. Brown, H. E. Hayward, L. Bernstein, M. Fireman, G. A. Pearson, L. V. Wilcox, C. A. Bower, J.
T. Hatcher y R. C. Reeve. 1954. Diagnóstico y rehabilitación de suelos salinos y sódicos. L. A. Richards, editor. Laboratorio de
salinidad, departamento de agricultura de los Estados Unidos de América. 172 p.
.- Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996. Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en
las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales.
.- Siebe, Ch. 1994. Acumulación y disponibilidad de metales pesados en suelos regados con aguas residuales en el distrito de
riego 03, Tula, Hidalgo, México. Revista internacional de contaminación ambiental. 10 (1): 15-21.
.- Velázquez M. M. A., H. M. Ortega E., A. Martínez G., J. Kohashi S., N. Garcia C. 2002. Relación funcional PSI-RAS en las
aguas residuales y suelos del Valle del Mezquital, Hidalgo, México. Terra latinoamericana. 20: 459-464.

15. AGRADECIMIENTOS
A la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro por el financiamiento otorgado para la
realización de este trabajo a través de la dirección de investigación con el proyecto clave 2206,
y al personal del departamento: Ciencias del Suelo.
… Muchas gracias …