CUANTIFICACIÓN DE ESPECIES NITROGENADAS Y FACTORES QUE AFECTAN SU FORMACIÓN EN AGUA DE USO ACUÍCOLA
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- María Antonia Nieto Domínguez
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1 CUANTIFICACIÓN DE ESPECIES NITROGENADAS Y FACTORES QUE AFECTAN SU FORMACIÓN EN AGUA DE USO ACUÍCOLA Martha Gabriela ZARCO, Eduardo TRUJILLO, Guadalupe VÁZQUEZ y Verónica MARTÍNEZ Centro Interamericano de Recursos del Agua, Facultad de Ingeniería. Universidad Autónoma del Estado de México. Carretera Toluca Atlacomulco Km Toluca, Edo. de México, México. C.P. 51. Tel. y Fax: +5 (7) correo electrónico: etf@uaemex.mx. Palabras clave: especies nitrogenadas, factores limitantes, uso acuícola RESUMEN La acuicultura representa una actividad económica importante, ya que permite generar empleos, centro recreativos, y la comercialización de la carne de los peces, por lo que es importante identificar las concentraciones de especies nitrogenadas y su efecto en la calidad del agua utilizada para actividades acuícolas. Se realizaron tres muestreos entre octubre de 5 y enero de, en cinco granjas de producción de trucha arco iris, en el Estado de México. Los factores que influyeron en la formación de las especies nitrogenadas en el agua de uso acuícola en enero, resultaron ser la disminución del oxígeno disuelto y de la temperatura, lo que favoreció la presencia de nitratos y nitrógeno amoniacal. En el mes de agosto se encontraron únicamente nitratos, derivados de un proceso de nitrificación completo. En el mes de octubre se encontraron tanto nitrógeno amoniacal como nitratos en la mayoría de las granjas; en tres sitios se encontraron también nitritos. INTRODUCCIÓN Las especies nitrogenadas son producidas por fuentes naturales, como por ejemplo la actividad microbiana del agua y el suelo, las descargas eléctricas, y la materia orgánica, también pueden ser el resultado de fenómenos de ionización en la atmósfera, conformando así un ciclo químico-biológico: e ciclo del nitrógeno. El proceso que describe el ciclo de compuestos nitrogenados en aguas naturales y suelos comienza con la descomposición de la materia orgánica a inorgánica llamado proceso de mineralización, reacción de reducción que se realiza por acción enzimática de microorganismos heterótrofos, dando como resultado, amoniaco, entre otros compuestos, éste es oxidado por microorganismos (Nitrosomonas) a nitritos, y a su vez, ellos son oxidados a nitratos por acción de Nitrobacter. Este ciclo involucra los procesos químicos que determinan el destino de los productos de descomposición tales como el alimento no ingerido, heces, plantas muertas y materia orgánica en descomposición. Es por ello que la cantidad y calidad de alimento de suministro es en extremo importante para mantener el ciclo de nitrógeno bajo control (Schmidtt et al., 1998). 1
2 Todo alimento suministrado, además de la materia orgánica tiene dos vías de descomposición: 1) la conversión, en la cual el alimento ingerido por los peces finalmente será una parte metabolizada para que los peces adquieran peso e incrementen su tamaño, y ) la excreción como amonio al agua. Cada reacción que se lleva está estrechamente relacionada con parámetros como ph, alcalinidad, acidez, oxígeno disuelto, DBO, y DQO, entre otras, que producen un aumento o disminución de dichos procesos, causando un impacto en la calidad del agua, siendo estos parámetros considerados como factores que limitan la formación de especies nitrogenadas. Por ello, es necesario identificar, con ayuda de técnicas analíticas, las concentraciones de especies nitrogenados (NH 3, NO - y NO 3 - ) para determinar la calidad del agua utilizada en actividades acuícolas. MATERIALES Y MÉTODOS Para la determinación de especies nitrogenadas en aguas utilizadas para el cultivo de trucha arco iris, se realizaron tres muestreos en los meses de agosto y octubre de 5, y enero de en las entradas y salidas de cinco granjas acuícolas, cuatro de ellas son abastecidas por agua de manantial, y la otra con agua superficial de una presa. La toma, traslado y conservación de muestras se realizó como se señala en las Normas Oficiales Mexicanas indicadas en la Tabla 1. Tabla 1. Normas Oficiales Mexicanas utilizadas para la medición y determinación de parámetros. Parámetro Norma Método T agua ( C) Termómetro ph NMX-AA-8-SCFI-1 Uso de un electrodo de campo. Oxígeno () Oxímetro Alcalinidad ( CaCO 3 ) NMX-AA-3-SCFI-1 Valoración de la muestra empleando como disolución valorante un álcali o un ácido Acidez ( CaCO 3 ) NMX-AA-3-SCFI-1 Valoración de la muestra empleando como disolución valorante un álcali o un ácido N- Nitratos ( N-NO 3 ) NMX-AA-79-SCFI-1 Método de reducción con cadmio cuperizado N- Nitritos ( N-NO ) NOM-AA Reacción en medio ácido por diazotación con la sulfanilamida para formar sal de diazonio, la cual por copulación con el dihidicloruro de N-(1-Naftil) etilendiamina forma un colorante azóico que se mide espectrofotométricamente a 53 nm. N- Amoniacal ( N-NH 3 ) NMX-AA--SCFI-1 Método Kjeldahl DQO (Demanda Química de Oxígeno) NMX-AA-3-SCFI-1 HACH DBO (Demanda Biológica de Oxígeno) NMX-AA-8-SCFI-1 DBO 5
3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN En las muestras obtenidas en el mes de agosto se encontró que la especie nitrogenada presente en casi todos los sitios muestreados corresponde a nitratos, con excepción de la granja 5 en la cual existe una pequeña concentración de nitritos en las entradas 1 y ; en la salida (Fig. 1l, 1m, y 1n), se presentan nitritos en pequeñas concentraciones y nitratos. Los resultados indican que se llevó a cabo el proceso completo de nitrificación en las primeras cuatro granjas, observándose el ión nitrato, con excepción de la granja 5 en la cual existe una pequeña concentración de nitritos en las entradas y en la salida. En octubre se observó que las especies nitrogenadas que predominan son nitrógeno amoniacal y nitratos, las entradas de la granja 1 presentaron las concentraciones de nitrógeno amoniacal más altas de todos los muestreos realizados. En enero se detectó la presencia de nitritos en todos los sitios de muestreo, en un solo punto se encontró una concentración cercana al límite máximo permisible (.8 ), lo que es indicativo de alguna falla en la capacidad de auto depuración del agua por medio de la acción bacteriana, posiblemente derivado de las bajas temperaturas observadas. En la granja (Fig. 1d y 1e) que es abastecida por agua de una presa, se encontraron concentraciones de nitrato amoniacal muy similares tanto en su salida como en su entrada; además de un bajo contenido de nitratos, debido a que se utilizó agua profunda de la presa, situación que favorece al amonio. En la entrada 1 y salida 1 en la granja 3 (Fig. 1f y 1h) y salida 1 de la granja 5 (Fig. 1n) se presenta nitrógeno amoniacal en concentraciones similares, siendo indicativo de que el proceso de nitrificación tampoco está siendo completo debido a la disminución del oxigeno disuelto. Se determinaron los factores considerados en la literatura (Martínez et. al, 5) como límites del proceso de nitrificación. Se encontró que los parámetros que limitaron al proceso de nitrificación, en las muestras obtenidas en el mes de enero fueron principalmente la disminución en la concentración de oxigeno disuelto y de la temperatura; ya que los valores de ph se mantuvieron estables, la alcalinidad se incrementó en la mayoría de los casos, y la acidez aumentó, lo que es indicativo de la descomposición de la materia carbonatada. 3
4 G1-E1 GI-E Ago-5 Oct-5 Ene- Ago-5 Oct-5 Ene- (a) (b) G1-S1 G-E Ago-5 Oct-5 Ene- Ago-5 Oct-5 Ene- (c) (d) G-S1 G3-E Ago-5 Oct-5 Ene- Ago-5 Oct-5 Ene- (e) (f) G3-E G3-S Ago-5 Oct-5 Ene- Ago-5 Oct-5 Ene- (g) (h) Fig. 1 Especies Nitrogenadas. a) Granja 1 - entrada 1. b) Granja 1 entrada. c) Granja 1 salida 1. d) Granja entrada 1. e) Granja salida 1. f) Granja 3 entrada1. g) Granja 3 entrada. h) Granja 3 salida1.
5 G3-S G-E Ago-5 Oct-5 Ene- Ago-5 Oct-5 Ene- (i) (j) G-S1 G5-E Ago-5 Oct-5 Ene Ago-5 Oct-5 Ene- (k) (l) G5-E G5-S Ago-5 Oct-5 Ene- Ago-5 Oct-5 Ene- (m) (n) Fig. 1 Especies Nitrogenadas (continuación). i) Granja 3 - salida. j) Granja entrada 1. k) Granja salida 1. l) Granja 5 entrada 1. m) Granja 5 entrada. n) Granja 5 salida 1. En este trabajo, los factores que influyeron en la formación de las especies nitrogenadas en el agua de uso acuícola en enero, resultaron ser la disminución del oxígeno disuelto y de la temperatura, lo que favoreció la presencia de nitratos y nitrógeno amoniacal. En el mes de agosto se encontraron únicamente nitratos, derivados de un proceso de nitrificación completo. En el mes de octubre se encontraron tanto nitrógeno amoniacal como nitratos en la mayoría de las granjas; en tres sitios se encontraron también nitritos. 5
6 ACIDEZ CO ALCALINIDAD Ago-5 Oct-5 Ene- Ago-5 Oct-5 Ene- (a) (b) ph OXÍGENO DISUELTO Ago-5 Oct-5 Ene- Ago-5 Oct-5 Ene- (c) (d) t AGUA DQO Ago-5 Oct-5 Ene- Ago-5 Oct-5 Ene- (e) (f) Fig. Factores limitantes del proceso de nitrificación. a) Acidez. b) Alcalinidad. c) ph. d) Oxígeno disuelto. e) Temperatura del agua. f) DQO. AGRADECIMIENTOS Los autores desean agradecer a la Secretaría de Investigación y Estudios Avanzados de la Universidad Autónoma del Estado de México, por el apoyo otorgado para la realización de este trabajo, en el marco del proyecto con clave 3/5 y FE1/5 (ICAMEX). REFERENCIAS Martínez, V.; Trujillo, E.; Fonseca, G.; Lucero, M.; Vázquez, G. (5). Evaluación dela calidad del agua en granjas de cultivo intensivo de truchas arco iris Oncorhynchus mykiss. Informe final de Proyecto de Investigación. Universidad Autónoma del Estado de México.
7 NMX-AA-8-SCFI-1. (1). Análisis de agua Determinación del ph Método de prueba. NMX-AA--SCFI-1. (1). Análisis de agua Determinación de nitrógeno total Kjeldahl en aguas naturales, residuales y residuales tratadas Método de prueba. NMX-AA-8-SCFI-1. (1). Análisis de agua Determinación de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) en aguas naturales, residuales y residuales tratadas Método de prueba. NMX-AA-3-SCFI-1. (1). Análisis de agua Determinación de la demanda química de oxígeno en aguas naturales, residuales y residuales tratadas Método de prueba. NMX-AA-3-SCFI-1. (1). Análisis de agua Determinación de acidez y alcalinidad en aguas naturales, residuales y residuales tratadas Método de prueba. NMX-AA-79-SCFI-1. (1). Análisis de agua Determinación de nitratos en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas Método de prueba. NOM-AA (1987). Protección al ambiente Calidad del agua Determinación de nitrógeno de nitritos en agua. Schmidtt, H.; Bernett, D.; Meier, W. y Holm P.(1998). Active Biomonitoring with rainbow trout in diluted sewage plant effluents. Centre for fish and Wildlife Health. Suiza. 7
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