Calidad del Agua Residual y Freática en el Valle de Juárez, Chihuahua

Transcripción

1 Calidad del Agua Residual y Freática en el Valle de Juárez, Chihuahua Biol. Enrique David García Mendoza Tesis de Licenciatura-Mayo de 2006 Programa de Biología-ICB ICB-UACJ Dr. Juan Pedro Flores Márgez Director de Tesis

2 Introducción La calidad y cantidad del agua de consumo humano se está convirtiendo en uno de los problemas más m s críticos que enfrenta la humanidad. El agua dulce representa el 3% de la existente en el planeta y en su mayor parte no se encuentra disponible, ya que solo el 1% es agua superficial fácilmente f accesible.

3 El Agua en el Planeta

4 Antecedentes Tratado de 1906 Los suelos son salinos, salino-sodico sodico y sodicos Los pozos profundos son altamente salinos y altos en sodio Valores de hasta 5,000 mg L -1 de sales solubles en el agua de pozos de bombeo

5 Importancia Regional De acuerdo con la proyección n de saneamiento 100% en Ciudad Juárez para el Año A o 2020, se tienen planes de construir nuevas plantas de tratamiento de aguas negras y ampliar la dos actuales (norte y sur), con lo cuál l la capacidad total sería a de 8.82 m 3 /s, con una proyección n de reuso de 1.52 m3 s -1, agua residual potencial de 7.3 m 3 /s (230 mill m 3 /año) y beneficiar un área agrícola potencial de 23,000 hectáreas.

6 Por lo anterior, el AGUA RESIDUAL adquiere una importancia relevante para la disponibilidad de agua a largo plazo Indispensable conocer las características del agua residual, así como su impacto ambiental y social Características físicas Parámetros químicos Organismos biológicos

7 Aguas Residuales de Ciudad Juárez Ciudad Juárez tiene un tratamiento de aguas residuales tipo primario- avanzado. Existen dos PTAR con capacidad de 2.5 y 1.5 m3/segundo La reutilización n de las aguas residuales requiere de normas oficiales y conocer la calidad del agua PTAR: Plantas tratadoras de aguas residuales

8 Deficiencias del pre- tratamiento del agua. Las descargas no controladas en el canal de riego. Impacto ambiental (metales pesados y patógenos). Nutrientes aportados.

9 Existen descargas a lo largo del canal de riego principal del Valle de Juárez Se desconoce la calidad del agua en esas descargas La realización n de un diagnóstico en tiempo y espacio es de utilidad para predecir el impacto en el suelo y agua freática Sitios después de la PTAR Sur

10 Peligro para animales domésticos expuestos

11 Agua de Pozos de Bombeo Estudios han demostrado que aguas con exceso de sales solubles > 700 mg/l tienden a inhibir el crecimiento de las plantas y la producción agrícola. Los niveles de nitratos son indicadores de la calidad del agua en general, en concentraciones elevadas sugieren la presencia de otros contaminantes, tales como microorganismos o pesticidas

12 Niveles altos de nitratos (>10 mg L -1 ) en el agua causan la enfermedad del síndrome del bebe azul que es potencialmente fatal en los infantes. El principal efecto del fósforo f en el agua es que interviene en el crecimiento de plantas y algas acuáticas en grandes cantidades que puede ocasionar toxicidad

13 Para un estudio de transferencia de metales en la cadena trofica alimenticia en el Valle de Juárez se seleccionaron los metales pesados Cd, Pb, Ni y Cr. La concentración n observada en agua residual fue en el siguiente orden Ni>Cr> >Cr>Pb>Cd El agua freática se clasifica como: Condicionada a Perjudicial y Perjudicial por el contenido de sales solubles El Distrito de riego del Valle de Juárez es uno de los mas contaminados en MéxicoM

14 Limites Máximos M Permisibles Para Contaminantes Básicos (NOM ECOL-1996) Parámetros (miligramos por litro) Uso en Riego Agrícola Temperatura N.A. 40 Sólidos Suspendidos Totales Nitrógeno Total Fósforo Total Arsénico Cobre Cromo Mercurio Níquel 2 2 Plomo Zinc Uso en Publico Urbano

15 Composición n química del agua residual en Cd.. Juárez (Palomo, 1999) Parámetro Residual Sólidos Totales (ppm) 1062 ph 7.5 C.E. (Us/m) 1570 Nitrógeno Total (mg/l) 28 N-amonio (mg/l) 17 N-nitrato (mg/l) 0.09 Fósforo Total (mg/l) 27 Cobre (mg/l) Níquel (mg/l) 0.02 Plomo (mg/l) Zinc (mg/l) Mercurio (mg/l) ND Arsénico (mg/l)

16 Calidad del agua tratada en la Planta Norte (JMAS, 2006) Ene-06 Feb-06 Mar- 06 Abr- 06 ph C. E. (Micromhos/cm) S.S.T. (mg/l)

17 Calidad del agua de salida (planta sur) Ene-06 Febr-06 Mar-06 Abr-06 ph C.E. (micromhos/cm) S.S.T. mg/l

18 Dado que en estudios previos se ha reportado una gran variabilidad en las concentraciones de parámetros físicof sico- químicos y biológicos del agua residual la realización n de un diagnóstico de la calidad química del agua residual en tiempo y espacio, se considera de suma importancia para dimensionar el problema de este recurso vital y su impacto potencial en los suelos y agua freática del Valle de Juárez, Chihuahua

19 Objetivo Determinar la calidad del agua residual y freática mediante el análisis de algunos parámetros de salinidad, alcalinidad, nutrientes y metales pesados en el Valle de Juárez

20 Hipótesis La concentración n de los parámetros de salinidad, alcalinidad, nutrientes y metales pesados en agua residual y freática en las zonas de estudio son mayores a los niveles máximos permisibles por la Norma Mexicana. La concentración n de sales, nutrientes y metales disminuye a lo largo del canal principal de riego en el valle de Juárez, esto asumiendo lo como resultado de la dilución n ocasionada por las descargas de agua de pozos.

21 Los niveles de los parámetros químicos analizados serán n mayores en agua residual que en agua freática obtenida de los pozos de riego agrícola.

22 Área de Estudio El trabajo de campo se realizo en Ciudad C Juárez y en el Valle de Juárez Ubicados en y grados de longitud W y los y de latitud N Altura: entre los 1131 hasta los 1060 msnm Clima muy seco: templado extremoso

23 Suelos: contenido bajo de nitrógeno, pobre en fósforo f y rico en potasio. Problemas de salinidad en agua de pozos y en suelos

24 Metodología Se seleccionaron 12 puntos estratégicos a lo largo del Valle de Juárez Los muestreos fueron cada 30 días d con variaciones de acuerdo a los flujos de agua Tres muestras fueron colectadas en cada sitio debido a los tipos de análisis químico

25 Localización n de los Sitios

26 Sitios de Muestreo Sitio 1: Planta norte influente Sitio 2: Planta norte efluente Sitio 3: Planta sur influente Sitio 4: Planta Sur Efluente

27 Sitio 6: San Isidro pozo 1 Sitio 5: Canal San Isidro Sitio 8: Canal Tres Jacales Sitio 7: San Isidro pozo 2

28 Sitio 9: Guadalupe canal Sitio 10: Praxedis pozo Sitio 12: Praxedis INIFAP Sitio 11: Praxedis canal

29 El agua se analizó en el Laboratorio de Ciencias Ambientales (ICB) y en el de química analítica ambiental (IIT) de la Universidad Autónoma de ciudad Juárez Análisis Químico

30 Parámetros analizados: Temperatura *ph *Conductividad eléctrica Metales pesados *Nitrógeno (N), Fósforo (P),

31 Sólidos suspendidos totales Análisis estadístico stico consistió en promedios, varianzas, pruebas de t de student y correlaciones entre las variables estudiadas

32 Material para el muestreo: Envases de plástico Hieleras Agua destilada Guantes Cloro Todas las muestras fueron etiquetadas

33 Embudo Cucharón muestreador Cámara digital Lista de sitios y hojas para datos

34 Material de laboratorio: Cristalería a diversa Agitador con barra magnética Aparato de destilación Centrifuga Espectrofotómetro Medidor de ph Conductivimetro

35 Muestreo

36 Análisis de ph y C.E.

37 Salinidad del Agua La salinidad es uno de los parámetros más m importantes para clasificar el agua. Este parámetro se mide a través s de la conductividad eléctrica (CE) y se refiere a la presencia de sólidos s disueltos. A medida que aumentan los sólidos s disueltos, se incrementa en el agua la facilidad de conducir la corriente eléctrica

38 Determinación n Sólidos S Suspendidos

39 Determinación n de FósforoF

40 Nutrientes en Agua Las aguas residuales contienen nutrimentos como nitrógeno, fósforo, f potasio, calcio, magnesio, entre otros. Estos aportes deben ser considerados en el riego agrícola y en el cálculo c de las dosis de fertilización n y criterios de manejo del suelo para evitar contaminación. n.

41 Determinación n de Metales: As, Cr,, Cu, Hg, Pb,, Ni y Zn

42

43 Análisis Estadístico stico Los datos registrados fueron procesados en hoja de cálculo Excel, se realizó análisis descriptivos tales como valores máximos, m mínimos, m promedios y desviación estándar. Además, se realizó un análisis de correlación entre las variables registradas tanto en agua residual como en agua de pozo. El análisis estadístico stico se realizó mediante el paquete computacional SPSS versión n 11.0 el cuál l se dispone en el centro de cómputo c de la UACJ. La predicción n del impacto se realizó mediante cálculos c de la cantidad de los parámetros químicos analizados que son descargados en los suelos y lo detectado en agua freática superficial doméstica.

44 Resultados

45 Salinidad y Alcalinidad Alcalinidad = ph Salinidad = Conductividad eléctrica Sólidos Suspendidos Totales

46 Agua de Pozos Agua del Canal Principal Parámetro n S n S Sig. ph * C.E. (µs cm -1 ) 13 4, , * S.S.T.(mg L -1 ) S.S.T.(mg L -1 ) * 1 ds/m=640 mg/l SDT; potencial osmótico 1 ds/m=0.36 atm (0.4 bar)

47 ph Sitio de Muestreo Figura 7. Promedios de alcalinidad (ph) del agua residual y de pozos en los sitios de muestreo del Valle de Juárez, Chihuahua.

48 6000 Conductividad Eléctrica (mg L -1 ) Pozos Sitio de Muestreo Figura 8. Conductividad eléctrica del agua residual y de pozo (mg/l) en los sitios de muestreo del Valle de Juárez, Chihuahua.

49

50 250 Sólidos Suspendidos Totales (mg L -1 ) Sitio de Muestreo Figura 9. Contenido de sólidos suspendidos totales (mg L -1 ) en el agua residual y de pozos en los sitios de muestreo del Valle de Juárez, Chihuahua.

51 Nutrientes Amonio (N-NH NH 4 ) Nitratos (N-NO NO 3 ) Fósforo

52 Agua de Pozos Agua del Canal Principal Parámetro n S n S Sig. N-NH 4 (mg L -1 ) * N-NO 3 (mg L -1 ) * N inorg. (mg L -1 ) * P (mg L -1 ) *

53 Figura 11. Contenido de fósforo inorgánico (mg L -1 ) en el agua residual y de pozos en los sitios de muestreo del Valle de Juárez, Chihuahua Fósforo (mg L -1 ) Sitio de Muestreo

54 Figura 19. Relación entre la concentración de nitrógeno y fósforo para los doce sitios de muestreo de agua residual y de pozo en el Valle de Juárez, Chihuahua. 16 Fósforo Olsen (mg L -1 ) P (mg/l) = N r = 0.794* Nitrógeno { NH 4 + NO 3 } (mg L -1 )

55 Metales Pesados As Cu Cr Ni Hg Pb Zn

56 Agua de Pozos Agua del Canal Principal Parámetro n S n S Sig. As (mg L -1 ) Cu (mg L -1 ) Cr (mg L -1 ) Ni (mg L -1 ) Hg (mg L -1 ) Pb (mg L -1 ) Zn (mg L -1 ) *

57 Cobre (mg L -1 ) Sitio de Muestreo Figura 13. Contenido de cobre (mg L -1 ) en el agua residual y de pozos en los sitios de muestreo del Valle de Juárez, Chihuahua.

58 Niquel (mg L -1 ) Sitio de Muestreo Figura 16. Contenido de niquel (mg L -1 ) en el agua residual y de pozos en los sitios de muestreo del Valle de Juárez, Chihuahua.

59 Zinc (mg L -1 ) Sitio de Muestreo Figura 18. Contenido de zinc (mg L -1 ) en el agua residual y de pozos en los sitios de muestreo del Valle de Juárez, Chihuahua.

60 Conclusiones La mayoría a de los parámetros químicos analizados tanto en agua de pozo como agua residual estuvieron por debajo de los límites máximos m permisibles por la Norma Mexicana. Conductividad eléctrica, SST y Arsénico presentaron valores mayores a la Norma.

61 La concentración n de sales, nutrientes y metales disminuyó a lo largo del canal principal de riego en el valle de Juárez, esto como resultado de la dilución ocasionada por las descargas de agua de pozos la sedimentación n de partículas.

62 Las concentraciones de conductividad eléctrica, nitratos y zinc fueron mayores significativamente en agua de pozo que en agua residual. La PTARs,, tiene una deficiencia notable en su tratamiento. Las aguas residuales y de pozos son altamente salinas.

63 No se encontraron concentraciones peligrosas, de metales pesados, en el agua residual, ni en pozos.

64 GRACIAS