SUELO CLASE 5

SUELO

¿Qué es el suelo?

El suelo es un componente fundamental del ambiente, natural y finito, constituido por minerales, aire, agua, materia orgánica, macro y micro-organismos que desempeñan procesos permanentes de tipo biótico y abiótico, cumpliendo funciones vitales para la sociedad y el planeta.

Cubre la mayor parte de la superficie terrestre; su límite superior es el aire o el agua superficial; sus fronteras horizontales son las áreas donde el suelo cambia, a veces gradualmente, a aguas profundas, rocas o hielo; el límite inferior puede ser la roca dura o depósitos de materiales virtualmente desprovistos de animales, raíces u otras señales de actividad biológica y que no han sido afectados por los factores formadores del suelo (Soil Survey Staff, 1994).

Así mismo, es indispensable y determinante para la estructura y el funcionamiento de los ciclos del agua, del aire y de los nutrientes, así como para la biodiversidad. El suelo es parte esencial de los ciclos biogeoquímicos, en los cuales hay distribución, transporte, almacenamiento y transformación de materiales y energía necesarios para la vida en el planeta (van Miegrot y Johnsson, 2009; Martin, 1998).

Es igualmente fundamental para la tierra, el territorio y las culturas; da soporte a la vida y a las actividades humanas permitiendo garantizar los derechos ambientales de las generaciones presentes y futuras. Sin embargo, el suelo se puede deteriorar y luego que esto ocurra, su recuperación es difícil, costosa, toma mucho tiempo y en algunos casos es imposible volver al estado inicial.

Teniendo en cuenta lo anterior, el suelo puede ser considerado como un componente del ambiente renovable en el largo plazo, lo cual se relaciona con el tiempo necesario para que se forme un centímetro de suelo que puede requerir, dependiendo de las condiciones, cientos o miles de años, mientras que ese centímetro de suelo puede perderse en periodos muy cortos (incluso en términos de días) debido a factores como la erosión, la quema, entre otros. No obstante lo anterior, existen diversas instancias que consideran el suelo como un componente no renovable a saber: (FAO, 2007; European Union, 2010; Australian Department of Land and Water Conservation, 2000).

A pesar de su importancia, el uso insostenible del suelo, entre otras actividades antrópicas, ocasiona su degradación, la cual resulta particularmente preocupante, por el efecto negativo en los ecosistemas, los organismos y las comunidades.

El suelo es la porción más superficial de la corteza terrestre, constituida en su mayoría por residuos de roca provenientes de procesos erosivos y otras alteraciones físicas y químicas, así como de materia orgánica fruto de la actividad biológica que se desarrolla en la superficie.

El suelo es la porción más visible del planeta Tierra, en donde sembramos las cosechas, edificamos nuestras casas y enterramos a nuestros muertos. Se trata de una superficie sumamente variada y multiforme, sobre la cual se producen los fenómenos climáticos como la lluvia, el viento, etc.

De igual manera, el suelo es escenario de complejos procesos químicos y físicos, así como de un ecosistema subterráneo de pequeños animales y abundantes microorganismos, cuya presencia impacta directamente en la fertilidad del mismo.

Los suelos se forman por la destrucción de la roca y la acumulación de materiales distintos a lo largo de los siglos, en un proceso que involucra numerosas variantes físicas, químicas y biológicas, que da como resultado una disposición en capas bien diferenciadas, como las de un pastel, observables en los puntos de falla o fractura de la corteza terrestre.

¿Cómo está compuesto el suelo?

El suelo está compuesto por ingredientes sólidos, líquidos y gaseosos, tales como:

• Sólidos. El esqueleto mineral del suelo se compone principalmente de rocas, como silicatos (micas, cuarzos, feldespatos), óxidos de hierro (limonita, goetita) y de aluminio (gibbsita, boehmita), carbonatos (calcita, dolomita), sulfatos (aljez), cloruros, nitratos y sólidos de origen orgánico u orgánico-mineral, como los distintos tipos de humus.
• Líquidos. Abunda el agua en el suelo, pero no siempre en estado puro (como en los yacimientos) sino cargada de iones y sales y diversas sustancias orgánicas. El agua en el suelo se desplaza por capilaridad, dependiendo de lo permeable del suelo, y trasporta numerosas sustancias de un nivel a otro.
• Gaseosos. El suelo presenta varios gases atmosféricos como el oxígeno (O2) y dióxido de carbono (CO2), pero dependiendo de la naturaleza del suelo puede tener también presencia de hidrocarburos gaseosos como el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O). Los gases del suelo son tremendamente variados.

¿CUANTO TARDA EN   FORMARSE UN SUELO?

Los suelos jóvenes, de menos de 10.000-15.000 años, que corresponde aproximadamente al Holoceno, se han formado en unas condiciones del medio, en concreto del clima, muy semejantes a las actuales. Se denominan suelos de ciclo corto, monocíclicos o monogénicos, o simplemente suelos actuales. Por el contrario, a medida que un suelo es más viejo, mayor es la posibilidad de que su evolución se haya visto afectada por los cambios climáticos que han tenido lugar a lo largo del Cuaternario.

Un horizonte superficial (Ah húmico), tarda entre 1 y 1.000 años

Un horizonte de alteración (Bw cámbico) más de 1.000 años

Un Vertisol, suelo que tiene más de un 30% de arcillas hinchables (esmectitas) en todos los horizontes, tardaría entre 3.000 y 18.000 años

Por último un Oxisol, suelo rojo compuesto de cuarzo, caolinita, óxidos de hierro y aluminio, con pequeñísimas proporciones de materia orgánica, tardaría en formarse entre 1 y 2 millones de años.

De cualquier forma, se puede resumir que si las condiciones son favorables, el material original puede transformarse en un suelo “inmaduro” en un periodo de tiempo relativamente corto, menos de 1.000 años. Esta etapa se caracterizaría por la acumulación de materia orgánica en la superficie y por la escasa alteración.

HORIZONTES

 ESTRUCTURA DEL SUELO

TIPOS DE SUELO

SUELO VIVO

INTERCAMBIO

SUELOS PANAMEÑOS

 

AIRE- ATMÓSFERA-CLASE 4.

LA PERIODICIDAD DEL CLIMA

Milutin Milankovitch (28 de mayo de 1879 – 12 de diciembre de 1958) comenzó su carrera calculando y diseñando estructuras; pero cuando en 1909 aceptó una cátedra de matemática aplicada en la Universidad de Belgrado, vio la oportunidad de dedicarse a desentrañar las matemáticas que gobiernan el mundo. Su campo elegido fue el clima, un ámbito en el que en su época apenas se aplicaba algo de física básica y cálculo elemental. Sin nada parecido a un ordenador o siquiera una calculadora, Milankovitch comenzó a desarrollar complejos modelos matemáticos que relacionaban la variación orbital de la Tierra con la distribución y estacionalidad de la irradiación solar, y que eran capaces de predecir la temperatura en una latitud concreta; ya sea hoy o hace medio millón de años.

LA PERIODICIDAD DEL CLIMA

El modelo de Milankovitch se basa en tres parámetros que varían a lo largo del tiempo debido a las interacciones gravitatorias entre los objetos del Sistema Solar: la excentricidad de la órbita, la oblicuidad y la precesión. La primera mide la forma de la órbita terrestre en torno al Sol; es casi circular, pero no del todo. Esta ligera deformación, que la asemeja a una elipse, aumenta y disminuye a lo largo de dos ciclos superpuestos, uno con una duración de 100.000 años y otro de 413.000.

Por su parte, la oblicuidad se refiere al ángulo que forma el eje de la rotación terrestre con una línea perpendicular al plano de la órbita, y que varía de 22,1° a 24,5° a lo largo de 41.000 años. Finalmente, la precesión describe el giro del eje de rotación alrededor de la perpendicular al plano de la órbita, describiendo un cono; es similar al bamboleo de una peonza. El eje da una vuelta completa cada 25.771,5 años. Dado que su dirección señala el norte, este movimiento implica que no siempre apunta hacia la estrella Polar, como sucede ahora; hace unos 13.000 años, el norte lo marcaba Vega.

Milankovitch dedicó su carrera al desarrollo de una teoría matemática del clima basada en las variaciones estacionales y latitudinales de la radiación solar que recibe la Tierra. Ahora conocida como la teoría de Milankovitch, afirma que a medida que la Tierra viaja a través del espacio alrededor del sol, las variaciones cíclicas en tres elementos de la geometría Tierra-Sol se combinan para producir variaciones en la cantidad de energía solar que llega a la Tierra:

1.Variaciones en la excentricidad orbital de la Tierra: la forma de la órbita alrededor del sol.

2.Cambios en la oblicuidad: cambios en el ángulo que forma el eje de la Tierra con el plano de la órbita de la Tierra.

3.Precesión: el cambio en la dirección del eje de rotación de la Tierra, es decir, el eje de rotación se comporta como el eje de rotación de una parte superior que se está enrollando; por lo tanto, traza un círculo en la esfera celestial durante un período de tiempo.

Juntos, los períodos de estos movimientos orbitales se conocen como ciclos de Milankovitch.

ciclos de milankovitch

Composición de la atmósfera

Los distintos colores se deben a la dispersión de la luz producida por la atmósfera.

Casi la totalidad del aire (un 95 %) se encuentra a menos de 30 km de altura, encontrándose más del 75 % en la troposfera. El aire forma en la troposfera una mezcla de gases bastante homogénea, hasta el punto de que su comportamiento es el equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un solo gas.

Los elementos de los que principalmente se compone la atmósfera son:

Nitrógeno: Constituye el 78 % del volumen del aire. Está formado por moléculas que tienen dos átomos de nitrógeno, de manera que su fórmula es N2. Es un gas inerte, es decir, que no suele reaccionar con otras sustancias.

Oxígeno: Representa el 21 % del volumen del aire. Está formado por moléculas de dos átomos de oxígeno y su fórmula es O2. Es un gas muy reactivo y la mayoría de los seres vivos lo necesita para vivir.

Argón: Contribuye en 0,93 % al volumen del aire. Es un gas noble que no reacciona con ninguna sustancia.

Dióxido de carbono: está constituido por moléculas de un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno, de modo que su fórmula es CO2. Representa el 0,03 % del volumen del aire y participa en procesos biológicos y climatológicos muy importantes. Las plantas lo necesitan para realizar la fotosíntesis, y es el residuo de la respiración y de las reacciones de combustión que se dan, por ejemplo, en un incendio forestal o en el motor de un auto. Este gas ayuda a retener mayormente el calor proveniente de radiación terrestre y solar, por lo que es el principal causante del efecto invernadero.

Ozono: Es un gas minoritario que se encuentra en la estratosfera. Su fórmula es O3, pues sus moléculas tienen tres átomos de oxígeno. Es de gran importancia para la vida en nuestro planeta, ya que su producción a partir del oxígeno atmosférico absorbe la mayor parte de los rayos ultravioleta procedentes del Sol.

Vapor de agua: Se encuentra en cantidad muy variable y participa en la formación de nubes o la niebla. Es uno de los gases causantes del efecto invernadero.

Partículas sólidas y líquidas: En el aire se encuentran muchas partículas sólidas en suspensión, como por ejemplo, el polvo que levanta el viento o el polen. Estos materiales tienen una distribución muy variable, dependiendo de los vientos y de la actividad humana. Entre los líquidos, la sustancia más importante es el agua en suspensión que se encuentra en las nubes.

Capas de la atmósfera.

Imagen de la estratosfera.

Troposfera

Artículo principal: Troposfera

Esta situada a unos 10 o 12 km de la superficie terrestre. Es la capa en la que se producen los movimientos horizontales y verticales del aire que son provocados por los vientos y otros fenómenos atmosféricos como las nubes, lluvias, cambios de temperatura

Estratosfera

Artículo principal: Estratosfera

Es la capa que se encuentra entre los 10 km y los 50 km de altura. Los gases se encuentran separados formando capas o estratos de acuerdo a su peso. Una de ellas es la capa de ozono que protege a la Tierra del exceso de rayos ultravioleta provenientes del Sol. Las cantidades de oxígeno y dióxido de carbono son casi nulas y aumenta la proporción de hidrógeno. Actúa como regulador de la temperatura, siendo en su parte inferior cercana a los –60 °C y aumentando con la altura hasta los 10 o 17 °C. Su límite superior es la estratopausa.

Mesosfera

Artículo principal: Mesosfera

En esta capa la temperatura disminuye hasta los –70 °C conforme aumenta su altitud. Se extiende desde la estratopausa (zona de contacto entre la estratosfera y la mesosfera) hasta una altura de unos 80 km, donde la temperatura vuelve a descender hasta unos –80 °C o –90 °C. Su límite superior es la mesopausa.

Termosfera

Artículo principal: Ionosfera

Es la capa que se encuentra entre los 90 y los 400 kilómetros de altura. En ella existen capas formadas por átomos cargados eléctricamente, llamados iones. Al ser una capa conductora de electricidad es la que posibilita las transmisiones de radio y televisión por su propiedad de reflejar las ondas electromagnéticas. El gas predominante es el nitrógeno. Su temperatura aumenta desde los –76 °C hasta llegar a 1500 °C. Su límite superior es la termopausa o ionopausa.

Exosfera

Artículo principal: Exosfera

Es la capa en la que los gases poco a poco se dispersan hasta que la composición es similar a la del espacio exterior. Es la última capa de la atmósfera, se localiza por encima de la termosfera, aproximadamente a unos 580 km de altitud, en contacto con el espacio exterior, donde existe prácticamente el vacío. Es la región atmosférica más distante de la superficie terrestre. En esta capa la temperatura no varía y el aire pierde sus cualidades.

Su límite con el espacio llega en promedio a los 10 000 km, por lo que la exosfera está contenida en la magnetosfera (500-60 000 km), que representa el campo magnético de la Tierra. En esa región, hay un alto contenido de polvo cósmico que cae sobre la Tierra y que hace aumentar su peso en unas 20 000 toneladas. Es la zona de tránsito entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario y en ella se localizan los satélites artificiales de órbita polar. En la exosfera, el concepto popular de temperatura desaparece, ya que la densidad del aire es casi despreciable; además contiene un flujo o bien llamado plasma, que es el que desde el exterior se le ve como los Cinturones de Van Allen. Aquí es el único lugar donde los gases pueden escapar ya que la influencia de la fuerza de la gravedad no es tan grande. En ella la ionización de las moléculas determina que la atracción del campo magnético terrestre sea mayor que la del gravitatorio (de ahí que también se la denomina magnetosfera). Por lo tanto, las moléculas de los gases más ligeros poseen una velocidad media que les permite escapar hacia el espacio interplanetario sin que la fuerza gravitatoria de la Tierra sea suficiente para retenerlas. Los gases que así se difunden en el vacío representan una pequeñísima parte de la atmósfera terrestre.

Los principales gases dentro de la exosfera son los gases más ligeros:

Hidrógeno

Helio

Dióxido de carbono

Oxígeno atómico

AGUA -CLASE 3

CONTAMINACIÓN Y AGUA 

AGUA

El agua es una  molécula  compuesta por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Se trata de un líquido inodoro (sin olor), insípido (sin sabor) e incoloro (sin color), aunque también puede hallarse en estado sólido (cuando se conoce como hielo) o en estado gaseoso (vapor).

¿Qué es?

El agua es un compuesto básico e insustituible con características únicas, de gran significación para la vida, el más abundante en la naturaleza y determinante en los procesos físicos, químicos y biológicos que gobiernan el medio natural. Por lo tanto, es el elemento estructurante de la dinámica natural y social del territorio, sin el cual no es posible la vida ni la actividad del hombre.

El ciclo hidrológico

El ciclo hidrológico y su balance de agua global constituyen el modelo básico para entender el funcionamiento del sistema hídrico y las interacciones entre el océano y el continente; representa el proceso continuo de la circulación y transformación del agua en sus diversos estados en la esfera terrestre.

Su dinámica es determinada por las condiciones de la radiación solar, la acción de la gravedad y las interacciones de las capas superiores de la Tierra: atmósfera, litosfera y biósfera. El ciclo hidrológico está gobernado por los siguientes procesos naturales que ocurren de manera continua:

El agua cae sobre la superficie terrestre en forma líquida o sólida; parte de ella puede evaporarse antes de tocar la superficie terrestre. Aquella fracción que alcanza la vegetación es parcialmente retenida por las hojas de las plantas (intercepción).

De allí, una parte es evaporada de nuevo hacia la atmósfera, en tanto que la fracción restante cae hacia el suelo, en donde puede infiltrarse o escurrir por las laderas, siguiendo la dirección de las mayores pendientes del terreno.

La fracción que se infiltra puede seguir tres rutas bien definidas: una parte es absorbida por las raíces de las plantas y llega a formar parte del tejido vegetal o bien, es liberada a través del proceso de transpiración hacia la atmósfera. Otra cantidad puede desplazarse paralelamente a la superficie a través de la zona no saturada del terreno, como flujo subsuperficial, hasta llegar a aflorar en los nacimientos o manantiales o continuar infiltrándose hasta alcanzar la zona saturada, donde recargará el almacenamiento de aguas subterráneas; de esta última, una parte alimenta el caudal de los cursos de agua (donde exista conexión hidráulica) como caudal de base.

La parte del agua que escurre a lo largo de las laderas puede ser interceptada por las depresiones naturales del terreno, en donde se evapora o infiltra; o, por último, se mueve a través de los drenajes naturales de la cuenca y forma el flujo superficial. Estos tres flujos –superficial, subsuperficial y subterráneo– conforman la escorrentía, que integra los cauces de las corrientes, alimenta los diferentes almacenamientos y drena finalmente al mar.

Esta compleja interacción entre la atmósfera y los procesos superficiales y subsuperficiales afecta el régimen, la cantidad, la distribución y la calidad del agua en las diferentes unidades hidrográficas.

Propiedades

La molécula de agua adopta una geometría no lineal, con los dos átomos de hidrógeno formando un ángulo de 104,45 grados entre sí. Esta configuración, junto con la mayor electronegatividad del átomo de oxígeno, le confieren polaridad a la molécula, cuyo momento dipolar eléctrico es de 6,2 × 10−30 C m.​

La polaridad de la molécula de agua da lugar a fuerzas de Van der Waals y la formación de hasta cuatro enlaces de hidrógeno con moléculas circundantes.

​Estos enlaces moleculares explican la adhesividad del agua, su elevado índice de tensión superficial y su capilaridad, que es responsable de la formación de ondas capilares, permite a algunos animales desplazarse sobre la superficie del agua y contribuye al transporte de la savia contra la gravedad en las plantas vasculares, como los árboles.al transporte de la savia contra la gravedad en las plantas vasculares, como los árboles

La presencia en el agua de ciertas sustancias surfactantes, como jabones y detergentes, reduce notablemente la tensión superficial del agua y facilita la retirada de la suciedad adherida a objetos

El agua tiene un punto de ebullición muy elevado (100ºC, a 1 atmósfera de presión), teniendo en cuenta su tamaño. El comportamiento del H2O se aleja del de los demás hidruros formados con los elementos del grupo VI de la Tabla Periódica.

La anómala variación de la densidad con la temperatura (densidad máxima a 4º C) determina que el hielo flote en el agua, actúe como aislante térmico y en consecuencia, posibilite el mantenimiento de la gran masa de agua de los océanos (que albergan la mayor parte de la biosfera) en fase líquida, a 4º C.

• Propiedades moleculares

• Propiedades mecánicas

• Propiedades eléctricas y magnéticas

• Reacciones químicas

HIDROSFERA CRIOSFERA

EUTROFIZACION

La eutrofización es el proceso de contaminación más importante de las aguas en lagos, balsas, ríos, embalses, etc. Este proceso está provocado por el exceso de nutrientes en el agua, principalmente nitrógeno y fósforo, procedentes mayoritariamente de la actividad del hombre.

Causas

• Agricultura: se emplean fertilizantes nitrogenados para abonar los cultivos, filtrándose en la tierra y llegando a hasta los ríos y las aguas subterráneas.
• Ganadería: los excrementos de los animales son ricos en nutrientes, sobre todo en nitrógeno. Si los excrementos no son gestionados de buena manera pueden terminar contaminando las aguas cercanas.
• Residuos urbanos: principalmente los detergentes con fosfatos.
• Actividad industrial: se pueden producir vertidos tanto de productos nitrogenados como fosfatados entre otros muchos tóxicos.
• Contaminación atmosférica: las emisiones de óxidos de nitrógeno y azufre reaccionan en la atmósfera produciendo lluvia ácida, llevando nutrientes de este modo a las masas de aguas.
• Actividad forestal: los residuos forestales que se dejan en las aguas, se degradan aportándole todo el nitrógeno y el resto de nutrientes que tenía la planta.

Consecuencias

El exceso de nutrientes hace que las plantas y otros organismos crezcan en abundancia. Durante su crecimiento y putrefacción, consumen  gran cantidad del oxígeno disuelto y aportan materia orgánica (fango) en abundancia.

La eutrofización afecta a la calidad de las aguas ya que al aumentar la podredumbre y agotarse el oxígeno, las aguas adquieren un olor nauseabundo. El olor de estas aguas puede ocasionar pérdidas económicas (turismo, áreas que pierden valor…), problemas respiratorios y su consumo puede ocasionar problemas sanitarios a las personas de la zona.

También puede afectar a la producción piscícola de una zona, ya sea esta extracción o mediante el cultivo. La acuicultura puede producir un mayor aporte de nutrientes a las aguas circundantes por lo que deben ser supervisadas y gestionadas con delicadeza.

La mayor presencia de algas puede causar que un cauce anteriormente navegable deje de serlo.  Algunos de los brotes de algas producen tóxicos. Estas sustancias pueden ocasionar la muerte de animales al ser consumidas. Los animales afectados pueden actuar como vector afectando a otras especies y alcanzar a los humanos.

Las condiciones anóxicas del fondo dan lugar al crecimiento de bacterias que producen toxinas letales para pájaros y mamíferos que no se ven directamente afectados por la falta de oxígeno de las aguas.

                                         

LLUVIA ÁCIDA

La lluvia ácida es un tipo de precipitación que se caracteriza por contener sustancias contaminantes, como, por ejemplo, ácidos sulfúricos y ácidos de nitrógeno, que causan efectos nocivos sobre el medio ambiente.

La principal característica de la lluvia ácida es su nivel de pH, que oscila entre 5 y 3, es decir, menor al de la lluvia normal, que se ubica en 5,65. Esto se debe a la presencia de ácidos que se forman a partir del dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno

Lluvia normal La lluvia se forma cuando las moléculas de vapor de agua se condensan sobre cristales de hielo o de sal en la atmósfera, o sobre minúsculas partículas de polvo en las nubes, para formar gotitas de agua que responden a la gravedad terrestre y caen formando lluvia. A medida de que la lluvia cae atravesando la atmósfera, puede "ir levantando" o "lavar" elementos y productos químicos y otros contaminantes (Stumm, W, et al 1987). 

El agua de atmósfera naturalmente registra pH de 5.0 a 5.5 por lo que es considerada ácida, ya que contiene ácido carbónico que viene de la disolución del dióxido de carbono (Castro, et al 2000). 

Lluvia radiactiva La lluvia radiactiva son deposición de partículas radiactivas, liberadas en la atmósfera por explosiones nucleares o escapes de instalaciones y centrales nucleares, sobre la superficie de la Tierra. Este fenómeno se observó desde el periodo de las pruebas nucleares atmosféricas a gran escala realizadas en la década de 1950 y comienzos de la de 1960. Se hicieron alegatos sobre sus efectos dañinos durante muchos años, pero hasta 1984 no se adoptó una decisión trascendental, cuando un juez federal de Utah dictaminó que 10 personas habían enfermado de cáncer debido a la negligencia del gobierno en lo referente a la exposición de los ciudadanos a la lluvia radiactiva en aquel estado. 

En 1985 el Tribunal de apelación de pensiones de Inglaterra y Gales llegó a una conclusión similar en el caso de un veterano de las pruebas nucleares británicas en las islas Christmas durante la década de 1950. Desde la firma del tratado de limitación de pruebas nucleares en 1963, los niveles de lluvia radiactiva han disminuido en todo el mundo. (Lee, J & Weber, D. 1982)  Responsables: Ing. For. Armando Rodríguez – Ing. For. Claudia Sánchez 3

 Luvia ácida Lluvia ácida La lluvia se vuelve ácida debido al descenso del pH, encontrándose de 4.0 a 4.2esto debido a la combinación con dióxi

do de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx). Estos gases pueden alcanzar niveles muy altos en la atmósfera, donde se mezclan y reaccionan con agua, oxígeno y otras substancias químicas, para dar paso a la formación de la lluvia ácida (Lee, J & Weber, D. 1982) 

Tipo de deposiciones de lluvia ácida Esta lluvia ácida puede retornan a la superficie terrestre en dos tipos de deposiciones, que son detalladas a continuación:

 • Deposiciones húmedas; que pueden ser la lluvia, llovizna y roció. 

• Deposiciones secas; son deposiciones en forma de nieve, niebla o granizo

ÁCIDOS

Una gran parte del SO2 (dióxido de azufre) emitido a la atmósfera procede de la emisión natural que se produce por las erupciones volcánicas, que son fenómenos irregulares. Sin embargo, una de las fuentes de SO2 es la industria metalúrgica.

El SO2 puede proceder también de otras fuentes, como por ejemplo del sulfuro de dimetilo, (CH3)2S, u otros derivados, o como sulfuro de hidrógeno, H2S. Estos compuestos se oxidan con el dióxido atmosférico dando SO2. Finalmente el SO2 se oxida a SO3 (interviniendo en la reacción radicales hidroxilo y oxígeno) y este SO3 puede quedar disuelto en las gotas de lluvia. Las emisiones de SO2 se generan en procesos de obtención de energía: el carbón, el petróleo y otros combustibles fósiles contienen azufre en unas cantidades variables (generalmente más del 1 %), y, debido a la combustión, el azufre se oxida a dióxido de azufre.

S + O2 → SO2

Los procesos industriales en los que se genera SO2, por ejemplo, son los de la industria metalúrgica. En la fase gaseosa el dióxido de azufre se oxida por reacción con el radical hidroxilo por una reacción intermolecular.

SO2 + OH· → HOSO2

seguida por

HOSO2· + O2 → H2O· + SO 3

En presencia del agua atmosférica o sobre superficies húmedas, el trióxido de azufre (SO3) se convierte rápidamente en ácido sulfúrico (H2SO4).

SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(l)

Otra fuente de dióxido de azufre son las calderas de calefacción domésticas que usan combustibles que contiene azufre (ciertos tipos de carbón o gasóleo).

El NO se forma por reacción entre el dioxígeno y el dinitrógeno atmosféricos a alta temperatura.

O2 + N2 → 2 NO

Una de las fuentes más importantes es a partir de las reacciones producidas en los motores térmicos de los automóviles y aviones, donde se alcanzan temperaturas muy altas. Este NO se oxida con el dioxígeno atmosférico,

O2 + 2NO → 2 NO2

y este NO2 reacciona con el agua dando ácido nítrico (HNO3), que se disuelve en el agua.

3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO

consecuencias 

La acidificación de las aguas de lagos, ríos y mares dificulta el desarrollo de vida acuática, lo que aumenta en gran medida la mortalidad de peces. Igualmente, afecta directamente a la vegetación, por lo que produce daños importantes en las zonas forestales, y acaba con los microorganismos fijadores de nitrógeno

la lluvia ácida, por su carácter corrosivo, corroe las construcciones y las infraestructuras. Puede disolver, por ejemplo, el carbonato de calcio, CaCO3, y afectar de esta forma a los monumentos y edificaciones construidas con mármol o caliza.

Un efecto indirecto muy importante es que los protones, H+, procedentes de la lluvia ácida, arrastran  ciertos iones del suelo. Por ejemplo, cationes de hierro, calcio, aluminio, plomo o zinc. Como consecuencia, se produce un empobrecimiento en ciertos nutrientes esenciales y el denominado estrés en las plantas, que las hace más vulnerables a las plagas.

Los nitratos y sulfatos, sumados a los cationes lixiviados de los suelos, contribuyen a la eutrofización de ríos, lagos, embalses y regiones costeras, lo que deteriora sus condiciones ambientales naturales y afecta negativamente a su aprovechamiento.

Un estudio realizado en 2005 por Vincent Gauci​ de Open University, sugiere que cantidades relativamente pequeñas de sulfato presentes en la lluvia ácida tienen una fuerte influencia en la reducción de gas metano producido por metanógenos en áreas pantanosas, lo cual podría tener un impacto, aunque sea leve, en el efecto invernadero.

HIDROCARBUROS 

ARTICULO-CIENTIFICO

Enfoque UTE

versión On-line ISSN 1390-6542versión impresa ISSN 1390-9363

Enfoque UTE vol.10 no.1 Quito ene./mar. 2019

http://dx.doi.org/10.29019/enfoqueute.v10n1.312 

AMBIENTAL,..

Bioremediación de hidrocarburos en aguas residuales con cultivo mixto de microorganismos: caso Lubricadora Puyango

Bioremediation of hydrocarbons in wastewater with mixed culture of microorganisms: case car washers Puyango

Judit García González¹ 

Daniel Peñafiel Heredia¹ 

Remberto Rodríguez¹ 

¹ Universidad UTE, Santo Domingo, Ecuador judit.garcia@ute.edu.ec.

RESUMEN:

Las aguas residuales de las lavadoras-lubricadoras de autos contienen grandes cantidades de hidrocarburos que son descargados en el alcantarillado público sin pasar por un tratamiento adecuado, incumpliendo la normativa. En este trabajo se evaluó el proceso de biorremediación de hidrocarburos totales en las aguas residuales de Puyango, para esto se aplicó un cultivo mixto de microorganismos degradadores de hidrocarburos y derivados, mediante la técnica de bioaumentación (aplicación directa de microorganismos). Para ello se realizó una caracterización de las aguas residuales, además se determinó el contenido de hidrocarburos totales del petróleo (TPH, por su sigla en inglés) y el caudal, durante siete días. Se aplicó un tratamiento consistente en una mezcla de bacterias: Acinetobacter sp., Pseudomonas sp. y Mycobacterium sp en forma sólida (tableta de 80 g) con una concentración mínima de 4 x 10⁸ UFC/ml soluble en agua, utilizando dos tabletas durante 30 días. Se determinó la concentración del TPH semanalmente, graficando la variación temporal y cuantificando el % de remoción. Los resultados indican que la técnica de bioaumentación fue efectiva (p=0.003) en la remoción del TPH obteniéndose porcentajes por encima del 86%. El tiempo de mayor remoción del TPH se obtuvo en la tercera semana de tratamiento con 92 %. Además, se obtuvo remociones de DQO-40 %, Aceites y grasas -50 %, Tensoactivos -43 % cumpliendo así la normativa vigente de descarga al alcantarillado público para el TPH.

Palabras clave: biorremediación; hidrocarburos; aguas residuales; microrganismos; remoción.

ABSTRACT:

Wastewater from car washers and lubricators contain high levels of hydrocarbons. These are discharged into the public sewer system without proper treatment and not complying with the regulations. In this study was evaluated the process of bioremediation of total hydrocarbons in Puyango’s wastewater, using bioaugmentation treatment, which means, applying hydrocarbons-degrading microorganisms. First, a characterization of the wastewater was carried out, and the content of total petroleum hydrocarbons (TPH) and the flow rate was determined for seven days. A mixture of bacteria: Acinetobacter sp., Pseudomonas sp. y Mycobacterium sp was applied in solid form (80 g tablet) with a minimum concentration of 4 x 10⁸ CFU / ml soluble in water, using 2 tablets during 30 days of treatment. The concentration of the TPH was determined weekly, plotting the temporal variation and quantifying the % of removal. The results indicate that the technique of bioaugmentation was effective (p = 0.003) in the removal of the TPH, obtaining percentages above 86 %. The time of greatest removal of TPH was obtained in the third week of treatment with 92 %. In addition, COD removals were obtained -40 %, Oils and fats - 50%, Surfactants -43 % thus fulfilling the current regulations for discharge to the public sewer system for the TPH.

Keywords: bioremediation; hydrocarbons; wastewater; microorganisms; removal.

INTRODUCCIÓN

Uno de los problemas ambientales más serios del Ecuador es precisamente la utilización de los causes, estuarios y lagos como receptores de descargas de aguas residuales (municipales, domésticos e industriales) sin tratamiento previo alguno. El proceso de los desechos líquidos urbanos e industriales es casi inexistente, apenas un 7 % y las que hay se ubican en el Austro del país (CEPAL, 2012).

El crecimiento de las ciudades provoca un incremento del parque automotor, y por ende el aparecimiento de servicios alrededor de la industria automotriz, así aumenta el número de lubricadoras-lavadoras de autos en los distintos puntos de la localidad. En la ciudad de Santo Domingo existen un total de 123 lubricadoras (GAD Provincial Santo Domingo de los Tsáchilas, 2015), las cuales no poseen un adecuado tratamiento de sus aguas residuales, y están cargadas con hidrocarburos totales del petróleo y sus derivados.

El petróleo crudo tiene una composición química compleja y variable, según su origen. Está formado entre un 50-90 % de sustancias hidrocarbonadas las cuales son: n-alcanos, alcanos ramificados (28.0-34.1 %), cicloalcanos (20.3-44.8 %), e hidrocarburos aromáticos (18.6-24.2 %). También están presentes pequeñas cantidades de otros elementos como N (0-0.5 %), S (0-6 %), y O (0-3.5 %), y algunos metales en forma de complejos y partículas coloidales (V, Ni, Co, Fe ...) (Orozco et al., 2011; García y Aguirre, 2014). Son compuestos orgánicos que requieren consumo de oxígeno para su degradación, por ende disminuyen las concentraciones de oxígeno disuelto en las aguas y sus componentes pueden ocasionar efectos tóxicos (Orozco et al., 2011).

Diferentes son las tecnologías aplicables para tratar aguas residuales contaminadas con hidrocarburos. García y Aguirre (2014) y ^{Acuña et al. (2012}) plantean que a diferencia de los métodos químicos y físicos, los procesos de biorremediación ofrecen varias ventajas, tales como una bajo costo, un manejo seguro y no generan impacto ambiental. La biorremediación se define como el proceso mediante el cual los microorganismos presentes en un sitio producen la eliminación de un contaminante (Acuña et al., 2012; Rivera et al., 2018). Las técnicas clásicas de biorremediación son bioaumentación y bioestimulación, ambas con la posibilidad de ser aplicadas in situ o ex situ (Acuña et al., 2012 y ^{Martínez et al., 2011}). La bioaumentación, que es la aplicada en este trabajo, es la incorporación de microorganismos especializados al sitio contaminado con el fin de mejorar el rendimiento en el proceso de biorremediación (Acuña et al., 2012).

Los microorganismos capaces de biodegradar hidrocarburos están ampliamente distribuidos en la naturaleza, dado que el petróleo es un producto natural y que la contaminación crónica producida a lo largo de los años ha provocado la adaptación de la microflora del lugar para metabolizar estos compuestos (Adams, Domínguez y García, 1999; ^{Ferrera et al., 2006}; Rivera et al., 2018).

Los microorganismos degradan con facilidad los hidrocarburos lineales de la fracción alifática, especialmente los que contienen menos de 28 carbonos, aunque se han llegado a describir biodegradaciones de hidrocarburos de hasta 44 carbonos. Los isoprenoides, y los hidrocarburos cíclicos o nafténicos son degradados más lentamente que los lineales. Respecto a los hidrocarburos aromáticos, a medida que aumenta el número de anillos y los substituyentes alquilo, por tanto, su peso molecular, aumenta su resistencia a la biodegradación. Esto se debe principalmente a que se incrementa la hidrofobicidad, razón por la cual no están disponibles a los microorganismos, presentando un tiempo de consumo que va desde los 16 a 126 días para el fenantreno y de hasta aproximadamente 1400 días para el benzo[α]pireno (Solanas, 2009; Orozco et al., 2011; García y Aguirre, 2014).

García y Aguirre (2014) afirman que durante el proceso de degradación del petróleo intervienen varias especies de bacterias y que gracias a la participación y combinación de los diferentes procesos metabólicos de las bacterias presentes en ambientes acuáticos pueden alcanzarse tasas de consumo hasta del 100 %. Además ^{Salleh et al., (2003}) señala que la variabilidad de especies y géneros se debe a que diferentes bacterias tienen afinidad por ciertos hidrocarburos. García y Aguirre (2014), agrupan los géneros de bacterias que degradan los diferentes tipos de hidrocarburos (Tabla 1). También se menciona el uso de cianobacterias filamentosas del género Fischerella, Phormidiun y Spirulina en la degradación de hidrocarburos presentes en aguas residuales (^{Ferrera et al., 2006}).

Tabla 1 Bacterias degradadoras de hidrocarburos 

Fuente: García y Aguirre (2014).

La transformación ideal de los hidrocarburos por parte de los microorganismos es la mineralización, que supone que el microorganismo utiliza el contaminante como única fuente de carbono y energía, y en sí como substrato de crecimiento (^{Martínez et al., 2011}; Rivera et al., 2018; Solanas, 2009). Además, el medio donde se encuentra el contaminante debe proporcionar las mejores condiciones a los microorganismos para que su actividad metabólica sea la adecuada para degradar los hidrocarburos, comprobado en el trabajo de Rivera et al. (2018). En el caso de los hidrocarburos, aunque existen microorganismos que pueden degradarlos anaeróbicamente, sabemos que el metabolismo más eficaz es el aeróbico por lo que la presencia de oxígeno será un requisito imprescindible (Solanas, 2009).

Los alcanos lineales cuando son asimilados por las bacterias son metabolizados por la ruta de la β-oxidación produciendo alcohol como intermediario. En el caso de los monoaromáticos se ha observado que se degradan por diferentes rutas metabólicas, dependiendo de la estructura molecular del compuesto. De los hidrocarburos que conforman el btex (Benceno-tolueno-etilbenceno y xilenos), el tolueno es el de mayor consumo bajo condiciones aerobias, sin embargo, dependiendo de las bacterias presentes en las zonas contaminadas, estas moléculas pueden seguir diferentes rutas metabólicas (formación de tolueno cisdihidrodiol, benzyl alcohol, o-cresol, m-cresol y p-cresol). Resultados similares también se han observado en la degradación de xilenos en presencia de Pseudomonas sp. En la degradación de los poliaromáticos ocurre en primer lugar la oxidación de la molécula para formar dihidrodioles, posteriormente, los intermediarios dihidroxilados pueden sufrir un ataque enzimático en las posiciones orto o meta para formar catecol o protocatecuato para, finalmente, entrar al ciclo de los ácidos tricarboxilicos (García y Aguirre, 2014).

Las bacterias que crecen en presencia de hidrocarburos producen una serie de sustancias con propiedades tenso-activas llamadas biosurfactantes, capaces de solubilizar compuestos no polares, como los contenidos en el petróleo. Además estas moléculas tienen la propiedad de estimular el crecimiento microbiológico ayudando así a acelerar la biorremediación en las zonas contaminadas. Los biosurfactantes son más biocompatibles, más fácilmente biodegradables y por lo tanto menos tóxicos, menos perjudiciales al ambiente y más activos a bajas concentraciones (^{Ron y Rosenberg, 2002} y ^{Araujo et al., 2008})

El objetivo de este trabajo consistió en evaluar el proceso de biorremediación de hidrocarburos totales de las aguas residuales de la Lubricadora Puyango, aplicando microorganismos degradadores de hidrocarburos y sus derivados, mediante la técnica de la bioaumentación.

METODOLOGÍA

Material estudiado

Las muestras de estudio pertenecen a las aguas residuales de la Lavadora y Lubricadora Puyango, de la cuidad de Santo Domingo, tomadas en el punto de descarga al alcantarillado público. Se realizó una caracterización inicial evaluando parámetros físicos y químicos característicos de estas aguas residuales. En el caso de Hidrocarburos Totales de Petróleo (TPH, por su sigla en inglés) se tomaron muestras puntuales durante siete días y se graficó la variación temporal de este indicador. El resto de los contaminantes se analizaron a una sola muestra compuesta.

Determinación del caudal

El objetivo de la determinación del caudal nos permitió conocer el volumen de descarga de aguas residuales que tiene la lubricadora para la dosificación exacta de los microorganismos.

La determinación del caudal se realizó utilizando el método volumétrico. Este método consiste en medir con un cronómetro el tiempo de llenado de un volumen conocido y se aplica cuando la corriente a medir presenta una caída de agua. Es importante cronometrar varios tiempos de llenado, para estimar un valor promedio. En nuestro caso la medición se realizó con un recipiente aforado de 20 litros, durante seis días seguidos. Para determinar el caudal se usó la Ecuación 1 (^{González, 2014}):

 (1)

Donde,

Q = Caudal (l/s)

V = Volumen (l)

t = tiempo (s)

Parámetros analizados

Los parámetros y los métodos de ensayo realizados se detallan en la Tabla 2.

Tabla 2 Parámetros y métodos de ensayo. 

Sistema de tratamiento aplicado

Se utilizó en el tratamiento biológico una mezcla de bacterias encargadas de la degradación de varios tipos de hidrocarburos: Acinetobacter sp., Pseudomonas sp. y Mycobacterium sp. Según García y Aguirre (2014), cuando se intenta hacer simulaciones de degradación del petróleo se utilizan mezclas de bacterias, no una sola. La mezcla de bacterias se aplicó en forma sólida, tableta de 80 g, con una concentración mínima de 4 x 10⁸ UFC/ml de microorganismos, fácilmente desgastable o soluble en agua. ^{Reyes at al (2018}) inoculó con células del consorcio bacteriano hasta alcanzar una concentración de 1 × 10⁸ UFC/ml para la inmovilización de bacterias en capsulas de alginato de sodio en su estudio de biodegradación de hidrocarburos.

Las aguas provenientes del lavado de vehículos son direccionadas por canaletas perimetrales hacia la primera trampa de grasa, en donde se retienen los lodos residuales conforme van pasando por las distintas trampas de grasa. Una vez que el agua llega al último compartimento, se procedió a colocar la tableta de microorganismos, justo en la salida del efluente, y se dejó que la tableta se vaya desgastando conforme el efluente circula. Mientras tanto el agua cargada con microorganismos es bombeada hacia una cisterna con capacidad de 7.28 m³, en donde estos cumplen su papel de degradar el hidrocarburo presente en el agua durante el tiempo de retención en la cisterna (7 días). Una vez llena, por rebose se procede a descargar el agua tratada hacia el alcantarillado público. Se utilizaron dos tabletas de microorganismos, la primera se desgastó en un tiempo de 15 días y se volvió a colocar otra tableta, para completar un tiempo total de 30 días de aplicación del tratamiento (Figura 1).

Figura. 1: Esquema del sistema de tratamiento biológico aplicado en la Lubricadora Puyango, Santo Domingo 2016. 

Evaluación del tratamiento

Durante el mes de aplicación del tratamiento con los microorganismos, se tomaron muestras compuestas (en 4 puntos de la cisterna) semanalmente. Se analizó la cantidad de TPH y se graficó su variación temporal y el % de remoción según la Ecuación 2. El resto de los parámetros se analizó a una sola muestra compuesta al finalizar el tratamiento y se comparó con los límites permisibles para descargas al alcantarillado público establecido en del Anexo 1, del Acuerdo Ministerial 097 a la reforma del TULSMA. Las pruebas estadísticas se realizaron con el programa Inforstat v2018.

 (2)

RESULTADOS

Resultados del TPH y caudal

La cantidad de hidrocarburos totales del petróleo presente en las aguas residuales de la lubricadora varía de acuerdo a los días (Figura 2 a). Estas variaciones son debidas a distintos factores: la falta de limpieza de las trampas de grasa y el flujo de vehículos que se lavaron en la lubricadora. El valor promedio de la cantidad de hidrocarburo total de petróleo es de 38,3 mg.l^-1, con una desviación estándar de 32 mg.l^-1 desde un valor minino de 11 mg.l^-1 hasta un máximo de 97 mg.l^-1 Este valor medio sobrepasa el limite permisible de 20 mg.l^-1 establecido en la normativa vigente con diferencias significativas, con un (p=0.0099).

El comportamiento del caudal de las aguas residuales respecto a los días de la semana varia (Figura 2b). Puede apreciarse que los días 1 y 6 representan los valores más altos, debido que los días lunes y sábado, son los días con más afluencia de vehículos en la lubricadora, y por ende el caudal va a ser mayor, en cambio de los días 2 al 5, es decir de martes a viernes se mantuvo en un caudal similar, ya que la afluencia de vehículos fue baja. El caudal promedio es de 0,085 l/s y considerando que el efluente no es constante durante las 8 horas laborables, se tomó un estimado de 4 h/d, tenemos un caudal de aguas residuales de 1,224 m³/d.

La carga diaria del contaminante TPH por m³ de aguas residuales resulta variable, apreciándose mayor carga los primeros días de la semana donde hay mayor afluencia de vehículos (figura 2 c).

Estos valores del TPH tanto en términos de concentración como en términos de carga son inferiores a los reportados por derrames, fundamentalmente en los mares (García y Aguirre, 2014). Sin embargo, estas características son positivas para la utilizacion de la bioremediacion. En los estudios de Qingguo et al. (2017) plantea que el % de degradación disminuye apreciablemente a medida que aumenta la concentración del petróleo crudo en aguas marinas. En este caso obtuvo para concentraciones de petróleo entre 2-4 (%, w/v) una eficiencia de degradación entre 56-68 %, para concentraciones mayores de 6 hasta 12 (%, w/v), decrece la eficiencia desde un 50 % hasta un 20 %.

Figura. 2: Características de las agua residuales de la Lubricadora Puyango, diciembre 2016; a) valores del hidrocarburos totales del petróleo (TPH) en mg/l; b) caudal l/s; c) carga diaria del TPH por m³ de aguas residuales. 

Caracterización de las aguas residuales

La caracterización del resto de los parámetros de las aguas residuales de la Lubricadora Puyango, antes y después del tratamiento con los microorganismos aparecen en la Tabla 3.

Tabla 3 Caracterización de las aguas residuales de la Lubricadora Puyango antes y después del tratamiento con microorganismos y sus límites permisibles, 2016. 

*Indican valores promedio.

**del Anexo 1, del Acuerdo Ministerial 097 a la reforma del TULSMA: Descarga al alcantarillado público.

Los resultados muestran que antes del tratamiento se incumplen con los parámetros de DQO, aceites y grasas, tensoactivos y TPH (Tabla 1). Estos compuestos son característicos en las aguas residuales de este tipo de industria, debido a que en su proceso tecnológico (lavado, cambio de aceite, engrasado, abrillantado) se utilizan como materias primas fundamentales el agua, aceites y lubricantes, y detergentes. Además, los lubricantes presentan aditivos para mejorar sus propiedades, aplicando de un 15 % - 25 % que implica una composición adicional de polímeros, como son: Polimatacrilato, Copolimeros de Hidrocarburos Etilénicos, Derivados de isopreno, de isopreno - estireno hidrogenado, Alquilaril-sulfanato, alquilfenato, alquilosalicilato, entre otros (^{Albarracín, 2006}).

Después de aplicado el tratamiento, la mayoría de parámetros están bajo el límite permisible según la normativa ambiental vigente (Tabla 1). Se obtuvo una remoción mayor del DQO del 40 %, aceites y grasas del 50 %, y TPH del 90 %, siendo estos los valores más significativos en este trabajo. No se cumplió con la reducción esperada de la cantidad de tensoactivos presentes en el agua, ya que a pesar de tener un porcentaje de remoción del 43 %, no cumple con el límite permisible que es 2.0 mg.l^-1. Se presume que esto se deba por el tipo de detergente que se utiliza para el lavado de los vehículos. Además, ^{Fortunato et al. (1997}), señala que la adaptación de una población microbiana al sustrato tensoactivo que debe degradar, debe ser durante un período no inferior a 20 días, lo que es necesario con el fin de lograr la optimización del proceso, lo cual en este caso no se dio porque el tiempo de retención en la cisterna que tenían las bacterias fueron de 5 a 7 días. También es posible a la segregación de biosurfante propio del metabolismo de estas bacterias que hace que se incremente la cantidad de tensoactivos en las aguas residuales (^{Araujo et al., 2008}; ^{Ron y Rosenberg, 2002}).plantean que un tipo de biosurfante rhamnolipid es producido por Pseudomonas aeruginosa DS 10-129 en sitios contaminados con gasolina y diésel.

Resultado del TPH después del tratamiento

Todos los resultados obtenidos después del tratamiento se encuentran por debajo del límite permisible (20 mg.l^-1) (Figura 4). Los valores a lo largo del mes fueron bastantes similares, encontrándose en la tercera semana con el valor más bajo de TPH, con un 2.9 mg.l^-1. El promedio fue de 3.75 mg.l^-1 con una desviación estándar de 1.07 mg.l^-1, lo que demostró que los microorganismos fueron eficientes en la degradación del hidrocarburo (p=0.003).

Figura. 4: Valores semanales del TPH después de la aplicación de los microorganismos y comparación con límite permisible normado, 2016. 

Los porcentajes de remoción del hidrocarburo semanalmente con respecto al TPH promedio antes de aplicar el tratamiento (38.3 mg.l^-1) muestran que en las distintas semanas hubo valores de remoción por encima del 86 %, sin embargo la tercera semana se obtuvo el valor más alto, 92.4 %, motivado por mayor crecimiento de microorganismos en la cisterna durante los días (Figura 5). Estos resultados son similares a el estudio de Bagherzadeh, Shojaosadati y Hashemi (2008) donde se obtuvo % de remoción con sepas puras aisladas de Pseudomonas sp., Arthrobacter sp., Mycobacterium sp., entre 51 y 34.3 %, sin embargo, con 5 formulaciones de cultivos mixtos obtuvo porcentajes entre el 63 al 71 %, comprobándose que es más efectivo el uso de cultivos mixtos.

^{Araujo et al. (2008}) y ^{Romaniuk et al (2007}) en un estudio con cepas bacterianas observaron que las concentraciones de crudo disminuyeron rápidamente durante los primeros 30 días, período durante el cual los microorganismos degradaron entre un 50 % y un 60 % del hidrocarburo. Otros autores (García y Aguirre 2014; ^{Ferrera et al., 2006}) afirman que durante la biodegradación de los hidrocarburos del petróleo las bacterias oxidan el petróleo a dióxido de carbono, agua y energía, y Adams, Domínguez, y García (1999) plantean que aproximadamente 50 % del carbono en el petróleo es usado para biomasa bacteriana. En los trabajos de Araujo et al (2008) con la adición de biosurfante y la aplicación de un cultivo mixto se obtuvo porcentajes de remoción de hidrocarburo del 81 % (Figura 5).

Figura. 5: Porcentaje de remoción del hidrocarburo total de petróleo con la aplicación de microorganismos en las aguas residuales de la Lubricadora Puyango, 2016. 

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La aplicación de la biaumentación mediante un cultivo mixto de Acinetobacter sp., Pseudomonas sp. y Mycobacterium sp para la biorremediación de las aguas residuales de la Lubricadora Puyango resultó eficiente (p=0.003) obteniéndose porcentajes de remoción del Hidrocarburo Total de Petróleo por encima del 86 %.

Los mejores resultados de remoción del TPH se obtuvieron a la tercera semana de aplicado los microorganismos con un 92 %.

Además, los microorganismos removieron el DQO (40 %), aceites y grasas (50 %), tensoactivos (43 %), permitiendo cumplir con la normativa vigente de descarga al alcantarillado público de todos los parámetros exceptuando los tensoactivos, lo que evidencia que es una alternativa técnicamente factible, viable y de bajo costo.

Es recomendable lograr un aprovechamiento de las aguas residuales de la lubricadora y recircularla al proceso de lavado de vehículos, y posteriormente continuar con el tratamiento adecuado a las mismas antes de su disposición.

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TENSOACTIVOS 

Contaminación del agua por detergentes. Usamos estos productos en el hogar o en las industrias y aunque actualmente proliferan muchos que son naturales, la gran mayoría de ellos tienen fosfatos o no son biodegradables, así que son un riesgo si bien contaminan el agua y favorecen la proliferación de algas. Por os queremos hablar ahora un poco más de los detergentes, de la consecuencias de la contaminación al utilizarlos y cómo pueden llegar a ser realmente peligrosos para el medio ambiente y en especial, para el agua.

TIPOS DE DETERGENTES

Por un lado están los no iónicos, los aniónicos y catiónicos esto tiene que ver con la carga de polaridad. Luego están los detergentes con fosfatos y los tensioactivos como el clásico jabóN

DETERGENTES ANIÓNICOS

Son los detergentes sin jabón más comunes con un Ph “neutro”. Se fabrican tanto en polvo como en líquido. Tienen alcalosis fuertes y ácidos débiles. Estos detergentes producen mucha espuma, así que hay que usar la cantidad recomendada por el fabricante.

Son seguros para el uso de limpieza de materiales como terrazo, cerámica o superficies metálicas. También se pueden usar en lavadoras, tienen un buen poder limpiador para suciedad inorgánica. Sin embargo los inconvenientes son que en aguas duras o muy duras no actúan bien, y además son más difíciles de aclarar que los detergentes no iónicos.

DETERGENTES CATIÓNICOS

Este tipo de detergentes llevan una carga positiva cuando se disuelven en el agua. Se fabrican con álcalisis débiles y ácidos fuertes. Son de naturaleza ácida con un valor de Ph menor de 7. Hacen poca espuma y tienen propiedades anti estáticas, son eficaces para repeler el polvo (ya que la carga positiva en una solución catiónica repele la carga positiva del polvo en la atmósfera). Son eficaces bactericidas, desinfectantes y desodorantes. Sin embargo para que tengan poder de limpieza se tienen que combinar con detergentes no iónicos ya que solos son ineficaces.

No se pueden mezclar con los detergentes aniónicos ya que uno anularía al otro, los productos para lavar la vajilla a mano suelen tener detergentes catiónicos

DETERGENTES CON FOSFATOS

Los detergentes con fosfatos son bastante cáusticos, se usan para ablandar el agua dura y ayudar a evitar que la suciedad vuelva a la ropa.

DETERGENTES TENSIOACTIVOS

Los detergentes tensioactivos son tóxicos y se usan para lograr mejorar la humectación del agua, que forme espuma y lograr emulsionar el detergente. El jabón es un agente tensioactivo se produce a partir de grasas y aceites de origen natural. Sus ventajas que es un eficaz bactericida y logra buenos resultados para eliminar la suciedad. Sin embargo si se usa con aguas muy duras puede producir sales de magnesio y calcio, además el jabón puede producir acumulación de grasa en la superficie del agua.

DETERGENTES BIODEGRADABLES

Detergentes biodegradables: Estos son los que al exponerse con determinados microbios o condiciones de temperatura o climatología se degradan en un período corto de tiempo (desde horas a semanas).

O BIODEGRADABLES

Detergentes no biodegradables son los que llevan contenidos químicos agresivos (como los fosfatos), toxinas, partículas plásticas, de metal o vídrio, son los más contaminantes si un detergente no es biodegradable al entrar en contacto con el agua cambia su composición y favorece la proliferación de algas. Si esto ocurre las algas van muriendo se descomponen y consumen oxígeno, lo que lleva a la extinción de muchas especies acuáticas. Usamos estos detergentes tanto para uso doméstico como para uso industrial. También se usan detergentes en los plaguicidas y formulaciones para la dispersión cuando ocurre un derrame de petróleo. Los detergentes con alto contenido de fosfatos como el fosfato trisódico se usa para la limpieza del polvo de plomo, este polvo se acumula en hueco de ventanas y superficies de alta fricción.

CONTAMINACIÓN DEL AGUA POR DETERGENTES

Vistos los tipos de detergentes, podemos decir que algunos de ellos, utilizados en determinada cantidad pueden tener efectos tóxicos en todos los tipos de vida acuática, esto también afecta a los biodegradables, aunque estos contaminan menos también en cantidades considerables afectan al agua.

Pero son los detergentes con alto contenido en fosfatos los más peligrosos ya que favorecen la proliferación de algas en agua dulce. Las algas consumen oxígeno necesario para la vida acuática, así que al final muchas especies acaban desapareciendo. Los detergentes que contienen fosfatos a su vez tienen fósforo y nitrógeno que son nutrientes básicos para el desarrollo de las algas. Este tipo de detergentes están prohibidos en varios países como Alemania, Noruega, Italia,o Austria. En otros como en Suecia se ha pedido a los fabricantes que se faciliten alternativas de detergentes sin fosfatos.

La Unión Europea prohibió el uso de fosfatos en jabones y lavavajillas para la ropa para reducir la contaminación de ríos, lagos y mares a partir del 2012. Los fosfatos ayudan a ablandar el agua, así que hay países con aguas duras como Italia y España donde se usan más, pero estos compuestos se ha demostrado son tóxicos. Esta legislación ya comenzó a reducir la cantidad a 0,5 gramos de fosfatos en 2013 y una cantidad inferior es la que actualmente está permitida.

CONSECUENCIAS DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA POR DETERGENTES

Por otro lado, como muchos de los detergentes no son biodegradables, una vez que llegan a los ríos y mares a través de las alcantarillas, se hacen responsables (junto con los residuos de los fertilizantes utilizados en la agricultura) del fenómeno de la eutrofización de las aguas. De hecho, muchos de los detergentes están hechos con grandes cantidades de sustancias derivadas del azufre (el lauril éter sulfato de sodio contiene algunos de ellos), fósforo y nitrógeno, que son nutrientes para las plantas acuáticas y pueden hacer que proliferen más de lo necesario. Por lo tanto, las microalgas sobrealimentadas y no desechadas por los consumidores primarios (es decir, los animales acuáticos) pueden aumentar la actividad bacteriana, reducir la cantidad de oxígeno en el agua y de hecho “sofocar” a los peces.

PLANTAS DE REFINACIÓN Y AGUA SUBTERRÁNEA

Los petrolatos también contaminan antes de terminar en desechos domésticos. Los desechos industriales generados durante la fase de producción de los productos de la industria petroquímica (entre ellos, por ejemplo, el amoníaco, ampliamente utilizado en detergentes para superficies domésticas), de hecho, pueden terminar en el suelo, penetrando en el acuífero, contaminando una vez más, ríos y mares y creando problemas para la flora y la fauna.

¿QUÉ PODEMOS HACER?

La alternativa sin duda alguna es el uso de detergentes ecológicos, sin embargo en zonas de aguas duras, a veces será necesario usar más cantidad de detergente o descalcificar el agua para lograr la misma eficacia en el detergente que en zonas que tienen el agua blanda.

De todos modos, siempre será mejor fijarse en comprar detergentes 100% naturales y certificados , hechos única y exclusivamente con materias primas de origen vegetal, que aunque ciertamente no es la solución definitiva para el cierre de los polos petroquímicos o para garantizar en todas partes acuíferos perfectamente limpios y ríos y mares perfectamente sanos, pero puede ser un comienzo para mejorar la salud del medio ambiente y cambiar la mentalidad.