EVALUACIÓN Y SIMULACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN POR METALES …
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EVALUACIÓN Y SIMULACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN POR METALES PESADOS EN LA SUBCUENCA DE LA CIÉNEGA DE CHAPALA, MICHOACÁN TRABAJO ESCRITO CORRESPONDIENTE A LA OPCIÓN DE TITULACIÓN CURRICULAR EN LA MODALIDAD DE: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO AMBIENTAL. PRESENTA: ALFREDO CORRO ESPINO. DIRIGIDO POR: DIRECTOR EXTERNO: D. en C. ÁLVAREZ BERNAL DIOSELINA. DIRECTOR INTERNO: D. en C. FRANCO HERNÁNDEZ OLIVIA MARINA. MÉXICO, D.F. JULIO 2015 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA
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EVALUACIÓN Y SIMULACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN POR
METALES PESADOS EN LA SUBCUENCA DE LA CIÉNEGA DE
CHAPALA, MICHOACÁN
TRABAJO ESCRITO CORRESPONDIENTE A LA OPCIÓN DE TITULACIÓN CURRICULAR
EN LA MODALIDAD DE:
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO AMBIENTAL.
PRESENTA:
ALFREDO CORRO ESPINO.
DIRIGIDO POR:
DIRECTOR EXTERNO:
D. en C. ÁLVAREZ BERNAL DIOSELINA.
DIRECTOR INTERNO:
D. en C. FRANCO HERNÁNDEZ OLIVIA MARINA.
MÉXICO, D.F. JULIO 2015
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA
ÍNDICE DE CONTENIDO
RESUMEN .............................................................................................................. 5
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 8
Contaminación y su impacto en el medio ambiente. .......................................... 8
Contaminación por Metales Pesados. ............................................................... 11
Fuentes de contaminación por Metales Pesados. .......................................... 12
Efectos a la salud y al ambiente por Metales Pesados. .................................. 13
Modelos de cuencas hidrológicas. ................................................................... 17
Definición de cuenca hidrográfica. ............................................................... 17
Modelos de cuencas hidrológicas. ................................................................ 18
Modelo Herramienta de Evaluación de Suelos y Sedimentos (SWAT). ............. 19
Modelo de Convección de masa. .................................................................. 21
Zona de estudio .............................................................................................. 22
ANTECEDENTES .................................................................................................. 32
JUSTIFICACIÓN ................................................................................................... 36
OBJETIVOS .......................................................................................................... 37
Objetivo general .............................................................................................. 37
Objetivos específicos. ...................................................................................... 38
METODOLOGÍA ................................................................................................... 38
Muestreo. ........................................................................................................ 38
Caracterización fisicoquímica. ......................................................................... 40
Características Fisicoquímicas del suelo, agua y sedimentos ............................ 41
Medición de pH ............................................................................................ 41
Evaluación de la conductividad eléctrica. ...................................................... 41
Determinación de la Capacidad de Retención de Agua (CRA). ....................... 42
Caracterización de la Textura ....................................................................... 42
Medición de la Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC). ............................ 42
Determinación de Carbono Orgánico Total ................................................... 44
Determinación de Nitratos. .......................................................................... 44
Determinación de Nitrógeno amoniacal ........................................................ 45
Determinación de Fósforo soluble. ............................................................... 47
Determinación de Metales Pesados. .............................................................. 47
Simulación de la subcuenca con SWAT.......................................................... 50
Simulación de la razón de convección de masa del contaminante. ................ 50
RESULTADOS Y DISCUSIÓN. ................................................................................ 52
Propiedades Fisicoquímicas. ............................................................................ 52
Metales. .......................................................................................................... 61
Panorama general de los metales. ................................................................... 69
Simulación de la dispersión de los metales. ..................................................... 77
PROPUESTA DE MITIGACIÓN. .............................................................................. 80
Barreas reactivas permeables (BRP). ................................................................. 80
CONCLUSIONES .................................................................................................. 86
PERSPECTIVAS A FUTURO .................................................................................... 89
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 89
ANEXO 1. Concentración de metales determinados. ............................................ 93
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Mapa de los municipios que comprende la Cíenega de Chapala. .......... 24
Figura 2. Mapa del clima predomínate en la Ciénega de Chapala. ....................... 26
Figura 3. Isoyetas de la Ciénega de Chapala. ...................................................... 27
Figura 4.Tipo de suelo en la Ciénega de Chapala. .............................................. 30
Figura 5.Vegetación predominante en la Ciénega de Chapala. ............................ 31
Figura 6. Espectrómetro de emisión óptica. ....................................................... 49
Figura 7.Características del ICP MS .................................................................... 49
Figura 8. Concentración de metales en muestras de suelo de la Ciénega de
Chapala. ............................................................................................................. 61
Figura 9.Concentración de metales en muestras de suelo de la Ciénega de
Chapala. ............................................................................................................. 62
Figura 10.Concentración de metales en muestras de sedimentos de la Ciénega de
Chapala. ............................................................................................................. 63
Figura 11.Concentración de metales en muestras de sedimentos de la Ciénega de
Chapala. ............................................................................................................. 63
Figura 12. Concentración de metales en muestras de Lirio (Tallos y Hojas) de la
Ciénega de Chapala. ........................................................................................... 65
Figura 13.Concentración de metales en muestras de Lirio (Tallos y Hojas) de la
Ciénega de Chapala. ........................................................................................... 65
Figura 14.Concentración de metales en muestras de Lirio (Raíces) de la Ciénega
de Chapala. ........................................................................................................ 67
Figura 15.Concentración de metales en muestras de Lirio (Raíces) de la Ciénega
de Chapala. ........................................................................................................ 67
Figura 16. Concentración de metales en muestras de Agua de la Ciénega de
Chapala. ............................................................................................................. 68
Figura 17.Concentración de metales en muestras de Agua de la Ciénega de
Chapala. ............................................................................................................. 68
Figura 18. Mapa de la simulación de la delimitación de la subcuenca de estudio.
..........................................................................................................................78
Figura 19. Valor de la pendiente del cauce del río Lerma-Duero ........................ 78
Figura 20. Razón de la convección de masa del contaminante en el cauce del río
Lerma-Duero ................................................................................................... 80
Figura 21. Barrera reactiva permeable en zanja continua. .................................. 83
Figura 22. Barrera reactiva permeable de pantalla y compuerta. ........................ 83
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Tipo de vegetación predominante en la Ciénega de Chapala. ................. 29
Tabla 2. Propiedades fisicoquímicos de aguas de la Ciénega de Chapala (medición
in situ) ............................................................................................................. 53
Tabla 3. Textura de las muestras de suelo en la Ciénega de Chapala .................. 54
Tabla 4. Propiedades fisicoquímicas de las muestras de suelos en la Ciénega de
Chapla ............................................................................................................. 55
Tabla 5. Textura de las muestras de sedimento en la Ciénega de Chapala .......... 57
Tabla 6. Propiedades fisicoquímicas de las muestras de sedimento en la Ciénega
de Chapla ......................................................................................................... 58
Tabla 7. Parámetros fisicoquímicos de las muestras de agua en la Ciénega de
Chapala. ........................................................................................................... 60
Tabla 8.Efectos a la salud de metales pesados17 ................................................. 70
Tabla 9. Algunos contaminantes y agentes tratantes para la técnicas de BRP. ..... 85
Tabla 10. Concentración de metales en muestras de Suelos de de la Ciénega de
Chapala. ........................................................................................................... 93
Tabla 11.Concentración de metales en muestras Sedimentos de la Ciénega de
Chapala. ........................................................................................................... 96
Tabla 12.Concentración de metales en muestras de Lirio (Hojas y tallos) de la
Ciénega de Chapala. ......................................................................................... 98
Tabla 13. Concentración de metales en muestras de Lirio (Raíces) de la Ciénega de
Chapala. ......................................................................................................... 100
Tabla 14. Concentración de metales en muestras de Agua de la Ciénega de
Chapala. ......................................................................................................... 103
RESUMEN
El presente trabajo se realizó en colaboración con el Centro Interdisciplinario
De Investigación Para El Desarrollo Integral Regional Unidad Michoacán.
En este trabajo se evaluó de la contaminación por metales pesados y la
simulación de la dispersión por convección en la Subcuenca de la Ciénega
de Chapala, en el estado de Michoacán. Para esto se diseñó un muestreo
aleatorio en tres puntos principales en las localidades de Maltaraña (Jamay,
Jalisco), Ibarra (Briseñas, Michoacán) y La Palma (Venustiano Carranza,
Michoacán), para garantizar la representatividad de las muestras.
Posteriormente, se determinaron las propiedades fisicoquímicas de las
muestras de agua, suelo y sedimentos, con el objetivo de caracterizarlas.
Para la evaluación de la contaminación se determinaron las concentraciones
de 28 metales diferente por medio de digestión acida y analizadas por
medio del Espectrómetro de emisión óptica (ICP). Los resultados de los
metales se discutieron con base en las normas oficiales mexicanas NOM-
147-SEMARNAT/SSA1-2004, NOM-052-SEMARNAT- 2005, NOM-052-
SEMARNAT-2005, NOM-130-SSA1-1995 y NOM-001-
SEMARNAT-1996, y se evaluó que en las muestras de lirio sobrepasaron los
Límites máximos permisibles de la NOM-052-SEMARNAT-2005.
Con ayuda del software SWAT se determinó la pendiente del cauce Lerma-
Duero y con valores de velocidad del cauce, longitud de la sección río, y
profundidad, se simuló la dispersión por convección de los metales en el
agua, siendo el Zinc y el Arsénico los que mayor transferencia de masa
tienen.
Por último se propuso una técnica de mitigación para los metales, que fue
la técnica de Barreras Reactivas Permeables (BRP).
INTRODUCCIÓN
Contaminación y su impacto en el medio ambiente.
El termino contaminación se refiriere a la introducción o al incremento
anormal de sustancias que puedan ejercer un efecto dañino sobre los
organismos en un ecosistema. A veces, la contaminación es de origen
natural, pero en general, está relacionada con la actividad del hombre, que
en búsqueda de supervivencia y bienestar, dispersa sustancias agresivas,
algunas que pueden ser transformadas por organismos vivos
(biodegradación) y otras que son persistentes (no degradables).
Es importante resaltar lo anterior por que las sustancia naturales pueden
causar daños ecológicos importantes, sin embargo a corto plazo serán
degradadas, en tanto las sustancias sintéticas, por no ser biodegradables,
ingresaran a las redes tróficas y a lo largo de los niveles tróficos se
incrementara la concentración de la sustancia.
Para poder aplicar medidas de mitigación o remediación podemos hacer
estudios exhaustivos del ambiente en las tres divisiones principales:
Agua
Suelo
Aire
Los contaminantes pueden generarse o depositarse en cualquiera de esas
tres elementos y moverse de uno a otro hasta llegar a la biota, que es el
elemento en que se genera el daño y por el que ingresa a las redes tróficas1.
En México los efectos de la contaminación son derivados por múltiples
factores como lo son: crecimiento poblacional, actividad industrial,
explotación de los recursos naturales y en general, todas las actividades que
impulsan la economía de nuestro país.
A continuación se mencionan algunos de los principales impactos al medio
ambiente por múltiples factores:
Impactos ambientales del crecimiento de la población en México
Los vínculos entre la población, el ambiente y los recursos naturales están
mediados por múltiples factores. El acelerado crecimiento demográfico y la
distribución desequilibrada de la población en el territorio -al interactuar
con desigualdades sociales y regionales-, las pautas de acceso y uso de los
recursos naturales, las tecnologías utilizadas para su explotación y
consumos vigentes, ejercen una fuerte presión sobre el ambiente y los
recursos naturales.
Impactos ambientales de los asentamientos urbanos
El impacto ambiental inmediato de los asentamientos urbanos deriva del
cambio de uso del suelo, además de los procesos locales de contaminación.
Sus impactos directos son de mucho mayor alcance que los indirectos. Para
su funcionamiento, las ciudades realizan intercambios
materiales y energéticos con un territorio muy amplio, contiguo o lejano.
La ciudad requiere agua, alimentos y energía para sostener sus procesos.
Como resultado del consumo o transformación de bienes y servicios, las
ciudades generan copiosas cantidades de residuos sólidos y líquidos,
además de contaminantes de la atmósfera, que afectan ecosistemas locales
y distantes. El territorio necesario para la sustentación de un asentamiento
urbano configura lo que se denomina su "huella ecológica".
Impactos ambientales de las actividades industriales
Dentro de los asentamientos urbanos, la actividad industrial es una de las
que genera mayores impactos ambientales. De acuerdo con los patrones
históricos que determinaban la ubicación de la industria en los lugares
donde se encontraba disponible la mano de obra necesaria y,
simultáneamente, se encontraban los mercados para los productos
industriales, las actividades industriales tendieron a concentrarse en las
ciudades, preferentemente en las grandes ciudades2.
Existen en la actualidad miles de compuestos considerados como
contaminantes tanto orgánicos como inorgánicos así como de origen natural
como sintético. Entre los de contaminantes que mayor impacto al
ecosistema generan tenemos a los Metales Pesados y a los Plaguicidas.
Contaminación por Metales Pesados.
Los metales pesados constituyen un riesgo de contaminación en el medio
ambiente, ya que son sustancias con una gran estabilidad química ante
procesos de biodegradación, por lo que no desaparecen del medio
ambiente, sino que son transferidos a otros lugares y pueden cambiar de
estado o combinarse con otras sustancias, y en algunos casos da lugar a
formas más tóxicas del metal, por lo que los seres vivos son incapaces de
metabolizarlos5.
Los metales pesados son elementos con elevados pesos atómicos,
superiores a 44,956 y una densidad superior a 5 gr/cm3, excluyendo a los
grupos Alcalino y Alcalinotérreo. Aunque algunos son imprescindibles para
el desarrollo de las funciones vitales de los organismos, los denominados
esenciales como cobalto, cobre, hierro, manganeso, molibdeno, zinc,
vanadio y estroncio, en cantidades excesivas son perjudiciales e incluso
letales para los seres vivos. Los metales pesados no esenciales comúnmente
implicados en problemas de contaminación de las aguas subterráneas son:
cromo, cadmio, mercurio, plomo, arsénico y antimonio.
En las aguas superficiales, los metales pesados existen en forma de coloides,
partículas, y como fases disueltas, aunque debido a su baja solubilidad
estas últimas suelen presentar concentraciones muy bajas en forma iónica
o complejos organometálicos. En las formas coloidales y partículas
aparecen como hidróxidos, óxidos, silicatos, sulfuros, o
adsorbidos en minerales del grupo de las arcillas, sílice y materia orgánica.
La solubilidad de los metales pesados en las aguas superficiales está
controlada por el pH, el tipo de ligantes en los que se encuentran
adsorbidos, el estado de oxidación de las fases minerales y el ambiente
redox del sistema3.
Una forma opcional de nombrar a este grupo es como elementos tóxicos,
los cuales, de acuerdo a la lista de contaminantes prioritarios de la Agencia
de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA), incluyen a los
siguientes elementos: Arsénico, Cromo, Cobalto, Níquel, Cobre, Zinc, Plata,
Cadmio, Mercurio, Titanio, Selenio y Plomo4.
Fuentes de contaminación por Metales Pesados.
Los metales pesados se encuentran en forma natural en la corteza terrestre.
Estos se pueden convertir en contaminantes si su distribución en el
ambiente se altera mediante actividades humanas. En general esto puede
ocurrir durante la extracción minera, el refinamiento de productos mineros
o por la liberación al ambiente de efluentes industriales y emisiones
vehiculares. Además, la inadecuada disposición de residuos metálicos
también ha ocasionado la contaminación del suelo, agua superficial y
subterránea y de ambientes acuáticos.
Tanto las fuentes naturales como antropogénicas pueden contribuir
importantemente a la emisión de elementos metálicos a la atmósfera. Cabe
señalar que al comparar las emisiones globales, la emisión de elementos
como selenio, mercurio y manganeso se realizan en su mayoría por fuentes
naturales; sin embargo, en el plano regional las fuentes antropogénicas
pueden contribuir de manera importante y estos metales se convierten en
contaminantes en la escala local3.
Efectos a la salud y al ambiente por Metales Pesados.
Los metales pesados son considerados como un riesgo a la salud debido a
su capacidad de desnaturalizar proteínas y los daños graves que causan a
nivel celular. También pueden causar otros efectos celulares como la
inhibición la síntesis de ADN, la formación de epoxialdehídos (considerados
carcinogénicos), la inhibición de la ARN polimerasa, la supresión de
procesos mitóticos y la inducción de rupturas cromosómicas, la interferencia
de la síntesis de hemoglobina alterando la concentración de enzimas en la
sangre6.
Los metales pesados al estar presentes en un medio son captados por
organismos desde el medio biótico y/o abiótico concentrándolo en él
organismo, esto se le conoce como bioacumulación. Al estar los metales
pesados presentes en un organismos pueden volverse tóxicos al cambiar su
forma química como es el caso del mercurio (su metabolizo toxico es el
metilmercurio.
Los metales pesado presentes ya en un organismos los vuelven
biodisponibles y es de esta forma como llegan a el ser humano como último
estrato de la cadena alimenticia6.
Los efectos a la salud y al ambiente para los elementos metálicos de mayor
preocupación en México se enlistan a continuación:
Mercurio
La ingestión de alimentos contaminados (sobre todo pescado) representa el
mayor riesgo de intoxicación por mercurio, debido a su biotransformación
y magnificación biológica a través de la cadena trófica, mientras que la baja
solubilidad del mercurio en agua reduce los riesgos derivados de la ingestión
de agua contaminada.
También ocurren efectos tóxicos por inhalación de vapor de mercurio, el
cual daña especialmente el sistema nervioso. Las exposiciones leves están
caracterizadas por pérdida de la memoria, temblores, inestabilidad
emocional (angustia e irritabilidad), insomnio e inapetencia. A exposiciones
moderadas, se observan desórdenes mentales más importantes y
perturbaciones motoras, así como afecciones renales. Las exposiciones
breves a altos niveles de vapor de mercurio pueden producir daños
pulmonares y la muerte. El empleo de cosméticos y medicamentos que
contienen mercurio, es una fuente adicional de exposición.
Plomo
Las intoxicaciones ocasionadas por plomo, conocidas desde la antigüedad,
se han debido al consumo de bebidas contaminadas por este metal,
principalmente de fabricación clandestina, como el vino. Más común, sobre
todo en países en desarrollo, es la intoxicación provocada por el consumo
de alimentos preparados o almacenados en recipientes de barro vidriado
de los cuales se desprende plomo.
La evidencia epidemiológica muestra que puede ocurrir la inhibición de
enzimas involucradas en la síntesis del grupo hemo de la hemoglobina,
como la delta aminolevulínicodeshidratasa a concentraciones entre 30 y 40
µg/100 ml de sangre, aun cuando no se produzcan manifestaciones clínicas.
En tanto que la intoxicación en adultos ocurre a concentraciones superiores
a los 80 µg/100 ml de sangre.
La intoxicación aguda se presenta acompañada de alteraciones digestivas,
dolores epigástricos y abdominales, vómitos, alteraciones renales y
hepáticas, convulsión y coma. En tanto que la intoxicación crónica puede
involucrar neuropatías, debilidad y dolor muscular, fatiga, cefalea,
alteraciones del comportamiento, parestesias, alteraciones renales,
aminoaciduria, hiperfosfaturia, glucosuria, nefritis crónica, encefalopatía,
irritabilidad, temblor, alucinaciones con pérdida de memoria, cólicos,
alteraciones hepáticas, entre otros. No obstante todo lo anterior, la
intoxicación con plomo es prevenible.
Para la biota, incluido el ser humano, el plomo es un elemento no esencial
y potencialmente nocivo. Cuando este metal alcanza niveles tóxicos provoca
la disminución de la fotosíntesis vegetal y el desarrollo de anemia en
mamíferos. En las plantas además del efecto ya mencionado, se le atribuye
la reducción en el crecimiento, en la biomasa y la transpiración;
además de lesiones cromosómicas, inhibición de la división celular e
interferencia con enzimas ligadas al metabolismo del nitrógeno.
Cadmio
La población abierta se expone a él principalmente a través de la cadena
alimenticia, aunque también por el consumo de tabaco contaminado con
cadmio presente en los fertilizantes fosfatados. El cadmio se acumula en el
organismo humano, fundamentalmente en los riñones, causando
hipertensión arterial. La absorción pulmonar es mayor que la intestinal, por
lo cual, el riesgo es mayor cuando el cadmio es aspirado.
La concentración crítica en la corteza renal, que da lugar a una prevalencia
de 10% de proteinuria de bajo peso molecular en la población en general,
es aproximadamente de 200 mg/kg y se alcanza con una ingestión
alimentaria diaria de unos 175 µg por persona durante 50 años. Partiendo
de una tasa de absorción de cadmio vía los alimentos de 5% y de una tasa
diaria de excreción de 0.005% de la carga corporal se estableció un nivel de
ingestión semanal tolerable provisional de 7µg/kg.
El cadmio ha sido asociado con la aparición de cáncer en animales de
experimentación, así como con casos de cáncer de próstata en humanos4.
Modelos de cuencas hidrológicas.
Definición de cuenca hidrográfica.
La cuenca se define como el espacio hidrográfico cuyo aporte de agua
proviene de la precipitación y el transporte del recurso incide en un punto
en común. La cuenca hidrográfica está delimitada por una línea divisoria
imaginaria la cual corresponde a la cresta que divide dos vértices y se
enmarca en un ámbito tridimensional que integra las interacciones entre la
cobertura y el flujo de agua sobre el terreno, el agua en el subsuelo y el
entorno atmosférico. En toda cuenca se encuentra ubicados tanto recursos
naturales como infraestructura en las que se desarrollan actividades
económicas, sociales y culturales y estas pueden ser favorables y no
favorables para el ser humano. Es por eso, que la cuenca representa la
unidad natural para articular procesos de gestión y conservación de medio
ambiente. La cuenca se puede dividir a su vez en subcuencas, y estas al
mismo tiempo, en microcuencas las cuales, dependiendo de las
características del estudio, son analizadas para aumentar el grado de
precisión de los resultados.
Uno de los problemas principales que se dan en las cuencas es la
contaminación de recurso hídrico. Dicha contaminación se deriva de fuentes
fijas y difusas.
Para el análisis integral y estudio de la degradación de cuencas es
importante incluir el trinomio agua-vegetación-suelo, el cual se relaciona
estrechamente con el ciclo hidrológico.
Modelos de cuencas hidrológicas.
Los modelos son representaciones simplificadas de las cosas, pero que
resultan importantes para tener una visión integral de un sistema,
caracterizando la dinámica de sus principales atributos y son predictivos a
través de la simulación9.
Un modelo de una cuenca (cuenca o cuenca de rio) es un grupo de
abstracciones matemáticas que describen fases relevantes del ciclo
hidrológico, con el objetivo de simular la conversión de la precipitación en
escurrimiento11.
Existen algunos tipos software que incluyen modelos ya elaborados, los
cuales solo se alimentan con información de campo o de laboratorio o, en
su defecto, se tiene los programas para la creación de los modelos con
criterios propios.
Los modelos de cuencas hidrológicas tiene como base el balance hídrico,
cuyo objetivo principal es estudiar la relación causa-efecto al estimar la
disponibilidad de agua en una región, considerando el principio de
continuidad, cuantificando las entradas y salidas de la cuenca, así como el
cambio de almacenamiento.
La ecuación del balance hídrico, es la ley más importante en la hidrología, y
aunque su expresión es muy simple, la cuantificación de sus términos se
complica, debido a la falta de información proveniente de mediciones
directas de campo y por la variación espacial evapotranspiración, de las
perdidas profundas (acuíferos) y de las del agua almacenada en la cuenca.
El uso de modelos en este contexto son importantes porque permiten
simular y predecir el comportamiento hidrológico, lo que, a su vez, ha
guiado los procesos de toma de decisiones y la estructuración de planes de
manejo hídrico9.
Modelo Herramienta de Evaluación de Suelos y Sedimentos (SWAT).
SWAT son las siglas de Herramienta para la Evaluación del Suelo y Agua
para una cuenca hidrográfica; el modelo a escala fue desarrollado por Dr.
Jeff Arnold para el USDA el Servicio Agrícola de Investigación (ARS).
SWAT fue desarrollado para predecir el impacto de las prácticas de manejo
del suelo en la generación de agua, sedimentos y producción de sustancias
agrícolas químicas, en cuencas grandes y complejas con variedad de suelos,
uso de tierra y condiciones de manejo sobre un tiempo prolongado.
SWAT es un modelo continuo de tiempo, es decir un modelo conformado a
largo plazo, que no está diseñado para simular un solo-acontecimiento de
flujo detallado. El SWAT requiere información específica sobre el clima y
tiempo, propiedades de suelos, topografía, vegetación y prácticas de manejo
de tierra que acontecen en las cuencas para utilizar estas como datos de
entrada. Los procesos físicos asociados con el movimiento del agua,
movimiento de sedimento, desarrollo de cosecha, ciclo de nutrientes, etc.
son modelados directamente por SWAT.
Para propósitos de la simulación, la cuenca hidrográfica será dividida en un
número de sub-vertientes o sub-cuencas. El uso de sub-vertientes en la
simulación es muy útil, particularmente, cuando hay diversas áreas de la
misma cuenca, que se ven afectadas por el uso de suelos o suelos bastante
desiguales de tal forma, que impactan grandemente la hidrología del sector.
Al dividir la cuenca hidrográfica en sub-cuencas, el usuario puede referirse
a diversas áreas de la vertiente de acuerdo al espacio. La información de
entrada para cada sub-vertiente es agrupada en las categorías siguientes:
clima; unidades de respuesta hidrológicas o HRUs; estanques/humedales;
agua subterránea, canal principal y drenando la sub-cuenca. Las unidades
de respuesta hidrológicas son áreas de tierra dentro de la sub-cuenca
que corresponden a todas las únicas posibles combinaciones de cobertura
de tierra, suelo, y pendiente en la cuenca12.
El SWAT opera en un intervalo de tiempo diario, con simulaciones a largo
plazo y sus principales componentes se agrupan en 8 divisiones:
1. Hidrología: escurrimiento superficial, percolación, flujo lateral
superficial, flujo de agua subterráneo, evapotranspiración, perdidas
por transmisión, cuerpos de agua.
2. Clima: precipitación, temperatura del aire y radiación solar, velocidad
del viento y humedad relativa.
3. Sedimentación: producción de sedimento y erosión.
4. Temperatura del suelo.
5. Modelo de crecimiento de plantas.
6. Nutrientes: Nitrógeno y fosforo
7. Pesticidas: transporte de pesticidas.
8. Manejo de cultivo, Labranza y residuos, riego.
Una vez que la estructura básica del modelo se completa, las condiciones
iníciales, valores de los parámetros y las relaciones funcionales se puedes
especificar y los datos de laida pueden ser gráficos, tablas o funciones
matemáticas9.
Modelo de Convección de masa.
La convección de masa (o transferencia de masa por convección) es el
mecanismo de transferencia de masa entre una superficie y un fluido en
movimiento en el que intervienen tanto la difusión de masa como el
movimiento de la masa de fluido. El movimiento del fluido mejora también
en forma considerable la transferencia de masa, al quitar el fluido con alta
concentración cercano a la superficie y reemplazarlo por el de
concentración más baja que se encuentra más alejado. En la convección de
masa, se define una capa límite de concentración de manera análoga a la
capa límite. La razón de la convección de masa puede expresarse como13:
�̇ 𝑚𝑎𝑠 = ℎ𝑚𝑎𝑠 ∗ �� ∗ ∇�
Dónde:
�̇ 𝑚𝑎𝑠 = ���ó� �� �� ��������ó� �� ����; ��/�
�� = ���� �� �� ����������; �2
∇� = ��������� �� �����������ó�; ���
Zona de estudio.
El estado de Michoacán se ubica en el centro-oeste del territorio mexicano.
Limita al norte con los estados de Guanajuato y Querétaro, al este con el
estado de México, al sur con Guerrero al suroeste con el Océano Pacífico y
el noroeste con Colima y Jalisco. Cubre una superficie de 58,585 km², que
representa el 3% de la superficie total del país. Se encuentra ubicado entre
las coordenadas 17° 55' y 20° 24' de latitud norte, y las coordenadas 100°
04' y 103° 44' de longitud oeste.
Los principales lagos del estado son: el lago Cuitzeo, el lago de Pátzcuaro,
el lago de Zirahuén, una parte del lago de Chapala, y la Presa Infiernillo. Su
río más importante es el río Lerma, el cual nace en el Estado de México y
abastece a la presa de Tepuxtepec.
Históricamente la cuenca del lago de Chapala era una área alrededor de
150 000 ha que año con año crecía en los periodos de lluvia y decrecía en
Octubre y Noviembre, cuando comenzaba a bajar el nivel de agua, emergían
pequeñas porciones húmedas con una riqueza mineral que permitía
cosechas abundantes de cultivo de maíz y garbanzo, además de ricos
pastos para el ganado (Moreno, 1998: 14; Boehm, 2002)
Entre los límites de Jalisco y Michoacán, formar lo que hoy se conoce como
Ciénega de Chapala, que es una región de suelos bajos saturados de
humedad, que captan el agua pluvial por medio de cuencas sus extensiones
son variables y poco profundas por lo que su fondo es lodoso.
La Ciénega de Chapala se localiza al sur-oeste de la cuenca Lerma- Chápala,
al este del lago de Chapala en el estado de Michoacán. La Ciénega se divide
en dos áreas: la norte corresponde al estado de Jalisco y la sur al estado de
Michoacán separados por el curso del rio Lerma (CONAGUA 2002).
La Ciénega de Chapala está conformada por la planicie descubierta por la
desecación, que en la actualidad conforman parcialmente o en su totalidad
los territorios de los municipios de Villamar, Jiquilpan, Sahuayo, Venustiano
Carranza, Briseña, Pajacuarán, Vista Hermosa e Ixtlán abarcan una superficie
de 460 Km2 en dónde se ubica un total de 32 poblaciones.
Figura 1. Mapa de los municipios que comprende la Cíenega de Chapala.
Marco físico que presenta la Ciénega de Chapala.
Climatología.
El clima predomínate en la región de la Ciénega de Chapala es según la
clasificación Köppen modificada por García (1998). Semicálido subhúmedo
con lluvias en verano (A)C(w1)(w).con un porcentaje de precipitación
invernal menor al 5%; siendo Marzo el mes que registra la menor
precipitación (40mm) y Julio el mes con la máxima de 1930 mm. La
precipitación media anual es 800mm, siendo la temperatura promedio anual
de 18°C
El periodo de lluvia está comprendido entre los meses de Mayo a Octubre,
registrándose las precipitaciones mayores en el mes de Julio, la época de
estiaje comienza en Noviembre hasta Abril. Los valores más altos de
evaporación se dan en Mayo alcanzando los 300mm.
Figura 2. Mapa del clima predomínate en la Ciénega de Chapala.
Figura 3. Isoyetas de la Ciénega de Chapala.
Geología
La región de estudio se localiza en el sector occidental del Cinturón
Volcánico Mexicano (CVM), que es uno de los arcos volcánicos más
relevantes de México, donde la distribución de los elementos
tectonovolcánicos presenta una orientación general este-oeste.
En litología de la región predominan las rocas ígneas extrusivas básicas
(basaltos), tiene alto contenido de Magnesio, Calcio o Sodio en su
composición química, es de grano fino (<0.05mm)
Suelo, su uso y tipo de vegetación
Los suelos están íntimamente ligados con el tipo de roca que se presentan
en una zona, para este caso no es la excepción, como anteriormente se
menciono la predominancia de basaltos en la zona da como origen a
Vertisoles. Estos suelos son arcillosos (>35% de arcilla), presentan grietas
que se abren y se cierran periódicamente, contiene agregados en forma de
cuña y son de naturaleza alcalina. Los Luvisoles son también arcillosos
como los suelos anteriores pero con la diferencia que presenta un horizonte
argílico, que presenta iluviación de arcilla. Los suelos someros que
localizan en la zona se clasifican como Litosoles. Los suelos que se
originaron a partir de sedimentos aluviales se clasifican como Fluvisoles.
Los mejores suelos de la región son los Phaozems, ya que son ricos en
materia orgánica.
Por otro lado esta zona ya no cuenta con su vegetación original ya que se ha
transformado en una importante zona agrícola, en la que se destacan
cultivos como el trigo, maíz, cebada, avena, sorgo, jitomate, cebolla,
calabaza entre otros
Solamente las zonas de lomeríos se encuentran con menos perturbación
por el hombre.
Tipo de vegetación predominante (CONABIO, 1999).
Tabla 1. Tipo de vegetación predominante en la Ciénega de Chapala.
Tipo de vegetación
Ha
Bosque de coníferas distintas a
Pinus
834
Bosque de encino
4,130
Manejo agrícola, pecuario y
forestal (plantaciones)
106,144
Matorral espinoso tamaulipeco,
submontano y subtropical
30,861
Vegetación halófila y gipsófila
1,071
Figura 4.Tipo de suelo en la Ciénega de Chapala.
Figura 5.Vegetación predominante en la Ciénega de Chapala.
Hidrografía.
El acuífero de Ciénega de Chapala se localiza dentro de la región hidrológica
No. 12, Lerma-Chapala, siendo las corrientes principales los ríos Lerma,
Duero y Huascato. El río Lerma corre en dirección oriente- poniente y
atraviesa el área entrando por Yurécuaro; al pasar por los poblados de La
Barca e Ibarra, se le une el río Duero hasta desembocar al lago de Chapala.
En todo su curso confluyen en él, tanto el río Huascato como numerosos
drenes algunos de ellos bajan de las partes altas.
Los recursos hídricos de esta zona son de suma importancia para las
poblaciones cercanas ya que dentro de las actividades que se realizan son la
agricultura y la ganadería que demandan una elevada cantidad de agua
proveniente del río Lerma-Duero incluyendo los drenes de las poblaciones
cercanas al cauce del río para el riego de sembradíos y consumo del ganado.
ANTECEDENTES.
Chávez- Alcántara (2010) reportó un trabajo denominado HIDROQUIMICA E
INDICE DE CALIDAD DEL AGUA, EN LA CIENEGA DE CHAPALA MICHOACAN,
donde estableció como objetivo evaluar la hidroquímica del agua superficial
y subterránea, determinar el origen de los contaminantes y evaluar el grado
de contaminación de los sitios de estudio. En este estudio se analizó tanto
la composición química como bacteriológica de las aguas
estudiadas de 23 sitios en 3 fechas de muestreo y se implementó un modelo
matemático representa el índice de calidad del agua.
Este estudio se demostró que la concentración de contaminantes se
incrementó en aguas abajo como consecuencia del vertido de drenajes de
agrícolas y aguas residuales, donde el mayor aumento fue para la
conductividad eléctrica, coliformes fecales y fosforo total, donde también
se determinó una tendencia a la sodificación de las aguas por el cambio de
relaciones iónicas Na+/Ca+2 y CI-1/SO-4. El 44% y 53% de los sitios estudiados
presentaron buena y moderada calidad del agua respectivamente.
Los parámetros utilizados para este trabajo fueron: Conductividad eléctrica,
Pb, Cd, B, P y Coliformes fecales, donde la conductividad eléctrica fue el
parámetro asociado con el deterioro de la calidad del agua8.
Bautista Ávalos en el 2013 realizó la ESTRUCTRUCTURACIÓN DE UN MODELO
PARA IDENTIFICAR EL IMPACTO DE LA CONTAMINACIÓN DE
FUENTES DIFUSASEN LA SUBCUENCA DE CHAPALA, en este trabajo se utilizó
la herramienta de evaluación de suelo y agua (SWAT, por sus siglas en
inglés), para describir y analizar la información de puntos de origen de
contaminación puntual y difusa, así como presencia en cuerpos de agua,
con el fin de determinar el movimiento de los contaminantes permitiendo
identificar su dinámica y crear escenarios de predicción con respecto a las
causas y efectos.
En este trabajo se incorporó un modelo de elevación digital y de realizo la
delimitación de la cuenca para conocer sus características hídricas. Se
introdujo en el programa datos de tipo y uso de suelo, así como datos
climáticos extraídos de bases de datos de la CONAGUA.
Se realizó una simulación para una década, analizándose con información
de algunas variables de la zona de estudio y se procedió a una simulación
a futuro. Como resultado de la simulación de visualizaron 40 años donde
se destacan fluctuaciones de los escurrimientos y la lluvia cada 10 años
aproximadamente, que se pueden relacionar con manchas solares y eventos
de El Niño y La Niña. El balance hídrico tuvo un resultado negativo por un
margen de tres órdenes de magnitud y esto se puede relacionar a que se
trata de una subcuenca abierta, ya que el principal afluente es el rio Lerma.
Se introdujo en el modelo con valores de los agroquímicos y se simularon
obteniendo cantidades de incorporación de nitrógeno y fósforo a los cuerpos
de agua y al acuífero (22.3 y 261.6 Kg/ha, respectivamente). En cuanto a
los herbicidas, la simulación estimo una aplicación de promedio anual de
408.1 g/ha de principio activo, con una degradación de
342.1 g/ha. Para los plaguicidas se obtuvo un valor de 533 g/Ha con una
importante decadencia de 532.5 g/Ha. El total de los pesticidas disueltos
son del orden de 1.7 g/Ha y los absorbidos son 11.8g/Ha. La percolación
de estos elementos en el perfil de suelo oscila alrededor de los 0.15 g/Ha.
La cantidad final de pesticidas en las plantas resulto de 5.2 g/Ha y en el
suelo fue de 738.1 g/Ha.
En este estudio se estableció la implementación de un modelo para definir
una cuenca hidrográfica, el modelado del balance hídrico, la interacción de
los pesticidas en la cuenca y la generación de sedimentos. Este modelo SWAT
en una herramienta muy útil para plantear escenario futuros de la cuenca,
bajo un acontecimiento de contaminación tanto para fuentes difusas como
para fuentes puntuales. Aunque este modelo es muy exhaustivo puede
incorporar una gran cantidad de información para simular una cantidad
importante de características de la cuencas hidrográficas, puede trabajar
con elementos base de equilibrio hidrológico: datos de clima, suelo y del
uso de suelo de la región9.
Ayala Rodríguez en el 2010 realizo el trabajo titulado METALES PESADOS
EN AGUA Y SEDIMENTOS DEL RIO SINALOA estableció como objetivo
caracterizar y estimar el impacto antropogénico en la cuenca del rio Sinaloa
donde se determinó el contenido de metales (Fe, Pb, Zn, Ni, Cu, Mn y Cd)
en muestras de agua y sedimentos en el mes de marzo y octubre del 2009.
Para esto se recolectaron muestras de 24 puntos del rio, además de medir
datos in situ de pH, Conductividad, O2 disuelto, Temperatura y salinidad. En
los sedimentos de determinó la concentración total y biodisponible de los
elementos, el contenido de materia orgánica y granulométrica. La absorción
de cada elemento se determino con un espectrómetro de absorción atómica.
Se obtuvo la distribución de cada variable con los programas SURFER 8.0 y
ArcMap 9.2. Los resultados indicaron que a lo largo del rio predominan
sedimentos arenosos> arcillosos> limoso. Las
partículas más finas se encontraron en la parte alta en el punto 1 (Presa
Bacurato) y las fracciones más gruesas en la parte media del rio. La
concentración promedio de la materia orgánica fue de 1.59 %. La
concentración promedio de los metales en sedimentos del área demostró el
siguiente orden de acumulación: Fe> Mn Zn> Cu> Ni>Pb> Cd. la mayoría
de ellos está relacionado con materiales erosionados de los yacimientos
minerales y el arrastre de fertilizantes foliares que son de uso común en la
regio estudiada. Los puntos que presentaron mayor concentración son el
punto 1 (Bacurato) y el punto 24 (Las juntas) que coinciden con las
lecturas en el agua, donde también se encontraron valores altos.
Los resultados obtenidos en este estudio, indica el autor, no corresponden
a una contaminación por metales en la cuenca del rio Sinaloa10
En los trabajos realizados por Trujano Martínez y González Martínez en 2015
(trabajo no publicado), reportaron que el sitio más contaminado fue La
Palma, sin embargo no hubo alteración de los ciclos biogeoquímicos.
JUSTIFICACIÓN
Debido al incontenible crecimiento de la población que sufren los países
como México es importante que la calidad del ecosistema sea el adecuado
para una mejor vida de los habitantes y de los recursos naturales del que
hagan uso.
La razón por la cual se realiza este estudio en algunas localidades de la
Ciénega Chapala en el estado de Michoacán se debe a las grandes cantidades
de descargas de aguas residuales municipales e industriales, provenientes
del rio Lerma y de las localidades que se encuentran a su alrededor,
generando cambios en el ecosistema así como en la composición del agua-
sedimento, suelo y plantas.
Existen muy pocos trabajos que analicen ecosistemas contaminados con
metales así como de la aplicación de software que nos ayuden a simular el
transporte de los contaminantes y evaluar el cambio que sufre el ecosistema
por la presencia de los mismos, por lo que este trabajo contribuirá a generar
información valiosa para proponer soluciones adecuadas para la
caracterización y remediación de este ecosistema.
Con estos resultados y en conjunto con los del macro proyecto se podrá
proponer una estrategia adecuada para el saneamiento de la cuenca Lerma-
Chapala.
OBJETIVOS
Objetivo general.
Evaluar el grado de contaminación por metales pesados en agua,
suelo, sedimentos y lirio acuático (Eichhornia crassipes) en la
subcuenca de la Ciénega de Chapala así como la simulación de la
subcuenca y de la razón de convección de masa del contaminante.
Objetivos específicos.
Determinar la concentración de metales pesados en agua, suelo,
sedimentos y lirio acuático (Eichhornia crassipes)
Determinar las propiedades fisicoquímicos en agua, suelo y
sedimentos.
Evaluar la contaminación por metales pesados en aguas de la Ciénega
de Chapala establecido en la NOM-001-SEMARNAT-1996.
Elaborar una simulación de la subcuenca hidrográfica de la Ciénega
de Chapala para determinar la pendiente del cauce del los ríos Lerma-
Duero.
Elaborar la simulación de la transferencia de masa de los metales por
medio de la expresión matemática de la convección de masa.
Proponer una técnica de mitigación para la contaminación por metales
pesados en la Ciénega de Chapala
METODOLOGÍA.
Muestreo.
El tipo de muestreo que se utilizó fue aleatorio simple para garantizar
la representatividad del sitio.
Los sitios en que se recolectaron las muestras fueron Ibarra que es
donde confluyen los ríos Lerma y Duero, Maltaraña y La Palma, que
son drenes de continuación de Ibarra pero además reciben descargas
municipales. , debido a que en ellos
La recolección de la muestra debe ser representativa de agua, suelo,
sedimento y lirio acuático para la caracterización de la Ciénega.
De cada sitio de muestreo se recolectaron tres muestras de las cuales
se recolectaron por triplicado.
Obtención de la muestra.
Para la obtención de las muestras para que sitio se utilizaron los
instrumentos como: pala, flexómetro, draga y zapapicos.
Conservar las muestras se utilizaron botellas y bolsas de polietileno:
Las botellas que se utilizaron son de polietileno limpias para envasar
el agua obtenida de da punto posteriormente fueron selladas y
etiquetadas.
La obtención de la muestra de suelo se perforo 15cm, la cual se izó
una barrido para posteriormente ponerla en una bolsa de polietileno
limpia para evitar la contaminación de la misma.
La obtención del sedimento se obtuvo con la ayuda de la draga y
posteriormente se colocó en una bolsa.
Caracterización fisicoquímica.
En la caracterización fisicoquímica del suelo se determinó el pH de una
suspensión de suelo: agua 1:2.5 (p/v) (Thomas, 1996). Se cuantificó el
contenido de agua gravimétricamente (Gardner, 1996). La capacidad de
retención de agua (CRA) mide la cantidad de agua que un suelo puede
retener en contra de la fuerza de gravedad cuando se satura con agua y se
le deja posteriormente drenar libremente (Klute, 1996). Se determinó la
conductividad eléctrica (CE) del extracto saturado (Bower y Wilcox, 1965)
con base en la preparación de una pasta saturada con agua destilada. La
capacidad de intercambio catiónico (CIC) se realizó mediante la extracción
con una solución de cloruro bárico (Sumner y Miller, 1996). La concentración
de carbono orgánico se determinó se determinó por el método de Walkley-
Black, basado en la oxidación del carbono orgánico con dicromato de potasio
(K2Cr2O7) en medio ácido a una temperatura de 121°C y una presión de 15
atm. El K2Cr2O7 residual se tituló con sulfato ferroso amoniacal (Nelson
&Sommers, 1966). El nitrógeno total se cuantificó por el método de Kjeldahl
(Bremner, 1996). El Nitrógeno mineral del suelo (NH4+ y NO3-) se midió
colorimétricamente en extractos de K2SO4 0.5 M usando suelo fresco (con
humedad de campo) en una relación de suelo: solución extractante 1:4
(p/v) (Mulvaney, 1996). La determinación del fósforo soluble se realizó con
la técnica modificada de Olson (Kuo, 1996). Para la determinación de los
nitratos, nitritos y amonio se realizó mediante el desarrollo de color y
métodos espectrofotométricos. Se determinó la
distribución del tamaño de partícula de acuerdo al método de (Gee&Bauder,
1986).
Características Fisicoquímicas del suelo, agua y sedimentos.
Medición de pH.
Para medir el pH se pesaron 10 g de suelo (de igual forma para sedimento),
se colocaron en un vaso de precipitados, se agregaron 25 mL de agua
destilada. La mezcla preparada se agitó durante 5 minutos y se tomó la
lectura del pH utilizando un potenciómetro marca Hanna Instruments
EC/TDS. Para la medición de pH en agua se tomó la lectura directa de la
muestra.
Evaluación de la conductividad eléctrica.
Se pesaron 100 g de suelo (de igual forma para sedimento) en un vaso de
precipitados y se llevaron al 100% de capacidad de retención de agua, para
lo cual se adicionó agua destilada hasta observar 2mm de agua por encima
de la superficie del suelo. El vaso se tapó y dejó reposar durante 24 horas
en refrigeración. Al término de éste tiempo, se decantó el líquido en un
tubo de ensaye y se midió la conductividad en miliSiemens (mS) con un
conductímetro. Para la medición de pH en agua se tomó la lectura directa
de la muestra.
Determinación de la Capacidad de Retención de Agua (CRA).
Se pesaron 20 g de suelo (de igual forma para sedimento) con humedad
conocida y se colocaron en un papel filtro de peso conocido, sobre un
embudo de filtración; luego se agregó 100 mL de agua de la llave. Se
desechó el filtrado y dejó reposar durante 24 h. Se pesó el papel filtro que
contenía el suelo húmedo.
Para conocer la humedad del suelo/sedimento, se pesan 10 g de suelo
húmedo, se dejan 24 horas en la estufa y se vuelve a pesar. El porcentaje
de humedad es el resultado de la resta del peso húmedo menos el peso
seco sobre el peso húmedo por 100.
Caracterización de la Textura.
Se utilizó el método de Bouyoucos. Se pesaron 50 g de suelo (de igual
forma para sedimento), a los que se añadió 10 mL de solución dispersora
(hexametafosfato de sodio) y se licuó durante 2 minutos. Posteriormente, la
mezcla se vertió en una probeta y se llevó a 1L con agua destilada, se
agitó durante 1 minuto y finalmente se introdujo el densímetro a los 45
segundos y 120 minutos.
Medición de la Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC).
Extracción de los iones del suelo con una solución de cloruro bárico:
Se pesaron 2 g de suelo(de igual forma para sedimento) y se colocaron en
un tubo de centrífuga de 50 mL.
Al tubo conteniendo el suelo o sedimento, se añadieron 25 mL, exactamente
medidos, de la solución de cambio A (cloruro bárico 0.2 N), y se agitó con
una varilla durante dos minutos. Se centrifugó durante cinco minutos a 3000
rpm (Primo-Yúfera y Carrasco-Dorrién, 1970).
Se separó el líquido y se guardó el suelo saturado con Ba+2.
Sustitución del Ba+2 por Mg+2:
Se añadieron, al suelo o al sedimento resultante de las operaciones
anteriores y en el mismo tubo, 25mL exactamente medidos, de la solución
de cambio B (Sulfato magnésico 0.1N) y se agitaron durante un minuto. Se
centrifugó durante cinco minutos a 3000 rpm.
Valoración del Mg+2:
Se tomaron 10 mL de la solución transparente, se vertieron en un matraz
Erlenmeyer de 250 mL y se adicionaron aproximadamente 20 mL de agua
destilada. Se tomaron 10 mL de la solución de sulfato magnésico, se
vertieron en otro Erlenmeyer de 250 mL y se adicionó aproximadamente
20 mL de agua destilada.
A cada matraz Erlenmeyer de 250 mL, se añadieron 10 mL de la solución
tampón y una pizca del indicador eriocromo negro T y se valoró el magnesio
con EDTA hasta la aparición de color azul.
Determinación de Carbono Orgánico Total.
Se pesaron 0.5 g de suelo y se adicionaron 20 mL de K2Cr2O7 0.4 N y 10
mL de la mezcla de ácidos (sulfúrico, fosfórico y agua). La mezcla se
calentó 0.5 h a 121°C y 15 atm. (Esta operación se llevó a cabo en autoclave).
Se dejó enfriar y se tituló con SFA (Sulfato Ferroso Amoniacal), adicionando
10 gotas de fenantrolina (Black, 1995).
Determinación de Nitratos.
Extracto de suelo.
Se pesaron 20 g de suelo (de igual forma para sedimento), se pasaron a un
frasco de 100 mL y adicionó 80 mL de K2SO4 0.5 M. Se tapó el frasco y
agitó, durante 30 minutos, en un agitador mecánico. La suspensión se dejó
reposar durante 5 minutos y posteriormente se filtró el líquido sobrenadante
a través del papel filtro de poro grueso y con pliegues (Whatman núm. 42 o
Schull número 597). Si la primera porción de filtrado estaba turbia se
volvía a filtrar a través del mismo papel, recogiendo el filtrado en un frasco
de plástico limpio. Se tomaron 20 mL del extracto, se pasaron a un vaso de
precipitados de 100 mL y se secaron en horno a 100 OC. Se continuó con
la técnica de nitratos (Morgan et al., 1957).
Reacción y desarrollo de color.
Se mezcló el residuo perfectamente con 2.0 mL de ácido 2-4
fenildisulfónico; se diluyó con 200 mL de agua destilada. Se agregaron 9 mL
de solución KOH 12 N (ó hasta máximo desarrollo de color). Se decantó
para eliminar cualquier hidróxido floculento. Se aforó a 50 mL y se leyó
en un espectofotómetro a una longitud de onda de 410 nm.
Determinación de Nitrógeno amoniacal.
Fundamento:
El amonio extraído del suelo con K2S04 0.5 M es determinado midiendo
la intensidad desarrollada del color verde esmeralda, que se forma con el
tratamiento, tomando una alícuota del extracto con el salicilato y el
hipoclorito a pH alto.
Un catalizador (nitroprusiato de sodio) aumenta la intensidad al desarrollo
de color, y un agente quelante (EDTA), previene la precipitación de cationes
divalentes y trivalentes como hidróxidos.
El mecanismo para el desarrollo de color seda en tres pasos. En el primer
paso el NH+3 reacciona con el hipoclorito para formar la monocloramina
(NH2Cl). La monocloramina reacciona con el salicilato para formar la
benzoquinonamonoamina, que junto con el salicilato van a dar la coloración
tinta del indofenol.
Para la máxima sensibilidad y exactitud en la medida del amonio, mida la
absorbancia a 667 nm, usando una trayectoria de luz de 1 cm. El método
obedece la ley de Beer.
Un pH de 13 es requerido para un máximo desarrollo de color, por este
método. A un pH bajo conducirá a la pérdida de sensibilidad. Por ejemplo
(Nelsson, 1983) encontró que la absorbancia era reducida hasta 41% cuando
el color desarrollado era llevado a un pH de 12 en lugar de pH 13.
Preparar una curva tipo con estándar que contiene 2g de NH+4 -N ml -1,
diluya 4 ml de la solución concentrada en 200 ml en un frasco
volumétrico con agua destilada.
PROCEDIMIENTO:
Se tomó una alícuota (normalmente < 3, no exceder de 5 ml) del extracto
de suelo; se adicionó 7 ml de k2SO40.5 M. Se siguió el mismo procedimiento
para el blanco, exceptuando el extracto del suelo. Se adicionó 1 ml de EDTA
disódico, y se mezcló por inversión. Se adicionó 4 ml de Nitroprusiato-
Salicilato, y se mezcló por inversión. Se agregue 5 ml de agua destilada, 2
ml de buffer de hipoclorito y se mezcló por inversión.
Se agregar 3 ml de agua destilada y se mezcló. Se calentó a baño maría
30 minutos a 40 ºC. Se enfrió a temperatura ambiente (de 10 a 25 minutos).
Se leyó a 667 nm.
Determinación de Fósforo soluble.
Se pesaron 10 g de suelo (de igual forma para sedimentos y para agua 5 ml)
y se agregaron a un frasco de plástico de 100 mL. Se agregaron 100 mL
de NaHCO3 0.5M. Se tapó el frasco y agitó durante 20 minutos, en un
agitador mecánico. La suspensión se dejó reposar durante 5 minutos.
Se filtraron alrededor de 5 mL del líquido sobrenadante a través del papel
filtro de poro grueso y con pliegues (Whatman núm. 42 o Schull número
597). El filtrado fue recogido en un frasco de plástico limpio. Se tomó 1
mL del extracto, seguido de 9 mL de agua destilada en tubos de ensayo.
Se procedió al desarrollo de la reacción colorométrica utilizando
1.6 mL del reactivo combinado (5 mL de H2SO4, 1 mL de tartrato de K y Sb,
3mL de molibdato de amonio, 6 mL de ácido ascórbico).
Finalmente se determinó su absorbancia en un espectrofotómetro de UV-
VIS a una longitud de onda de 880 nanómetros.
Determinación de Metales Pesados.
Para la aplicación de esta técnica y así determinar los metales pesados, las
muestras deben ser monofásicas, descoloridas, transparentes, inodoras y
con un mínimo de turbiedad, ya que es una condición de operación del
equipo.
Se pesaron 0.3 g de suelo; se molió en el mortero, posteriormente se
depositó en matraces bola y se agregó una mezcla de ácidos nítrico,
clorhídrico y peróxido de hidrógeno (7,3 y1mL respectivamente).
Las muestras fueron tratadas por medio de la digestión ácida usando un
arreglo en serie de refrigerantes conectados con mangueras, donde se les
hizo pasar agua fría proveniente de un baño María inverso. La digestión es
completa cuando la solución es clara (Favretto, 2006). Para la elaboración
tanto de las curvas de calibración y para el análisis de metales se utilizó el
equipo Espectrómetro de emisión óptica, modelo Optima 4300 DV, marca
Perkin Elmer Instruments (ver figura 6).
El plasma de acoplamiento inductivo (ICP) es una fuente de ionización a
presión atmosférica que junto a un espectrómetro de masas (MS) a vacío,
constituye el equipo de ICP-MS.
La muestra líquida es vaporizada e ionizada gracias a un plasma de Ar. Los
iones una vez formados pasan al espectrómetro de masas donde son
separados mediante un analizador y detectados. (Ver figura 7)
El ICP-MS proporciona información multielemental en una gran variedad de
muestras.
Figura 6. Espectrómetro de emisión óptica.
Figura 7.Características del ICP MS.
Simulación de la subcuenca con SWAT.
Para utilizar la interface es necesario acceder a los temas de cada mapa en
ArcGIS y los archivos de base de datos, los cuales proveen información de
diferentes tipos dentro de la cuenca. Los mapas necesarios y los archivos
de base de datos deben estar listos para correr la interface13.
Para comenzar con la simulación es necesario contar con un Mapa de
Elevación Digital (DEM). El primer paso para la simulación es cargar el DEM,
este mapa cuenta con información de elevaciones. Posteriormente se realiza
en enrutamiento y la delimitación de la cuenca automáticamente con el
modelo de SWAT.
El siguiente paso es definir las unidades HRU por medio de mapas con
datos de uso de suelo y vegetación y tipo de suelo.
Una vez creadas las HRU se determina automáticamente la pendiente del
cauce cono dato calculado por el software.
Simulación de la razón de convección de masa del contaminante.
Como primer paso, se determina el coeficiente de dispersión de masa por
medio de la siguiente expresión matemática establecida en la literatura
(Chapra 1997):
0.0011𝑈2 ∗ �2
� = 𝐻 ∗ 𝑈∗
Donde:
� = ����������� �� ����������� �� ����; �2/�
𝑈 = ��������� ��� ����� ��� �í�; �/�
� = ���ℎ� ��� ����� ��� �í�; �
𝐻 = ����������� ��� ����� ��� ���; �
𝑈∗ = ��������� �� ����� �� �� ����� ��� ���; �/�, ���� �������ó� �� �� ���������:
𝑈∗ = √𝑈 ∗ 𝐻 ∗ 𝑆
Donde:
� = ��������� �������������; �/�2
𝑆 = 𝑃�������� ��� ����� ��� ���; �
La pendiente S es la que se determino por medio de la simulación de la
subcuenca con SAWT.
Una vez calculado el coeficiente de dispersión de masa con la ecuación
anterior, se re calcula con la siguiente expresión14:
� ℎ𝑚𝑎𝑠 = 𝑆ℎ
�
Donde:
ℎ𝑚𝑎𝑠 = ����������� �� ������������ �� ����; �/�
� = �������� ��� ����� ��� ���; �
𝑆ℎ =
�ú���� �� 𝑆ℎ������; ������������, ��� �� ����� �� 3.66 ���� ������ �� ��������.
Finalmente, ya calculado ℎ𝑚𝑎𝑠 continuamos con el cálculo final de la razón de la convección de masa expresada de la siguiente forma:
�̇ 𝑚𝑎𝑠 = ℎ𝑚𝑎𝑠 ∗ �� ∗ ∇�
Donde:
�̇ 𝑚𝑎𝑠 = ���ó� �� �� ��������ó� �� ����; ��/�
�� = ���� �� �� ����������; �2
∇� = ��������� �� �����������ó�; ���
RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
Propiedades Fisicoquímicas.
En la tabla 2 se muestran los valores de las mediciones in situ tomadas en
el agua de los tres puntos muestreados de la Ciénega de Chapala. Se puede
observar que la salinidad, lo sólidos suspendidos y disueltos y las sales de
nitrógenos presentan valores muy bajos, case despreciables. El agua
presenta un ph moderadamente alcalino y se encontró valores altos de
cloro residual, lo cual, nos puede indicar la presencia de descargas de
aguas residuales domesticas ya que el cloro es uno de los principales
agentes desinfectantes de uso doméstico.
Tabla 2. Propiedades fisicoquímicos de aguas de la Ciénega de Chapala (medición in situ)
Parámetro
Ibarra
Maltaraña
La Palma
Temperatura (°C)
24.39
20.69
21.14
SPC(mg/L)
0.34
0.45
0.65
Salinidad
0.17
0.22
0.33
TDS(mg/L)
0.22
0.28
0.42
pH
8.49
8.17
8.2
NH4+(mg/L)
0.24
0.41
0.1
NH3(mg/L)
0.28
0.41
0.1
NO3-1(mg/L)
0
n/m
n/m
Profundidad (m)
0.8
0.96
0.97
%LDO
117.5
1.98
0
LDO(mg/L)
7.54
29.1
0
Cloro(mg/L)
177.8
236.5
693
Turbidez
3000
3000
3000
Hora
02:25
01:08
11:04
En la tabla 3 se muestran las fracciones granulométricas de la constitución
de las muestras de suelo presentes en los puntos muestreados en la ciénega
de chapala. Se denota que la fracción con mayor porcentaje la presenta
la fracción de limo. Los suelos compuestos por fracciones de limo altas
acompañadas de arenas y arcillas presentan un permeabilidad baja (1*10-
8 m/s) 15.
Tabla 3. Textura de las muestras de suelo en la Ciénega de Chapala
Sitio
Partículas
Textura
Arcilla%
Limo
%
Arena%
Ibarra
22.78
48.57
28.65
Franco
La Palma
16.73
49.72
33.55
Franco Limoso
Maltaraña
8.07
50.61
41.31
Franco
En la tabla 4 se presentan las propiedades fisicoquímicas de las muestras de
suelo obtenidas en los puntos muestreados en la ciénega de Chapala. Se
puede observar, con base enla NOM-021-SEMARNAT-1996: que el suelo
es medianamente alcalino en La palma e Ibarra, y en Maltaraña presenta un
pH moderadamente acido. Se observa una concentración baja de sales de
Nitrógeno, una Conductividad Eléctrica baja, una concentración alta de
Fosforo soluble. El carbono orgánico presenta un contenido alto, en el caso
de suelos no volcánicos como lo son los Vertisoles que predominan en la
zona de estudio (85.59 %) 16, y para la Capacidad de intercambio catiónico
tenemos un valor muy alto y que nos indica que el tipo de arcilla presente
en el suelo es Cloritas.
Tabla 4. Propiedades fisicoquímicas de las muestras de suelos en la Ciénega de Chapla
Parámetros
Sitio de muestreo
Ibarra
La palma
Maltaraña
pH
7.64
7.89
6.94
Conductividad Eléctrica
(µS)
171.03
308
268.78
Nitratos
0.27
0.86
0.61
(mgKg-1)
Amonio
(mgKg-1)
9.90
10.34
10.01
Fosforo Soluble
(mgKg-1)
33.88
45.22
41.5
Carbono Orgánico (%)
3.29
4.65
5.60
Capacidad de
Intercambio Catiónico
(milieq/100 g)
41.46
42.36
49.58
Capacidad de Retención
de Agua
(g/100g)
87.49
102.93
81.04
En la tabla 5 se muestran las fracciones granulométricas de la constitución
de las muestras de sedimentos presentes en los puntos muestreados en la
ciénega de Chapala. Se denota que la fracción con mayor porcentaje la
presenta la fracción de limo. Los sedimentos compuestos por fracciones de
limo altas acompañadas de arenas y arcillas presentan un permeabilidad
baja (1x10-8 m/s)15.
Tabla 5. Textura de las muestras de sedimento en la Ciénega de Chapala
Sitio
Partículas
Textura
Arcilla%
Limo
%
Arena%
Ibarra
28.53
32.46
39.00
Franco
arcilloso
La Palma
4.20
54.32
41.48
Franco Limoso
Maltaraña
15.00
45.14
39.86
Franco.
En la tabla 6 se presentan las propiedades fisicoquímicas de las muestras de
sedimentos obtenidas en los puntos muestreados en la ciénega de Chapala.
Se puede observar, con base en la NOM-021-SEMARNAT-1996:
que los sedimentos son medianamente alcalinos en Maltaraña e Ibarra, y en
La palma se presenta un pH moderadamente acido. Se observa una
concentración baja de sales de Nitrógeno, una Conductividad Eléctrica baja
y una concentración muy alta de Fosforo soluble. El carbono orgánico
presenta un contenido muy alto, en el caso de suelos no volcánicos como
lo son los Vertisoles que predominan en la zona de estudio (85.59 %) 16.
Tabla 6. Propiedades fisicoquímicas de las muestras de sedimento en la Ciénega de Chapla
Parámetros
Sitio de muestreo
Ibarra
La palma
Maltaraña
pH
7.22
6.96
7.41
Conductividad
Eléctrica (µS)
316.67
943.88
343.11
Nitratos
(mgKg-1)
0.42
0.51
0.43
Amonio
(mgKg-1)
19.69
23.66
22.70
Fosforo Soluble
(mgKg-1)
69.13
36.63
65.2
Carbono Orgánico (%)
12.13
14.08
12.85
Capacidad de Retención de Agua
(g/100g)
78.38
93.04
70.16
En la tabla 7 se muestran las propiedades fisicoquímicas del agua obtenidas
en los puntos muestreados de la ciénega de Chapala. Se puede observar que
el pH de las muestras el ligeramente acido, la conductividad es baja, la
cantidad de nitratos es alta con respecto del amonio, lo que nos indica la
presencia de oxigeno disuelto en el agua, donde el oxigeno disuelto el cual
oxida el amonio a nitratos. La concentración de carbono orgánico es baja.
Tabla 7. Parámetros fisicoquímicos de las muestras de agua en la Ciénega de Chapala.
Parámetros
sitio de muestreo
Ibarra
La palma
Maltaraña
pH
6.95
6.33
6.47
Conductividad Eléctrica
(µS)
685
466.33
388
Nitratos
(mgKg-1)
6522.8
692.1
13037.4
Amonio
(mgKg-1)
4.73
8.34
3.68
Fosforo Soluble
(mgKg-1)
6.38
21.10
16.95
Carbono Orgánico (%)
1.9
0.1
0.228
Metales.
En las figuras 8 y 9 se muestran las concentraciones de metas con mayor
proporción en las muestras de suelos en Ibarra, La Palma y Maltaraña. Se
aprecia que de los metales presentes en las muestras no rebasan los valores
de referencia establecidos en la NOM-147-SEMARNAT-2004. Para el caso
del Hierro con un intervalo de concentración de 13728.3 a
17023.08 mg/Kg en los tres puntos muestreados, se estableció un valor de
referencia reportado en la NOM-130-SSA1-1995, donde si se rebasa la él
valor de referencia que es de 15 mg/kg. Cabe resaltar que aunque el Hierro
sobrepasa este valor de referencia, no se puede considerar como
contaminación con certeza ya, que el Hierro es un micronutriente y su
concentración depende directamente de la constitución y naturaleza del
suelo.
Figura 8. Concentración de metales en muestras de suelo de la Ciénega de Chapala.
Metales en Suelo
300
250
200
Ibarra
150 La Palma
100
50
As Be Cd
Metal.
Cr Concentración de
Referencia
Co
ncnetr
ació
n m
g/K
g
Figura 9.Concentración de metales en muestras de suelo de la Ciénega de Chapala.
En las figuras 10 y 11 se muestran las concentraciones de metas con mayor
proporción en las muestras de sedimentos en Ibarra, La Palma y Maltaraña.
Se aprecia que de los metales presentes en las muestras no rebasan los
valores de referencia establecidos en la NOM-147-SEMARNAT-2004. Para el
caso del Hierro con un intervalo de concentración de 10353.95 a14925.87
mg/kg en los tres puntos muestreados, se estableció un valor de referencia
o límite máximo permisible reportado en la NOM-130-SSA1- 1995, donde
sí se rebasa el valor de referencia que es de 15 ppm. Cabe resaltar que
aunque el Hierro sobrepasa esta el valor de referencia, no se puede
considerar como contaminación con certeza ya que el Hierro es un
micronutriente y su concentración depende directamente de la constitución
y naturaleza del sedimento.
Metales en Suelo
20000
Ibarra 15000
10000 La Palma
Fe Mg Mn Ni Ag Ca Concentración de
Referencia
Metal
Co
ncen
tració
n m
g/K
g
Figura 10.Concentración de metales en muestras de sedimentos de la Ciénega de Chapala.
Figura 11.Concentración de metales en muestras de sedimentos de la Ciénega de Chapala.
En las figuras 12 y 13 se muestran las concentraciones de metas con mayor
proporción en las muestras de tallos y hojas del Lirio en Ibarra, La Palma y
Metales en sedimentos
50
Ibarra
La Palma
As Be Cd
Metal
Cr Concentracion de
Referencia*
Metales en sedimentos
Ibarra
15000
10000 La Palma
Ca Fe Mg Mn Ni Pb Ti Zn K Si Ba Na Ag
Metal
Concentracion de
Referencia*
Cocnetr
ació
n m
g/K
g
Con
ectr
ació
n m
g/kg
Maltaraña. El Cadmio, Cromo y Selenioen los tres sitios muestreados, con
intervalos de concentraciones de 2.94 a 3.1 mg/Kg, 4.75 a 6.25 mg/Kg y
3.61 a 4.82 mg/Kg respectivamente, rebasanlos límites máximos
permisiblesde 1 mg/Kg, 5 mg/Kg y 1 mg/Kgrespectivamente, establecidos
en la NOM-052-SEMARNAT-2005, lo cual para efectos de residuos sólidos,
si el lirio se extrae del cauce y se desecha como un residuo solido , se debe
considerar como un residuo peligroso ya que cumple con una característica
CRETIB, teniendo al Cadmio y al Selenio con concentraciones
aproximadamente 3 veces mayores al límite máximo permisible.Estos tres
metales son de mayor preocupación ya que se les asocia con problemas
a la salud y al medio ambiente por su toxicidad.
El Cobre, Zinc y el Hierro con intervalos de concentraciones de 7.21 a 9. 91
mg/Kg, 24.42 a 31.14 mg/Kg y 793.42 a 1010.78
mg/Kgrespectivamente,sobrepasan los límites máximos permisibles en los
tres sitios muestreados, de acuerdo con lo establecido en la NOM-130-
SSA1-1995 y representan un riesgo a la salud si se llegaran a ingerir.
Figura 12. Concentración de metales en muestras de Lirio (Tallos y Hojas) de la Ciénega de
Chapala.
Figura 13.Concentración de metales en muestras de Lirio (Tallos y Hojas) de la Ciénega de Chapala.
En las figuras 14 y 15 se muestran las concentraciones de metas con mayor
proporción en las muestras de las raíces del Lirio en Ibarra, La Palma y
Maltaraña. El Cadmio, Cromo y Plomo en los tres sitios muestreados, con
Metales en Lirio (Tallos y Hojas)
35
30
25
Ibarra
20
15
La Palma
10
Cd Cr Pb Ag
Concentracion de
Referencia*
Metal
Metales en Lirio (Tallos y Hojas)
Ibarra
La Palma
Ca Fe Mg Si Al Ba Concentracion de
Referencia* Metal
Co
ncetr
ació
n m
g/K
g
Co
ncen
tració
n m
g/K
g
intervalos de concentraciones de 3.11-3.15 mg/kg, 13.16 a 17.84 mg/Kg,
5.39 a 8.01 mg/Kg respectivamente, rebasan los límites máximos
permisibles de 1 mg/Kg, 5 mg/Kg y 5 mg/Kg respectivamente, establecidos
en la NOM-052-SEMARNAT-2005, teniendo al Cromo con una
concentración aproximadamente tres veces mayor que el limite permisible.
Estos tres metales son de mayor preocupación ya que se les asocia con
problemas a la salud y al medio ambiente por su toxicidad. Si a el lirio se le
extrae del cauce con el fin de limpiar el exceso de esta fauna nociva y se
disponer como residuo solido, se deberá considerar como un residuo
peligroso ya que cumple con una de las características CRETIB que es la
toxicidad de los metales antes mencionados que fueros adsorbidos en sus
tejidos celulares.
El Cobre, Zinc y el Hierro con intervalos de concentraciones de 15.15 a 20.84
mg/Kg, 39.83 a 64.97 mg/Kg y 3680.73 a 7131.01 mg/Kg respectivamente,
sobrepasan los límites máximos permisibles en los tres sitios muestreados,
de acuerdo con lo establecido en la NOM-130-SSA1- 1995 y representan un
riesgo a la salud si se llegaran a ingerir.
Figura 14.Concentración de metales en muestras de Lirio (Raíces) de la Ciénega de Chapala.
Figura 15.Concentración de metales en muestras de Lirio (Raíces) de la Ciénega de Chapala.
En las figuras 16 y 17 se muestran las concentraciones de metas con mayor
proporción en las muestras de agua en Ibarra, La Palma y Maltaraña. Los metales
Metales en Lirio (Raíces)
70
60
50
40
30
20
10
Ibarra
La Palma
As Cd Cr Cu Pb Se Ag Zn Concentracion de
Referencia* Metal
Metales en Lirio (Raíces)
10000
Ibarra
La Palma
Ca Mg Mn
Metal.
Ba Fe Concentracion de
Referencia*
Co
ncen
tració
n m
g/K
g
Co
ncetr
ació
n m
g/kg
como el Arsénico, Cadmio, y Plomo con concentraciones aproximadas de 0.2
mg/Kg, 0.19 mg/Kg y 0.18 mg/Kg respectivamente se encontraron cerca del
límite máximo permisible para metales establecido en la NOM-001-SEMARNAT-
1996.
Figura 16. Concentración de metales en muestras de Agua de la Ciénega de Chapala.
Figura 17.Concentración de metales en muestras de Agua de la Ciénega de Chapala.
Metales en Agua
Ibarra
La Palma
As Cd Cr Cu
Metal
Ni Pb Uso en riego agrícola
Metales en Agua.
80
Ibarra
60
40 La Palma
20
Ca Mg Zn
Metal.
Si Na Fe Uso en riego agrícola
Co
ncetr
ació
n m
g/L
Co
ncetr
ació
n m
g/L
Panorama general de los metales.
Con anterioridad se discutió acerca de los metales preponderados debido
a sus características toxicas como el Arsénico, Cadmio, Cromo, Plomo y
Selenio, ya que algunos de ellos rebasaron los límites máximos permisibles
establecidos en las normas NOM-147-SEMARNAT-2004, NOM-052-
SEMARNAT-2005 y NOM-001-SEMARNAT-1996.
En la tabla 8 se muestran los principales metales considerados como
pesados y sus efectos a la salud. A pesar de que los metales no rebasaron
los límites máximos permisibles de las normas ya mencionadas, se requiere
plantear una medida de mitigación, ya que cuando se realizo el muestreo,
hubo un periodo donde el tiempo presento condiciones de lluvia constante
durante varios días, acrecentando el cauce del rio y variando la cantidad
de agua presente en el suelo y en los demás elementos que componen
al ecosistema, trayendo consigo una probable dilución en la
concentración de los contaminantes tanto en el agua como en el suelo. Ya
que en la zona de estudio la mayor actividad económica es la agricultura,
donde los sembradíos son regados con las aguas de los ríos Lerma y
Duero, existe la posibilidad de que la población de la ciénega de chapa
este en contacto con estos contaminantes y con ello traer problemas a la
salud y también al medio ambiente.
Tabla 8.Efectos a la salud de metales pesados17.
Metal
Efectos a la salud.
As
Irritación del estomago.
Disminución del la producción
de glóbulos rojos y blancos.
Cambios en la piel.
Irritación en los pulmones
Cáncer en pulmones, piel,
hígado y linfa.
Daños en el corazón y cerebro.
Cd
Daño a los pulmones e hígado.
Diarreas, dolor de estómago y
vómitos severos
Fractura de huesos
Fallos en la reproducción y
posibilidad incluso de
infertilidad
Daño al sistema nervioso central
Daño al sistema inmune
Desordenes psicológicos
Posible daño en el ADN o
desarrollo de cáncer.
Cr
Erupciones cutáneas.
Malestar de estómago y úlceras.
Problemas respiratorios.
Debilitamiento del sistema
inmune.
Daño en los riñones e hígado.
Alteración del material genético.
Cáncer de pulmón.
Muerte.
Pb
Perturbación de la biosíntesis de
hemoglobina y anemia.
Incremento de la presión
sanguínea.
Daño a los riñones.
Abortos y abortos sutiles
Perturbación del sistema
nervioso.
Daño al cerebro.
Disminución de la fertilidad del
hombre a través del daño en el
esperma.
Disminución de las habilidades
de aprendizaje de los niños.
Perturbación en el
comportamiento de los niños,
como es agresión,
comportamiento impulsivo e
hipersensibilidad.
Se
Mareos, fatiga e irritación de las
membranas mucosas.
Retención de líquido en los
pulmones.
Bronquitis.
Hinchamiento de la piel.
Enrojecimiento en los ojos.
Líquido en los pulmones, mal
aliento, bronquitis, neumonía,
asma bronquítica, náuseas,
escalofríos, fiebre, dolor de
Los metales Pb, Cd, Cr y Se que rebasaron la concentración en las muestras
de lirio, nos indican el fenómeno de acumulación en el tejido celular.
Esto pude ser provechoso si se realizan estudios de bioacumulación en
dicha planta y poder determinar si es factible, coadyuvado con otras
técnicas, que el lirio se utilice para la fitoremediación (Fitosorción).
El Calcio, Hierro, Magnesio y Manganeso presentaron concentraciones muy
elevadas en las diferentes muestras de agua, suelo, sedimentos y lirio (Ver
Anexo 1), siendo en las muestras de agua, la matriz donde se encontró
menor cantidad de ellos.
El calcio en el ser humano es un componente esencial para la preservación
del esqueleto y dientes de los humanos. También asiste en funciones de
los nervios y musculares17.
La cantidad total de Ca en el suelo es variable.
suelos áridos y calcáreos: niveles muy altos.
suelos viejos de los trópicos: bajo nivel de Ca.
suelos arcillosos contienen más Ca que los suelos arenosos.
cabeza, dolor de garganta, y
agrandamiento del hígado
Debido a que el Calcio existe como un catión, este nutriente está gobernado
por los fenómenos del intercambio catiónico al igual que los otros
cationes, y se mantiene adherido como Ca++ intercambiable en la superficie
de los coloides cargados negativamente. Generalmente es el catión
dominante en el suelo, aun a valores de pH bajos.
El Calcio cumple diversas funciones en las plantas como, la estimulación
del crecimiento de raíces, forma parte de la pared celular ayuda a reducir los
nitratos en las plantas, ayuda a activar diversos sistemas enzimáticos.
El hierro el parte de la constitución de muchos organismo y lo podemos
encontrar en las plantas, en los vegetales, en los tejidos animales y en la
hemoglobina. En el suelo forma parte de los micronutrientes, estos son
requeridos en pequeñas cantidades por las plantas o animales, necesarios
para que los organismos completen su ciclo vital.
Puede provocar conjuntivitis, coriorretinitis, y retinitis si contacta con los
tejidos y permanece en ellos. La inhalación de concentraciones excesivas
de óxido de hierro puede incrementar el riesgo de desarrollar cáncer de
pulmón en trabajadores expuestos a carcinógenos pulmonares17.
El Magnesio es fundamental para varias funciones importantes en los
vegetales, como la intervención en la síntesis de xantofilas y carotenos,
activador de varias enzimas, particularmente aquellas involucradas en el
metabolismo de carbohidratos y proteínas, que contribuyen a la mantención
de una turgencia óptima de las células y participan en la
formación de carbohidratos en la planta. Uno de los papeles más
importantes del Magnesio se encuentra en el proceso de la fotosíntesis ya
que es un componente básico de la clorofila, la molécula que provee a las
plantas de su color verde.
En el suelo, el Magnesio está presente en tres formas:
1. Magnesio de la solución del suelo: Está en equilibrio con el Magnesio
intercambiable y está fácilmente disponible para las plantas.
2. Magnesio intercambiable: Es la fracción más importante para determinar
el Magnesio disponible. El Magnesio adsorbido electrostáticamente a las
partículas de arcilla y materia orgánica, dependiendo su liberación del efecto
que tiene la absorción de un Mg2+ en la solución del suelo, en el equilibrio
con la fracción intercambiable. Normalmente en equilibrio con el Mg de la
solución del suelo.
3. Magnesio no intercambiable: Mg como componente de los minerales
primarios en el suelo. El Mg está en la red de cristal la cual es la base
estructural directa de los silicatos del suelo. Como el proceso de
descomposición de los minerales en el suelo es muy lento, esta fracción de
Mg no está disponible para las plantas. En conclusión, tan solo las dos
primeras fracciones de Mg son disponibles para las plantas18.
El magnesio no ha sido testado, pero no es sospechoso de ser cancerígeno,
mutagénico o teratógeno. La exposición a los vapores de óxido de magnesio
producidos por los trabajos de combustión, soldadura o
fundición del metal pueden resultar en fiebres de vapores metálicos con
los siguientes síntomas temporales: fiebre, escalofríos, náuseas, vómitos y
dolores musculares. Estos se presentan normalmente de 4 a 12 horas
después de la exposición y duran hasta 48 horas. Los vapores de óxido de
magnesio son un subproducto de la combustión del magnesio17.
El manganeso en el suelo se halla principalmente como óxido, pero también
en forma de silicato o carbonato. A través de procesos de meteorización de
estos compuestos entran iones de Mn2+ a la solución del suelo. Estos iones
pueden ser adsorbidos/fijados después en las superficies positivas de los
cationes de intercambio. Además del contenido de minerales arcillosos del
suelo, en la retención del Mn son sobre todo importantes el valor del pH
y el potencial redox del suelo. Al decrecer el valor del pH y bajar el potencial
redox, aumenta la concentración de iones de Mn2+disponible para las
plantas en la solución del suelo19.
El Manganeso es un compuesto muy común que puede ser encontrado en
todas partes en la tierra. El manganeso es uno de los tres elementos trazas
tóxicos esenciales, lo cual significa que no es sólo necesario para la
supervivencia de los humanos, pero que es también tóxico cuando está
presente en elevadas concentraciones en los humanos17.
Los efectos del manganeso mayormente ocurren en el tracto respiratorio y
el cerebro. Los síntomas por envenenamiento con Manganeso son
alucinaciones, olvidos y daños en los nervios. El Manganeso puede causar
parkinson, embolia de los pulmones y bronquitis17.
Por lo anterior, tenemos que los metales descritos anteriormente, que
pueden causar un desequilibrio en la salud humana y en el ambiente son el
Hierro y el Manganeso, en caso de una ingesta accidental ya que se
encuentran en mayor proporción en los suelos y en los sedimentos. Cabe
resaltar que estas concentraciones pueden representar un daño al medio
ambienta, ya que en los sitios muestreados como se menciono
anteriormente, la actividad económica principal es la agricultura. Los
cultivos son regados con aguas procedentes del rio Lerma y Duero, lo que
puede traer consigo la biacumulación de los metales en las plantas, y estas
al ser ingeridas por los animales, pueden provocar daños a estos seres
vivos, alterando la cadena trófica del ecosistema y con el tiempo generando
un desequilibrio ecológico.
Simulación de la dispersión de los metales.
En la figura 18 se muestra el mapa de la simulación de la delimitación de la
subcuenca, pero, no representa la subcuenca de la ciénega de Chapala. Esta es la
subcuenca de Ibarra-Maltaraña, donde el rio Lerma y Duero confluyen en el
pueblo de Ibarra. No se considero a La palma debido a que este sito no se
encuentra dentro del cauce Lerma-Duero. Esta simulación se realizó con el fin de
determinar la pendiente del cauce.
Figura 18. Mapa de la simulación de la delimitación de la subcuenca de estudio.
En la figura 19 se muestra el valor de la pendiente que el software SWAT
cálculo. La pendiente máxima del cauce es 37.9 m y esta se utilizo para los
cálculos descritos en la metodología.
Figura 19. Valor de la pendiente del cauce del río Lerma-Duero.
El la figura 20 se observan los valores simulados para la determinación de la
razón de convección de masa del contaminante en las aguas del cauce
Lerma-Duero. Para el caso del Cadmio y el Cobre la diferencia de
concentración es 0, eso quiere decir que su concentración no fluctuó entre
los sitios muestreados de Ibarra y Maltaraña, y como resultado de 0 como
gradiente de concentración tenemos una razón de convección de masa de
contaminante iguala 0. El que muestra una mayo transferencia de
contaminante es el Zinc con un valor de la Razón de convección me masa
del contaminante de 0.412 mg/s, esto nos quiere decir que por ejemplo,
en una hora 1483.2 mg de Zinc se difundirán por convección a través del
flujo del cauce del rio Lerma-Duero. El arsénico con una razón de convección
de 0.059 mg/s, por ejemplo, en una hora 212.4 mg de Arsénico se
difundirán por convección a través del flujo del cauce del rio Lerma-Duero.
El Níquel y el Plomo con una razón de convección de 0.015 mg/s se
difundirán por convección, continuando con el ejemplo de en una hora, 54
mg a través del flujo del cauce del rio Lerma-Duero y el valor del Cromo es
muy pequeño ya que su gradiente de concentración el próximo a cero.
Es importante considerar no solo el trasporte por convección del
contaminante, sino que también el contaminante viajara por advección,
esto quiere decir que los contaminantes viajan a la misma velocidad que el
flujo del rio. Dicho lo anterior tenemos que los metales se transportaran
una velocidad de 0. 55 m/s.
Figura 20. Razón de la convección de masa del contaminante en el cauce del río Lerma-Duero.
Estimar estos valores muy es importante, ya que nos permiten plantear
medidas de acción en caso de algún incidente de contaminación mucho
más grande, y de esta forma saber cómo, cuanto y para donde se
dispersaran los contaminantes y cuanto tiempo tenemos para poder frenar
su avance.
PROPUESTA DE MITIGACIÓN.
Barreas reactivas permeables (BRP).
Las barreras reactivas permeables o PRB, según sus siglas en inglés, son
paredes que se construyen bajo la superficie del terreno para eliminar la
Convección de Masa de contaminante 0.500
0.400
0.300
0.200
0.100
0.000
As Cd Cr Cu Ni Zn
Metal
Co
nvecció
n d
e m
asa (m
g/s)
contaminación de las aguas subterráneas. Las paredes son permeables, lo
que significa que tiene pequeños orificios que dejan pasar el agua
subterránea a través de ellas. Los materiales reactivos de la pared atrapan
las sustancias químicas dañinas o las transforman en sustancias inofensivas.
Las aguas subterráneas salen limpias del otro lado de la pared.
Las PRB se construyen cavando una zanja larga y estrecha en el camino de
las aguas subterráneas contaminadas. La zanja se llena de material reactivo
capaz de eliminar las sustancias químicas dañinas. Entre los materiales
reactivos más corrientes que pueden emplearse están el hierro, la piedra
caliza y el carbono. Los materiales reactivos se mezclan con arena para
facilitar que el agua fluya a través de la pared, en lugar de alrededor de
ella. En algunos sitios, la pared es parte de un embudo que dirige las aguas
subterráneas contaminadas hacia la parte reactiva de la pared. La zanja o el
embudo relleno se cubren con tierra por lo que normalmente no resulta
visible en la superficie. El material que se emplea para rellenar la zanja
depende del tipo de sustancia química dañina que se encuentre en las
aguas subterráneas. Diferentes materiales eliminan la contaminación
empleando distintos métodos de las maneras siguientes:
Atrapando o sorbiendo las sustancias químicas en su superficie. Por
ejemplo, el carbono tiene una superficie a la que se sorben las
sustancias químicas cuando las aguas subterráneas lo atraviesan.
Precipitando las sustancias químicas disueltas en el agua. Eso
significa que las sustancias químicas salen del agua y se depositan
como sólidos que quedan atrapados en la pared. Por ejemplo, la
piedra caliza hace que los metales disueltos se precipiten.
Transformando las sustancias químicas dañinas en inofensivas. Por
ejemplo, el hierro puede transformar algunos tipos de solventes en
sustancias químicas inofensivas.
Estimulando a los pequeños organismos o microbios en el suelo a
que se coman las sustancias químicas. Por ejemplo, los nutrientes y
el oxígeno en las PRB contribuyen a que los microbios crezcan y
coman más sustancias químicas. Cuando los microbios digieren
totalmente las sustancias químicas, las pueden transformar en agua
y en gases inofensivos como el dióxido de carbono o anhidrido
carbónico20.
El objetivo en el diseño de un sistema de barrera es la completa captura de
la pluma de contaminante migratoria con una cantidad mínima de material
reactivo. Para ello existen dos configuraciones básicas de diseño: la BRP de
zanja continua (Figura 21) y el sistema de compuerta y pantalla (Figura 22).
La selección de la configuración apropiada depende del tamaño de la pluma,
accesibilidad, y características del flujo subterráneo. Ambas configuraciones
han sido utilizadas en barreras de 300 metros de ancho, pero requieren
excavaciones, por lo cual su aplicación está limitada a profundidades entre
los 15 y los 20 m. El sistema de compuerta y pantalla utiliza barreras
impermeables clásicas, dispuestas como un embudo, para dirigir la pluma
hacia la “compuerta” constituida por la barrera reactiva
permeable. Este sistema altera más el patrón de escurrimiento del agua
subterránea que el sistema de barrera continua. En cualquiera de los dos
sistemas, la permeabilidad de la zona reactiva debe ser igual o superior a la
permeabilidad del acuífero para evitar desvíos del agua subterránea
alrededor de la barrera reactiva21.
Figura 21. Barrera reactiva permeable en zanja continua.
Figura 22. Barrera reactiva permeable de pantalla y compuerta.
Las barreras reactivas permeables son particularmente atractivas para la
descontaminación de aguas subterráneas porque conservan la energía y el
agua y tienen el potencial de ser más económicas que los métodos
convencionales de limpieza debido a los bajos costos de operación y
mantenimiento. Una ventaja adicional es que el medio reactivo puede ser
utilizado in-situ, eliminando así la necesidad de grandes equipos de
operación y equipamientos de superficie.
Los principales procesos que gobiernan la inmovilización y transformación
de contaminantes en barreras reactivas incluyen sorción y precipitación,
reacción química y/o reacciones biogénicas21.
Esta técnica también se puede aplicar a corrientes de aguas superficiales
cono es el casi del cauce Lerma-Duero, pero sin el costo de excavación.
Esta técnica se acopla bien al sistema estudiado ya que la velocidad del
cauce es baja y permitirá un tiempo de contacto mayo del contaminante
con el agente tratante en la BRP.
Tabla 9. Algunos contaminantes y agentes tratantes para la técnicas de BRP.
Contaminantes a tratar
Agentes tratantes
Halocarbones (CFC's)y metales reducibles
Hierro metálico
granulado
Halocarbones y metales reducibles
Metales reducidos
Halocarbones
Pares de metales
Metales (Cr, Ni, Pb, Cu, Mn, U, As, Se, V...), aguas
ácidas
Calizas
Metales, compuestos orgánicos
(tetracloroeteno, tricloroeteno, cloruro de vinilo)
Materiales
adsorbentes (carbón
activo)
Metales reducibles y compuestos orgánicos
Agentes reductores
Hidrocarburos del petróleo (BTX)
Aceptores biológicos
de electrones
CONCLUSIONES.
En los valores obtenidos in situ de las propiedades fisicoquímicas del
agua, se determino que el pH es ligeramente alcalino y una
concentración alta de cloro residual, lo que nos puede indicar que
existe una contaminación por descargas de aguas residuales
domesticas, ya que este es uno de los principales agentes
desinfectantes que se usan en el hogar.
Se determino que la fracción granulométrica predominante tanto de
suelos como de sedimentos fue la fracción de limón, seguida de las
arcillas y con menor proporción las arenas. Esto nos indico que el
suelo tiene una permeabilidad media aproximadamente de 1*10-8.
Con base en los resultados obtenidos de las propiedades
fisicoquímicas del suelo, se determinó de acuerdo con la NOM-021-
SEMARNAT-1996 que el suelo es medianamente alcalino en La palma
e Ibarra, y en Maltaraña presenta un pH moderadamente acido. Se
observó una concentración baja de sales de Nitrógeno, una
Conductividad Eléctrica baja, una concentración alta de Fosforo
soluble. El carbono orgánico presentó un contenido alto, y para la
Capacidad de intercambio cationico se obtuvo un valor muy alto y
que nos indica que el tipo de arcilla presente en el suelo es Cloritas.
Con base en los resultados obtenidos de las propiedades
fisicoquímicas de los sedimentos, se determinó de acuerdo con la
NOM-021-SEMARNAT-1996 que los sedimentos son medianamente
alcalinos en Maltaraña e Ibarra, y en La palma se presentó un pH
moderadamente ácido. Se observa una concentración baja de sales de
Nitrógeno, una Conductividad Eléctrica baja y una concentración muy
alta de Fosforo soluble. El carbono orgánico presenta un contenido
muy alto.
En las muestras de agua analizadas, se presento un pH ligeramente
ácido y una concentración alta de nitratos en contra parte con el
amonio, lo que nos indica la presencia de oxigeno disuelto, que
oxida el amonio a nitrato.
Con base en los resultados obtenidos de los análisis para determinar
metales en las muestras, se observo que solo en las muestras de lirio
se sobrepasó los límites máximos permisibles de la NOM-052-
SEMARNAT-2005 que se establecieron como valores de referencia
para el estudio. Se observo que si los lirios son dispuestos como
residuos sólidos, estos tendrán que ser manejados como residuos
peligrosos como lo establece la norma antes mencionada.
Se observo que el Arsénico y el Cadmio en los tres puntos
muestreados, están en el límite de la -001-SEMARNAT-1996
Los metales en suelo, sedimentos y agua, no rebasaron los límites
máximos permisibles usados como valores de referencia para este
estudio de acuerdo con la NOM-001-SEMARNAT-1996 y NOM-130-
SSA1-1995.
Se propuso una técnica de mitigación para los metales, debido a que
existe presencia de metales pesados con características de toxicidad,
como los son: el Arsénico, Cadmio, Plomo, Cromo y Selenio.
Los metales como el Calcio, Magnesio, Manganeso Y Fierro
presentaron las concentraciones más elevadas de los 28 metales
analizados, pero se observo que solo el Manganeso y el Hierro
presenta riesgos para la salud, pero es difícil precisar contaminación
por estos, ya que todos los mencionados en este punto son
constituyentes tanto del suelo, como de las plantas y los seres
humanos. En el caso de su concentración en suelos y sedimentos,
estos pueden ser constituyentes originales de las matrices
mencionadas y su concentración depende directamente de la
conformación del suelo.
Por medio de la simulación de la Subcuenca, se determinó la
pendiente del cauce del Lerma-Duero, y con ello se simuló la
transferencia de masa por convección de los metales en el agua por
medio de la expresión matemática de convección de masa.
Se observo como resultado de la simulación que el Zinc y el Arsénico,
presentan una mayor transferencia de masa en el agua, lo cual nos
puede servir como un valor para determinar la velocidad a la que
viajaran estos contaminantes.
Se propuso una técnica de remediación que son las Barrearas
Reactivas Permeables, por sus bajos costos y su fácil operación.
PERSPECTIVAS A FUTURO
Para la continuación de este proyecto, que es parte de un mega proyecto
para sanear la cuenca del Lerma-Chapala se pude implementar diversos
estudios que integrados con este y otros más ya realizados, complementen
un sistema de técnicas de mitigación de la contaminación y el manejo de
los recursos naturales del la cuenca.
Otros estudios importantes podrían ser:
• Muestreo de más puntos tanto para agua y suelo, para determinar así
la movilidad de los contaminantes en toda la cuenca.
• Analizar la bioacumulación de metales en otras especies vegetales
como el Sorgo, que es uno de los principales vegetales sembrados en
la subcuenca de la ciénega de Chapala.
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situ_000.pdf
21. Norma Oficial Mexicana NOM-130-SSA1-1995 Bienes y servicios.
Alimentos envasados en recipientes de cierre hermético y sometido a
tratamiento térmico. Disposiciones y especificaciones sanitarias.
22. Norma Oficial Mexicana NOM-052-SEMARNAT-2005, Que establece
las características, el procedimiento de identificación, clasificación y
los listados de los residuos peligrosos.
23. Oficial Mexicana NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004, Que establece
criterios para determinar las concentraciones de remediación de
suelos contaminados por arsénico, bario, berilio, cadmio, cromo
hexavalente, mercurio, níquel, plata, plomo, selenio, talio y/o vanadio.
24. Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996 Establece los
límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de
aguas residuales en aguas y bienes nacionales.
25. Norma Oficial Mexicana NOM-021-RECNAT-2000. Establece las
especificaciones de fertilidad, salinidad y clasificación de suelos.
Estudios, muestreo y análisis.
26. Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994. Salud Ambiental.
Agua para uso y consumo humano. Límites permisibles de calidad y
tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización.
ANEXO 1. Concentración de metales determinados.
Tabla 10. Concentración de metales en muestras de Suelos de de la Ciénega de Chapala.
Concentración
(�� �����/�� �����. )
Metal
Ibarra
La Palma
Maltaraña
Concentración de
Referencia*.
As
2.47
4.28
2.56
22
Be
2.88
4.08
3.94
150
Ca
5284.34
11693.42
5213.16
Cd
3.09
3.19
3.09
37
Co
12.94
9.00
12.83
Cr
25.35
21.95
25.34
280
Cu
16.54
15.53
29.45
Fe
17023.08
13328.30
16302.50
Li
26.92
35.86
28.75
Mg
3308.23
5039.26
3635.34
Mn
446.13
262.93
441.72
Mo
4.83
5.43
5.08
Ni
16.00
14.89
17.49
1600
Pb
10.93
5.99
10.51
400
Sb
5.91
3.87
5.13
Se
<LD
<LD
<LD
390
Sr
<LD
<LD
<LD
Ti
702.70
282.53
436.50
Tl
<LD
0.08
<LD
5.2
V
39.19
49.30
43.90
78
Zn
53.88
36.61
80.33
K
1182.40
<LD
166.00
Si
223.26
211.21
231.09
Al
<LD
<LD
<LD
B
<LD
<LD
<LD
Ba
169.67
147.32
172.34
5400
Na
881.77
546.83
1268.79
Ag
1.99
1.99
1.95
390
*Límite Máximo permisible establecido en la NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004
(uso agrícola/residencial/comercial). <LD: Valor menor al límite de detección
Tabla 11.Concentración de metales en muestras Sedimentos de la Ciénega de Chapala.
Concentración
(�� �����/�� �����. )
Metal
Ibarra
La Palma
Maltaraña
Concentración de
Referencia*.
As
2.82
7.50
2.56
22
Be
3.05
3.41
2.57
150
Ca
4443.06
6789.02
3160.95
Cd
3.08
3.23
2.26
37
Co
14.21
9.06
8.24
Cr
21.99
19.43
16.59
280
Cu
14.55
13.65
14.48
Fe
14952.87
11636.98
10353.95
Li
23.71
33.72
19.22
Mg
3079.34
3514.95
2331.47
Mn
614.60
176.08
194.83
Mo
4.91
9.87
3.78
Ni
15.88
12.37
10.23
1600
Pb
9.69
6.73
6.42
400
Sb
5.26
4.62
3.58
Se
<LD
0.08
<LD
390
Sr
6.16
<LD
<LD
Ti
619.92
427.00
357.15
Tl
<LD
<LD
<LD
5.2
V
39.04
59.81
30.26
78
Zn
43.45
39.72
38.28
K
1063.73
452.94
<LD
Si
228.31
206.57
166.913831
Al
<LD
<LD
<LD
B
<LD
<LD
<LD
Ba
210.20
83.19
117.30
5400
Na
906.93
200.18
852.78
Ag
1.98
2.01
1.49
390
*Límite Máximo permisible establecido en la NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004
(uso agrícola/residencial/comercial). <LD: Valor menor al límite de detección
Tabla 12.Concentración de metales en muestras de Lirio (Hojas y tallos) de la Ciénega de Chapala.
Concentración
(�������/�������. )
Metal
Ibarra
La Palma
Maltaraña
Concentración de
Referencia*
As
2.35
3.34
3.68
5
Be
3.64
3.52
3.70
Ca
13204.10
10654.51
11218.80
Cd
3.01
2.94
3.01
1
Co
3.48
3.77
3.70
Cr
6.52
4.75
5.45
5
Cu
9.91
7.21
7.75
Fe
1010.78
793.42
1178.43
Li
2.06
1.73
2.19
Mg
4290.22
4786.27
3975.15
Mn
197.76
342.71
177.05
Mo
6.65
6.86
6.74
Ni
7.67
6.55
5.51
Pb
3.35
2.80
2.99
5
Sb
3.51
3.35
3.16
Se
4.82
3.61
4.49
1
Sr
<LD
<LD
<LD
Ti
26.42
21.41
27.06
Tl
2.44
1.68
2.04
V
3.18
3.12
5.53
Zn
31.14
28.31
24.42
K
<LD
<LD
<LD
Si
232.07
223.13
251.96
Al
2057.93
1547.71
2552.99
B
21.87
26.27
18.38
Ba
68.15
58.03
60.06
100
Na
<LD
<LD
<LD
Ag
2.20
2.11
2.19
5
<LD: Valor menor al límite de detección *Límite Máximo permisible establecido en
la NOM-052-SEMARNAT-2005
Tabla 13. Concentración de metales en muestras de Lirio (Raíces) de la Ciénega de Chapala.
Concentración
(�� �����/�� �����. )
Metal
Ibarra
La Palma
Maltaraña
Concentración de
Referencia*
As
4.64
4.44
2.02
5
Be
3.78
3.96
4.00
Ca
9178.19
9463.68
8351.90
Cd
3.18
3.11
3.15
1
Co
5.85
9.76
7.52
Cr
13.46
13.16
17.84
5
Cu
20.14
15.15
20.87
Fe
3680.73
7131.01
6745.97
Li
6.26
11.65
11.26
Mg
4834.79
4688.23
4798.01
Mn
357.01
535.00
484.22
Mo
6.82
7.67
6.82
Ni
10.98
12.94
13.84
Pb
8.01
5.39
5.86
5
Sb
2.88
3.76
3.61
Se
2.93
0.57
0.82
1
Sr
<LD.
<LD
<LD
Ti
57.57
92.42
88.61
Tl
1.68
0.47
0.87
V
18.67
44.44
24.37
Zn
48.58
39.83
64.97
K
<LD
<LD
<LD
Si
221.87
210.31
207.77
Al
7562.56
<LD
<LD
B
9.82
4.55
<LD
Ba
78.62
94.41
99.27
100
Na
<LD
<LD
<LD
Ag
2.10
2.06
2.09
5
<LD: Valor menor al límite de detección *Límite Máximo permisible establecido en
la NOM-052-SEMARNAT-2005
Tabla 14. Concentración de metales en muestras de Agua de la Ciénega de Chapala.
Concentración
(�������/�. )
Concentración de Referencia*
Metal
Ibarra
La
Palma
Maltaraña
uso en riego
agricola
proteccion
de vida
acuatica
As
0.16
0.20
0.19
0.4
0.2
Be
0.23
0.22
0.22
Ca
55.30
63.47
71.60
Cd
0.18
0.19
0.19
0.4
0.2
Co
0.18
0.17
0.18
Cr
0.24
0.21
0.27
1
1
Cu
0.25
0.21
0.25
4
6
Fe
4.07
3.50
9.54
Li
0.02
0.03
0.05
Mg
16.54
23.59
19.57
Mn
0.37
0.51
0.44
Mo
0.33
0.32
0.34
Ni
0.20
0.19
0.21
2
4
Pb
0.17
0.18
0.18
0.5
0.4
Sb
0.17
0.19
0.15
Se
0.33
0.22
0.28
Sr
0.44
0.59
0.54
Ti
0.42
0.57
0.71
Tl
0.12
0.07
0.10
V
0.21
0.20
0.22
Zn
0.60
0.49
0.87
10
20
K
10.48
14.00
13.51
Si
11.44
12.32
15.19
Al
8.40
7.36
23.02
B
0.44
0.61
0.59
Ba
4.01
2.84
<LD
Na
71.12
0
29.42
Ag
0.14
0.14
0.14
<LD: Valor menor al límite de detección *Límite Máximo permisible establecido en
la NOM-001-SEMARNAT-1996
