CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
5.1 GENERAL CONCLUSIONS
Para el muestreo, se aprovecharon los cortes en la carretera, deslaves naturales, así como los cortes en los arroyos (Llorca, 2004). Se practicaron muestreos superficiales en canal de 20 cm. de ancho, por 5 cm. de profundidad y longitud variable de 0.10 a 3.0 m promediando 1.0 Kg., de peso, los cortes y deslaves sirvieron para dar una idea de los perfiles presentes en estos suelos. Las muestras en los suelos de cultivo, se tomaron cercanas a árboles y arbustos, también se procuró que las zonas de recolección no estuvieran demasiado húmedas ya que de ser así, el manejo se vuelve complicado y es necesario secar primero la muestra antes de colocarla en las bolsas (Rodriguez, 2002). Como referencia de suelo natural, se considera la muestra de la zona industrial (zona B en la Figura 4.3), debido a que en esta área, no se realizó ningún tipo de actividad relacionada con la minería, ni se utilizó como área de desechos
Se observaron anomalías de color en terrenos principalmente de cultivo, en los cuales, se realizaron muestreos superficiales en un área de 5 m2 con una toma de muestras puntuales a cada 0.5 m de distancia. En terrenos adyacentes se tomó un área de 10 x 10 m, tomando muestras puntuales a cada metro de distancia. La cantidad de muestra colectada fue de 2 kg por sitio.
En la toma de muestras se utilizaron, pico, pala, bolsas de plástico, y frascos de vidrio para contener y preservar las muestras. Además, se utilizó un termómetro para tomar la temperatura del suelo al momento del muestreo. Los cuidados que se procuraron para la toma de muestras fueron básicamente, que éstos no llevaran exceso de materia orgánica tal como ramas, hojas, animales, etc.,que pudieran interferir en los análisis; los días de muestreo fueron nublados con atmósfera húmeda y ligera llovizna.
Este muestreo tiene un carácter general, el objetivo es detectar contenidos anómalos con potencial tóxico para la población del municipio, para lo cual se realizaran los análisis de concentración mediante absorción atómica, y que en un momento dado servirán para un muestreo sistemático y ordenado.
4.2.2.2 Agua
Para la muestra de análisis, se consideró el procedimiento de la NMX-AA-003-1980 en relación al muestreo de agua superficial. Se colectaron en frascos de vidrio, con un muestreador manual de mango largo, de forma que las muestras se tomaran lo mas alejado de la orilla, a una profundidad aproximada de 20 cm debajo de la superficie del cuerpo de agua, procurando siempre que ésta fuera lo más homogénea posible. No se agregó ningún tipo de ácido para preservar las muestras para no cambiar sus condiciones químicas, se utilizó una hielera con gel congelado hasta su traslado al laboratorio en donde se pusieron a una temperatura de 4°C hasta su análisis.
Los puntos de muestreo del agua fueron los siguientes: 1)Cortina de la presa “El Mortero”
2)Punto de encuentro (mortero y arroyo de agua residual) 3)Arroyo cercano a depósito de jal de cianuración
4)Entrada de la laguna de estabilización
5)Descarga de la planta de estabilización a la presa “El Mortero” 6)Presa (PTAR)
7)Arroyo de agua residual, a un costado del estadio “La Cabecilla” 8)Presa Brockman
4.2.2.3. Lirio acuático
Las muestras de lirio acuático fueron colectadas en la presa el Mortero por ser este el cuerpo de agua que presenta una concentración mayor de esta especie. Sin embargo, cabe mencionar que en los cuerpos aledaños a esta presa ya se ha extendido la presencia de esta planta acuática.
La colección se realizó en 4 diferentes puntos aleatorios alrededor de la presa, procurando tener con esto un panorama general de su capacidad de absorción de metales y sustancias presentes en el agua residual que llega a este cuerpo de agua. Por el tamaño del cuerpo de agua, no fue posible tomar una muestra de la parte central para análisis.
Los cuidados que se tomaron en cuenta para el muestreo, fueron: tomar ejemplares completos de la planta, dejando escurrir para eliminar el exceso de líquido, y tomar nota de la ubicación de los sitios de forma tal que los análisis den un panorama lo mas cercano posible a la representatividad de la concentración de los metales pesados en esta planta.
4.3 ANÁLISIS QUÍMICO
El análisis de las muestras se realizó en el laboratorio del Centro de Investigación en Calidad Ambiental (CICA), del Tecnológico de Monterrey Campus Estado de México; El análisis químico se realizó a muestras de suelo, agua residual y lirio acuático, Las pruebas realizadas se muestran en la Tabla 4.1
Tabla 4.1 Pruebas de análisis realizadas en laboratorio
Prueba
Elemento
pH
Conductividad % Humedad Metales A.A.
Ni trógeno Materi a orgáni ca Tamizado Microscopía electrónica Suelo
●
●
●
●
●
●
Agua residual●
●
●
Lirio acuático●
●
●
●
●
Residuos (jales)●
●
La determinación de metales pesados mediante espectroscopia de Absorción Atómica comprendió a los siguientes elementos: Cu, As, Zn, Pb, Hg, Cd, Se, por ser algunos de estos representativos de la mineralogía del depósito mineral de oro (COREMI, 1976). Se realizó una descripción de los suelos, de acuerdo a la metodología de Porta (2003), en donde se incluyeron los siguientes aspectos:
• Color • Porosidad • Estructura • Raíces • Consistencia • Textura
• Contenido en carbonatos (cualitativa, reacción con HCl)
• Materia orgánica (cualitativa, reacción con H2O2)
4.3.1 TAMIZADO
Salvo para los análisis o trabajos experimentales que requieran que el suelo no pierda humedad, las muestras alteradas se desecan al aire o a temperatura inferior a 40°C, se trituran para romper agregados y se pasan a través de un tamiz de 2 mm de paso de luz. A la fracción que pasa a través del tamiz de 2 mm de luz, se le denomina tierra fina y es la que
se analiza en el laboratorio. La fracción que queda sobre el tamiz está formada por los elementos gruesos (Llorca, 2004).
Esta prueba se aplicó a las muestras de suelo que, posteriormente se enviaron a digestión al Laboratorio del Instituto de Ingeniería de la Universidad Autónoma de México (UNAM) para determinación de metales pesados, así como a las muestras de jales. El procedimiento fue el siguiente:
Las muestras de suelo, se pusieron a secar a temperatura ambiente para eliminar la humedad de forma homogénea en toda la muestra, posteriormente se pasaron por tamices de aberturas de 1.0 mm, 0.500 mm y 0.250 mm para obtener un tamaño fino de partícula fácilmente manejable; así como para eliminar los elementos gruesos, tales como ramas, raíces y pequeños fragmentos de roca, que posteriormente pudieran causar interferencias en los análisis.
Las muestras de jales se pasaron por tamices de 1 mm, 0.500 mm, 0.250 mm, 0.063 mm y 0.74 mm; de este tamizado se pudo observar que el tamaño de la partícula es fino, lo cual, es de interés en cuanto a la salud, puesto que por el tamaño de partícula, son fácilmente levantados por el viento y entrar en contacto con las vías respiratorias.
4.3.2 pH
Los valores de pH dan una indicación de la presencia de carbonatos de calcio y/o sodio en el suelo; por ejemplo, en suelos con pH ligeramente mayor que 7 es probable la presencia de CaCO3, con pH de 7.5-8.5 el porcentaje de este será mayor.
La determinación del pH del suelo se realizó mediante el procedimiento de pH en relación suelo: agua de 1:1 (p:v). (Rodriguez, 2002). Se pesaron 20 g de suelo en un vaso de precipitados de 50 ml y se agregaron 20 ml de agua medidos con probeta. Se agitaron intermitentemente durante 10 minutos y se determinó el pH con un potenciómetro, Marca Conductronic, Modelo PC18.
El pH del agua, se tomó directamente sin ningún tratamiento del líquido muestreado, con el conductímetro arriba mencionado. En este caso, la lectura del pH indica el grado de acidez o alcalinidad que tiene el agua residual de la población, y su posible influencia en los suelos de cultivo, ya que se riegan con el agua residual clarificada de la presa El Mortero.
4.3.3 CONDUCTIVIDAD
La conductividad del agua, se midió como un indicativo de la concentración de solutos en el agua, que en este proyecto se presupone son los metales pesados. La conductividad también fue determinada con el conductímetro Marca Conductronic, Modelo PC18.
4.3.4 HUMEDAD
Esta prueba se realizó por el método Gravimétrico (Rodríguez, 2002), en el cual, el cálculo de los resultados de los análisis de suelo se hace sobre la base de suelo secado al horno a 105°C durante 36 h.
El interés de esta determinación, viene dado por la importancia que tiene la humedad en la disponibilidad de agua para las plantas, árboles y cultivos de la región, es decir, la capacidad de retención del vital líquido, fundamental en los fenómenos de transferencia de elementos y nutrientes en el suelo.
4.3.5 ELEMENTOS METÁLICOS
La determinación se llevó a cabo mediante espectrofotometría de absorción atómica, se realizaron curvas de calibración por cada elemento de acuerdo a las recomendaciones de concentración del manual de operación del aparato para detección, estas curvas se muestran en la Tabla 4.2.
Tabla 4.2 Curvas de calibración para determinación de metales con Espectrofotómetro de Absorción Atómica Elemento Mercurio (Hg) Cadmio (Cd) Zinc (Zn) Plomo (Pb) Selenio (Se) Arsénico (As) Cobre (Cu) 35 0.5 2.0 2.5 25 10 0.5 70 1.0 4.0 5.0 50 20 1.0 140 1.5 8.0 10.0 100 40 2.0 Concentración (mg /L) 2.0
El equipo que se utilizó para esta determinación en todas las muestras fue un Espectrofotómetro de Absorción Atómica, Marca Varian, Modelo SpectrAA-220, que se encuentra en el laboratorio del CICA.
Muestras de suelo:
• De las muestras tamizadas, se seleccionó la muestra que pasó la malla de 0.250 mm, para someterla a digestión.
• Las muestras se enviaron al Instituto de Ingeniería de la UNAM para su digestión, ésta se efectuó por el método OS-14CEM en horno de microondas. La digestión de muestras se realizó con 0.5 g, se filtraron y se aforaron a 50 ml.
• Las muestras líquidas (digeridas) fueron transportadas del Instituto de Ingeniería de la UNAM, al TEC CEM, y almacenadas a una temperatura de 4°C para su preservación.
Muestras de lirio acuático:
• De las muestras de lirio colectadas se seleccionaron aleatoriamente algunas de ellas y se procedió a su minimización mediante corte, tomando muestras de diferentes partes de la planta, es decir, de las raíces, del tallo y de la hoja; se realizó de esta forma para homogenizar la muestra que se destinaría a digestión para su análisis mediante absorción atómica.
• Posteriormente, fueron puestas a secar en una estufa marca Felisa Modelo 241, a una temperatura de 100°C, por 4 días, para eliminación completa de la humedad.
• Una vez seca la muestra, se procedió a su molienda, utilizando un mortero de porcelana, para evitar la contaminación con algún material de tipo metálico. Se envasó y se envió a digestión al laboratorio del Instituto de Ingeniería de la UNAM mediante el método anteriormente descrito.
Muestras de agua:
Las muestras colectadas, se almacenaron hasta su análisis a una temperatura de 4°C, se realizó una digestión para su posterior análisis mediante espectroscopia de absorción atómica. La digestión se realizó mediante el método 3030 E (APHA, 1992). “Digestión por ácido nítrico”, de los métodos normalizados para análisis de agua potable y residual. Esta digestión se realizó en el laboratorio del CICA del TEC de Monterrey CEM
Posteriormente para su análisis en el equipo de absorción atómica, se prepararon los estándares para la curva de calibración, arriba mencionados; los metales analizados en agua, fueron los mismos que se analizaron en suelo.
En la Figura 4.5, se muestra el equipo de absorción atómica empleado para el análisis de metales pesados.
Fig. 4.5 Espectrofotómetro de Absorción Atómica Modelo SpectrAA-220 (original en color)
4.3.6 MATERIA ORGÁNICA
De forma cualitativa se realizó una prueba de materia orgánica para suelo, utilizando una reacción con solución concentrada de Peróxido de Hidrógeno (Anderson, 1989), En la prueba se puede observar la reacción de la muestra de suelo con el peróxido, siendo esta un indicativo de la materia orgánica presente, es decir, a mayor efervescencia de la muestra con la sustancia, indica una mayor presencia de materia orgánica.
Esta prueba es importante para el estudio, puesto que el contenido de materia orgánica del suelo es un buen indicador de su fertilidad, principalmente de su capacidad potencial para proporcionar nutrimentos como nitrógeno, fósforo, azufre, etc., a los cultivos (Rodriguez, 2002). Además, este contenido indica la capacidad relativa del suelo para retener nutrientes contra pérdidas por lixiviación, la estabilidad de su estructura y susceptibilidad a la erosión, el movimiento del agua y la aireación. El contenido de materia orgánica de los suelos está en función, entre otros factores, del clima, la vegetación original del suelo, los cultivos, del drenaje y del manejo.
4.3.7 NITRÓGENO
La mayor parte del nitrógeno se encuentra en los suelos en forma orgánica. Por lo general se presentan cantidades relativamente pequeñas en forma de compuestos de amonio y nitratos, que son las formas asimilables. El método Kjeldahl incluye las formas orgánicas y amónicas (Rodriguez, 2002). La determinación de nitrógenos se realizó en la Unidad Móvil de Análisis de Aguas de la Dirección Ejecutiva de Medio Ambiente del Instituto Mexicano del Petróleo, siguiendo la metodología de la norma NMX-AA-026-SCFI-2001 Análisis de Agua determinación de Nitrógeno Total Kjeldahl en aguas naturales, residuales y residuales tratadas - Método de Prueba.
La preparación de la muestra, se realizó de la siguiente forma:
• Se pesaron 10 g de la muestra tamizada en un vaso de precipitados
• Posteriormente se agregaron 50 ml de agua para su manejo en estado líquido
• La muestra líquida se transfirió a un tubo de digestión, para su procesamiento 4.3.7.1 Nitrógeno amoniacal.
Se realizó con una unidad de Destilación Marca: BÜCHI, Modelo: B-339, en la cual se colocó el tubo de digestión con la muestra previamente acondicionada con los reactivos (solución amortiguadora de boratos e hidróxido de sodio).
El equipo automáticamente realizó el proceso de digestión, del cual se obtuvo un destilado cristalino al cual se agregaron unas gotas de la mezcla de indicadores (rojo de metilo – azul de metileno), obteniendo una coloración verde esmeralda, se tomaron 50 ml del destilado, el cual se tituló con H2SO4 0.02N, observando el punto final de la titulación cuando el
líquido cambió de un color verde esmeralda a morado. 4.3.7.2 Nitrógeno orgánico
La muestra restante del paso anterior, se acondicionó nuevamente agregando una solución de digestión, posteriormente se colocó en un Sistema de Digestión Marca BÜCHI Modelo K-437, a una temperatura de 350°C por un periodo de 2 hrs., para garantizar la completa digestión de la muestra. Transcurrido este tiempo, la muestra se enfrió y se agregaron 50 ml de agua más 50 ml de una solución de hidróxido - tiosulfato de Sodio.
El tubo se conectó nuevamente a la unidad de destilación, para obtener el destilado cristalino, se agregó nuevamente la mezcla de indicadores, nuevamente se tomaron 50 ml del destilado y se titularon hasta obtener el vire de color verde a morado. El nitrógeno total, se obtiene de la sumatoria de los dos resultados anteriores. Los equipos utilizados se muestran en las Figuras 4.6 y 4.738.
Fig. 4.6 Unidad de destilación B-355 Fig.4.7 Sistema de Digestión K-437
4.3.8 MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA
Derivado de la prueba del tamizado de las muestras de jales, surgió el interés de saber el tamaño de las partículas que los conforman, puesto que estas se encuentran en contacto directo con la población, así como por las actividades deportivas que se desarrollan en el Estadio de fútbol de “La Cabecilla” y el depósito de los jales, en donde el contacto es prácticamente directo con la población infantil del municipio. Esta prueba se realizó en el laboratorio de materiales del Tecnológico de Monterrey Campus Estado de México, con un microscopio electrónico de barrido Marca JEOL Modelo 7582 de Oxford Instruments.
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
5.1 SUELO Y JALES
El objetivo de estos análisis, es conocer el medio en donde se desarrolla la vegetación, plantas y cultivos de la zona circundante a la cabecera municipal del municipio, así como obtener información sobre algunas características edafológicas de la misma.
El total de muestras de suelo colectadas fueron 14, entre las que se encuentran muestras de suelo natural y suelo mezclado con jales. La identificación de las muestras para su tipificación en los resultados se muestra en la Tabla 5.1:
Tabla 5.1 Identificación de muestras de suelo.
Clave Identificación Descripción
MH-1 (JS) Jal superficie Suelo vegetal sobre jales
MH-2 (J30) Jal 30cm Suelo en jales a 30 cm. debajo de la superficie MH-3 (J3) Jal 3m Suelo en jales a 3 m debajo de la superficie49
MH-4 (CJ) Cabecilla/jal-10 cm Suelo del estadio “La Cabecilla”, 30 cm. debajo de la superficie.50
MH-5 (CM) Cabecilla Mezcla Mezcla de suelo natural con jal del estadio “La Cabecilla”. MH-6 (CS) Cabecilla superficie Suelo sobre el que se realizan las actividades deportivas. MH-7 (MC8) Mortero cultivo
8cm
Zona de cultivo (maíz) sobre jal a 8 cm. debajo de la superficie.
MH-8 (CMz) Cultivo maíz Zona de cultivo sobre jal, pegado a zona anterior (MC8)
MH-9 (MSN8) Mortero SN 8cm Suelo natural a un costado de la presa de El Mortero a 8 cm. debajo de la superficie
MH-10 (M1) Maguey 1 Suelo de campo de cultivo sobre jal (café oscuro)
49 Para la toma de esta muestra, se aprovechó un corte en el terreno. 50 Para la toma de esta muestra se aprovecho una zanja en el terreno.
MH-11 (M2) Maguey 2 Suelo de campo de cultivo sobre jal (gris pardo)
MH-12 (I) Industrial Suelo natural frente a presa el mortero y a la zona industrial51 MH-13 (LC) lodos de estanque
de clarificación PTAR
Estanque de asentamiento de lodos de la planta de clarificación de agua residual.
MH-14 (SN) suelo natural Suelo natural, bordo de la presa del Mortero, contra arroyo.
5.1.1. DESCRIPCIÓN DE SUELOS
De acuerdo a los resultados, el suelo presente en la zona, es del tipo franco (Porta, 2003), con sus variantes arenoso /arcilloso, la consistencia de la mayoría de ellos es suave, esto por ser una mezcla de suelo natural con jales, por lo que no se observa una estructura definida en la mayoría de ellos. Los suelos de tipo natural muestreados y analizados, presentan una estructura que va de débil a moderadamente desarrollada, y en cuanto a su porosidad el resultado arroja un intervalo de 5-25%.
El color en las muestras es variable, siendo de un café claro a gris pardo en las muestras de suelo en la zona del estadio, a un gris claro a gris oscuro en la zona de la presa del Mortero. El color predominante del suelo natural es café rojizo, debido a la mineralogía del lugar que es rico en compuestos ferrosos. En las Figuras 5.1 y 5.2 se muestran las diferentes coloraciones que se pueden observar en los suelos del municipio.
Figura. 5.1 Vegetación sobre suelo de jal (original en color)
Figura 5.2 Suelo de cultivo sobre jal (original en color)
En todas las muestras de suelos, se encontraron raíces de diámetros entre 1 y 2mm, en algunos de estos en forma abundante, y en otros en forma escasa; esto da un panorama de que los suelos se han ido poblando de vegetación poco a poco aún cuando en la prueba de materia orgánica con peróxido de hidrógeno H2O2, los resultados mostraron nula o escasa
51 Aun cuando se refieren los pobladores a una zona industrial, se refieren solo a un área en donde se pretendió establecer industrial,
efervescencia en todas las muestras, lo cual nos puede indicar que aun cuando la naturaleza está haciendo un esfuerzo por recuperar su equilibrio, no es suficiente para repoblar con