Correlación entre los solidos suspendidos y sedimentables

Introducción

La calidad del agua se determina comparando las características físicas y químicas de una muestra de agua mediante distintos parámetros o estándares de calidad de agua. El deterioro de la calidad del agua se ha convertido en motivo de preocupación a nivel mundial con el crecimiento de la población humana, la expansión de la actividad industrial y agrícola y la amenaza del cambio climático como causa de importantes alteraciones en el ciclo hidrológico.

La baja calidad del agua afecta directamente sobre la cantidad de agua de diversas maneras. El agua contaminada que no puede utilizarse para consumo, para baño, para la industria o la agricultura, reduce de forma efectiva la cantidad de agua disponible en una determinada zona. Para determinar si el agua es apta para los fines que la utilizamos se le deben de hacer análisis y un monitoreo constante.

En la actualidad el monitoreo del agua es muy costoso en todo el mundo, pues se necesitan muchos técnicos y uso de laboratorios para poder monitorear todos los cuerpos de agua de cada municipio, estado o  país. Las instituciones correspondientes de gobierno no se dan abasto con la gran cantidad de afluentes, y las comunidades son las mas afectadas pues no conocen la calidad de agua que beben lo cual es muy peligroso para su salud, tampoco conocen la calidad de agua que utilizan para agricultura, ganado o domésticamente. Ante este hecho tan alarmante surge el “Monitoreo comunitario”

El monitoreo de agua por parte de las comunidades tiene por objetivo que la sociedad se apropie del uso de la tecnología y  para lograrlo se deben de tomar en cuenta los factores únicos de cada región como lo son: el ámbito social, biofísico y político  (W.G.Deutsch & Duncan, 2010). El monitoreo comunitario logra una de las maneras mas eficientes de monitoreo, pues esta participación se hace de manera voluntaria, es decir, no se tiene que pagar para que alguien haga los análisis de calidad de agua, ni se necesita de un laboratorio sofisticado, son las mismas comunidades las que hacen estos análisis mediante un entrenamiento muy sencillo que se les imparte y el uso de un kit de monitoreo. Solo se necesita saber leer y escribir para hacer este monitoreo.

Existen muchas variables que nos determinan la calidad del agua, entre las mas básicas tenemos, el oxigeno disuelto, alcalinidad, dureza, turbidez, pH, temperatura, la cantidad de sólidos y los análisis bacteriológicos, todas estas características se pueden medir con el “kit de monitoreo de  calidad de agua” excepto los sólidos suspendidos y sedimentables. En el caso de  los sólidos sedimentables solamente se necesita un cono de plástico llamado “Cono Imhoff” el cual es relativamente económico y fácil de usar. Sin embargo en el caso de los sólidos suspendidos se necesitan materiales de laboratorios muy caros, complejos y de difícil acceso.

Es por ello que surge la necesidad de saber si existe alguna relación entre la cantidad de sólidos suspendidos y de sólidos sedimentables, para facilitar la determinación de este parámetro en el monitoreo comunitario

Marco Teórico

La Cuenca Fluvial

Cuenca fluvial, el arrastre de sedimentos y residuos de actividades agrícolas termina en cuerpos de agua. (Universidad de Córdoba Argentina)

Una Cuenca Hidrográfica es un territorio drenado por un único sistema de drenaje natural, es decir, que drena sus aguas al mar a través de un único río, o que vierte sus aguas a un único lago endorreico. Una cuenca hidrográfica es delimitada por la línea de las cumbres, también llamada divisoria de aguas. Una cuenca hidrográfica y una cuenca hidrológica se diferencian en que la cuenca hidrográfica se refiere exclusivamente a las aguas superficiales, mientras que la cuenca hidrológica incluye las aguas subterráneas (acuíferos). Para los fines de este estudio tomaremos un enfoque de cuenca hidrográfica, pues no muestrearemos el agua subterránea, solo la de los fluentes superficiales.

Una cuenca fluvial funciona como un sistema  en el que distintos componentes están interrelacionados; desde la perspectiva del análisis de los procesos erosivos, los materiales resultantes tras la intervención de varios sistemas de transporte, van a ser depositados en cuencas de sedimentación. Sin embargo en este largo camino hacía un lugar final, afectan la calidad del agua y sobre todo a las personas que utilizan esta agua para sus diferentes actividades como lo son, el consumo, el riego, el uso domestico etc.  Así como también afecta la diversidad florística y faunística de los ríos y sus al  rededores. Todos los sólidos (sea cual sea su origen y conformación) viajarán por todo el cauce del río en la cuenca la cual se continuará erosionando por el agua y llevará los sedimentos a la parte baja de la cuenca, en el caso de la ciudad de Morelia Michoacán que es nuestro sitio de estudio, estos sólidos llegarán hasta el lago de Cuitzeo.

La construcción de embalses en determinados puntos del traslado del río, va a originar la disección del curso fluvial y la aparición de zonas de sedimentación en donde van a acumularse grandes cantidades de materiales sólidos en función de las características morfo estructurales, climáticas e hidrológicas en la cuenca de drenaje (Bermudez & Escudero, 1982). Esto puede ocurrir de manera natural, o antropogénica ya que actualmente se cuentan con distintas técnicas de control de erosión en ríos y cuerpos de agua, estas técnicas permiten que los sólidos acarreados por los afluentes queden retenidos en barreras construidas para que no se pierda el suelo de la cuenca.

Todos estos agregados (solidos, líquidos y gases) que llegan a los cuerpos de agua son incorporadas con tal rapidez que sobrepasan la capacidad de absorción o autodepuración por parte del sistema, provocando una acumulación de contaminantes denominada contaminación difusa.

Contaminación difusa

“La contaminación difusa se establece por la sumatoria de pequeños aportes individuales imperceptibles, desde sitios diversos, que se repiten con cierta periodicidad por períodos temporales prolongados, generándose con ello efectos acumulativos”… (Tapia et al. 2007). Esta contaminación contiene varios tipos de agregados que afectan la calidad del agua principalmente en la cantidad de sólidos suspendidos y sedimentables. Cuando existe contaminación difusa, las aguas de una cuenca pueden sufrir cambios de tipo y magnitud  diferentes. A la contaminación difusa se deben de sumar no solo los pequeños aportes, sino también los grandes aportes de las industrias y los desechos de ciudades completas. En el caso de las aguas superficiales, los principales cambios o alteraciones tienen que ver con:

  • Incremento en la concentración de nutrientes disueltos (nitrógeno y fósforo, principalmente), acelerando el proceso de eutrofización, lo que es crecientemente importante en función del tiempo de  residencia de las aguas en los cuerpos que las cobijan.
  • Incremento de los sólidos en suspensión (básicamente, partículas removidas de los suelos por procesos erosivos), conllevando una mayor turbidez de las aguas y capacidad abrasiva en movimiento.
  • Reducción significativa del oxígeno disuelto, generando condiciones anóxicas o de reducción.

Como parte del monitoreo comunitario no entra la determinación de los niveles de eutrofización, pues son mas difíciles de determinar, sin embargo si se pueden determinar la cantidad de sólidos, la turbidez y el oxígeno disuelto como parte de la contaminación difusa.

Los sólidos en el agua

El cambio de la cobertura vegetal asociado con la expansión de la agricultura, la urbanización y la contaminación tienen una profunda influencia en los procesos hidrológicos (Mendoza et al 2001). La transformación de humedales en tierras agrícolas y urbanas ha empobrecido la capacidad de estas esponjas naturales de absorber y almacenar el excedente de agua durante la estación lluviosa. (Arreygue-Rocha, 2007). Y en lugar de estar cumpliendo con su función natural, son factores muy grandes de erosión que afectan la calidad y cantidad de agua.

Los aportes de aluviones arrastrados por los ríos que llevan materia orgánica, restos de la actividad humana (materiales de construcción, materiales de campos agrícolas, sedimentos de minas, restos de fertilizantes y plaguicidas, detritos humanos provenientes de los desagües, etc.) llevan grandes cantidades de compuestos formados a base de fósforo, nitrógeno y materia orgánica. Las plantas que mueren y el aporte de materia orgánica producen mayor cantidad de materia en descomposición, sobre la que actúan las bacterias. Esta actividad consume la cantidad de oxígeno disuelto, modificando las condiciones del medio y restringiendo la vida por debajo de la superficie. El número de especies se reduce considerablemente y la actividad termina por limitarse a la superficie. (Benavides, Moreno, Sosa, Puga, Alcalá, & Quintana, 2008). Este es el proceso mas común que se genera en los cuerpos de agua, el caso de la ciudad de Morelia Michoacán no es la excepción, ya que la mancha urbana a crecido mucho y por ende también las actividades económicas primarias, secundarias y terciarias.

Es importante hacer una distinción entre los sólidos suspendidos y los sólidos sedimentables: Los solidos sedimentables son los materiales que sedimentan de una suspensión en un período de tiempo definido (American Public Health Association, 1992). Este tiempo es de 1 hora según la norma oficial mexicana NMX-AA-004-SCFI-2000. Y son los causantes de que el tiempo de vida de los lagos y lagunas termine o sea mas corto, pues como se van hacía el fondo de los cuerpos de agua van reduciendo la altura o la profundidad del cuerpo de agua y por consecuencia la capacidad para almacenar agua.
Los sólidos totales en suspensión son el material retenido sobre un filtro estándar después de la filtración de una muestra bien mezclada con agua. Estos sólidos son secados a 103 – 105 °C (American Public Health Association, 1992). Es decir estos sólidos no se sedimentan o por lo menos no lo hacen en tan poco tiempo como los sólidos sedimentables, los sólidos suspendidos pueden durar décadas en sedimentarse, por que contienen arcillas, y como ya sabemos las arcillas son de carga negativa en donde se pueden enlazar con diversos cationes que cambian las características del agua, entre ellas las características bacteriológicas.

Monitoreo comunitario

El siguiente diagrama nos muestra como el objetivo de la red mundial es que las personas se apropien de las tecnologías que fueron diseñadas para que cualquier persona pueda hacer el análisis del agua de sus comunidades mediante técnicas de monitoreo especialmente diseñadas. Lo cual generará información confiable y creíble que servirá para subirla a la red mundial y conocer como es la calidad de agua en una escala planetaria, peor teniendo impactos a nivel local, como lo puede ser la educación ambiental, la protección, restauración, y el diseño de políticas publicas eficientes, y que halla una mejor calidad de vida en un niel de cuenca mediante buenos programas sustentables. Intentado llevar todo esto en un marco institucional.

El primer programa mundial de monitoreo de agua por parte de las comunidades se dio en Alabama y era conocido como el AWW (Alabama Water Watch).

Filipinas fue el primer país en el que el monitoreo comunitario de agua entró en auge y fue en el año 1994,  a la vez una ONG  se coordinó con este programa lo cual facilito aun mas el monitoreo de cuencas hidrográficas y la calidad del agua en el país. A pesar de que en Filipinas no se tenían muchos trabajos previos sobre el monitoreo del agua, los monitores comenzaron a generar una gran cantidad de información enriqueciendo sus bases de datos, lo cual sirvió de inspiración para otros países como China, Ecuador, Tailandia y  Brasil. Recientemente México también se ha convertido en parte de la red con la colaboración del Instituto Nacional de Ecología, varias ONG´s y el instituto de Ecología en Veracruz.

Se ha creado una base de datos en línea para que los monitores puedan subir la información que han investigado sobre la calidad de agua en sus países. Algunos de los monitores están capacitados para dar talleres a las comunidades para que ellas puedan monitorear su calidad de agua. Como podemos ver el monitoreo comunitario de agua es un proyecto a niel mundial en el que México esta siendo participe.

Justificación

Conocer la relación entre los sólidos suspendidos y los sólidos sedimentables será vital importancia para la creación de un modelo que nos permita estimar la cantidad de sólidos suspendidos mediante la cantidad de sólidos sedimentables. Ya que el análisis de los sólido sedimentables es muy sencillo y barato, y en el análisis de los sólidos suspendidos se necesita material muy costoso de laboratorio y muy complicado de utilizar a demás sería muy difícil  conseguir para cualquier comunidad que desee monitorear sus cuerpos de agua.

Pregunta de investigación

¿Existe una correlación entre los sólidos suspendidos y los sólidos sedimentables?

Objetivos

  • Saber si existe una relación entre los sólidos sedimentables y los sólidos suspendidos en afluentes.
  • Conocer la calidad de agua en Morelia mediante el contenido de sólidos sedimentables y suspendidos en sus afluentes.
  • Generar un modelo mediante el análisis de la cantidad de sólidos suspendidos y sedimentables en las redes de los ríos para facilitar el cálculo de los niveles de arrastre de material que sale de la cuenca.

Hipótesis

Es muy probable que los sólidos suspendidos estén correlacionados con los sólidos sedimentables ya que ambos son arrastrados por el mismo cauce y comparten las características generales de la cuenca.

Metodología

1.- Área de estudio

La capital del estado de Michoacán es la ciudad de Morelia, y se encuentra localizada al Norte-Oeste del estado, tiene una extensión de 1308 km2. Morelia se ubica en el antiguo valle de Guayangareo, tiene una extensión de 25 km de Oriente a Poniente y 15 km del norte al sur. Rodeando a la ciudad se encuentran los volcanes de Atecuaro y Punhuato y los volcanes Quinceo-Las Tetillas y el águila de edad Cuaternaria. Estos últimos forman parte del Cinturón Volcánico Mexicano (CVM): La ciudad esta ubicada en los 19042´ latitud Norte y los 101011´ de longitud Oeste con una altura de 1941 msnm. (Rocha, Monroy, Canuti, Casaglie, Lotti, & Chiesa, 2002)

La ciudad ha tenido en las últimas décadas un acelerado crecimiento urbano, (mas que el rural o agrícola) y por ende una importante expansión territorial. El desorganizado proceso del desarrollo urbano de la ciudad desde su planeación es la condición principal por la cual se modificaron los cauces naturales de los ríos, utilizando estos cauces para nuevos desarrollos urbanos. Además los ríos Grande y Chiquito son utilizados para las descargas de aguas residuales de la población y de las industrias. (Arreygue-Rocha, 2007) Lo cual afecta la calidad de agua, la diversidad de especies florísticas y faunísticas ya que estas cambian respecto a los sólidos del agua, así como también afecta la calidad de vida de los ciudadanos.

El clima se caracteriza por ser templado subhúmedo con una temperatura que oscila entre los 16.2 y 18.7 0C, por su parte la precipitación pluvial se presenta principalmente durante la temporada de lluvias (Mayo a Octubre), con una media anual de 780 mm (Hernández & Vieyra, 2010)

2.- Muestreo

Se tomaran muestras en 30 afluentes distintos en diferentes puntos de la ciudad de Morelia mediante un muestreo estratificado para poder seleccionar sitios que se localicen alrededor de toda la ciudad y tener una muestra representativa del área de estudio.

La toma de muestras será diseñada por conveniencia ya que existen muchos lugares inaccesibles y peligrosos. Se realizarán tres repeticiones de cada sitio, es decir en total se analizaran 90 muestras para determinar sólidos suspendidos y otras 90 muestras para determinar los sólidos sedimentables para tener un mejor análisis de los datos.

3.-Análisis de muestras

Se realizarán mediciones que determinen los sólidos sedimentables y suspendidos para posteriormente realizar un análisis estadístico que nos muestre si existe o no una correlación. Para poder hacer estas mediciones nos basaremos en las Normas Oficiales Mexicanas: La NMX-AA-034-SCFI-2001 para determinar sólidos suspendidos y la NMX-AA-004-SCFI-2000 para determinar solidos sedimentables.

Después del análisis de las muestras se realizaran cálculos estadístico para ver si en verdad existe una correlación entre los dos tipos de sólidos.

a)       Procedimiento para  determinar sólidos sedimentables: NMX-AA-034-SCFI-2001

1.- Mezclar la muestra original a fin de asegurar una distribución homogénea de sólidos suspendidos a través de todo el cuerpo del líquido.

2.- Colocar la muestra bien mezclada en un cono Imhoff hasta la marca de 1 L. Dejar sedimentar 45 min, una vez transcurrido este tiempo agitar suavemente los lados del cono con un agitador o mediante rotación, mantener en reposo 15 min más y registrar el volumen de sólidos sedimentables del cono como mL/L. Si la materia sedimentable contiene bolsas de líquido y/o burbujas de aire entre partículas gruesas, evaluar el  volumen de aquellas y restar del volumen de sólidos sedimentados.

3.- En caso de producirse una separación de materiales sedimentables y  flotables, no deben valorarse estos últimos como material sedimentable.

b) Procedimiento para Determinación de los sólidos suspendidos totales (SST): NMX-AA-004-SCFI-2000

1.- Medir con una probeta, un volumen adecuado de la cantidad seleccionada de muestra previamente homogeneizada la cual depende de la concentración esperada de sólidos suspendidos.

2.- Filtrar la muestra a través del crisol Gooch preparado anteriormente aplicando vacío (ver inciso 9.2), lavar  el disco tres veces con 10 mL de agua, dejando que el agua drene totalmente en cada lavado.

3.- Suspender el vacío y secar el crisol en la estufa a una temperatura de 103°C a 105°C durante 1 h aproximadamente. Sacar el crisol, dejar enfriar en un desecador a temperatura ambiente y determinar su peso hasta alcanzar peso constante y registrar.

Bibliografía

Arreygue-Rocha, E. (2007). Evaluaión de las constantes inundaciones en la ciudad de Morelia, Michoacan, México. México: Instituto de Investigaciones metalurgicas;Universidad Michoacana de San Nicolas de Hidalggo.

Hernández, J., & Vieyra, A. (2010). Riesgos por inundaciones en asentamientos precarios del periurbano. Morelia, una ciudad media mexicana. ¿ El desastre nace o se hace? Revista de Geografía Norte Grande , 45-62.

Rocha, E. A., Monroy, V. H., Canuti, P., Casaglie, N., Lotti, A., & Chiesa, S. (2002). Análisis geomecánico de la inestabiidad del escarpe La Paloma, en la ciudad de Moerlia, Michocan, México. Revista Mexicana de Ciencias Geologicas , 91-106.

W.G.Deutsch, & Duncan, S. S.-C. (2010). Community-Based Water. Alabama: Auburn University.

Bermúdez, F. L., & Escudero, J. G. (1982). Estimación de la erosión y aterramientos de embalses en la cuenca hidrográfica del río segura. Cuadernos de investigación geográfica, 3-18.

TAPIA, F. y VILLAVICENCIO, P. 2007. Uso de biofiltros para mejorar la calidad del agua de riego. Proyecto FONSAG: “Evaluación de biofiltros para reducir la contaminación difusa en aguas de riego de las regiones VI y VII”. Santiago, Chile, Instituto de Investigaciones Agropecuarias. Boletín INIA Nº170. 128 p

Benavides, A., Moreno, M., Sosa, M., Puga, S., Alcalá, J., & Quintana, C. (2008). Evaluación de la Calidad del Agua en las Principales Lagunas del Estado de Chihuahua. Revista Latinoamericana de Recursos Naturales, 84-88.

AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 18th Edition. Washington, APHA, AWWA, WWCF, 1992. pp 2-56.

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6 thoughts on “Correlación entre los solidos suspendidos y sedimentables

  1. Polo
    How great that you are using your blog! YAY!
    Ellen

    • greenfoox says:

      Thank you Ellen..
      We are using blogs for the statistics class…we have to create a project and our classmates will give us feedback…..as in your class!

  2. Hey chavales!
    Bueno, primero que nada el proyecto me parece interesante e importante en el contexto de México.
    Ahora, en cuanto a la introducción, está concisa y entendible, pero a lo mejor podrían explicar un poco más a fondo qué son los sólidos suspendidos y los sólidos sedimentables porque es precisamente en esos en los que se van a basar para hacer su investigación.
    Los objetivos y las hipótesis están bien.
    La justificación me parece más un objetivo, en realidad el último párrafo de la introducción puede funcionar como justificación y pueden ahondar un poco en ello.
    Les faltaron algunos acentillos: hablarán, oxígeno, sólidos.
    ¿Ustedes pueden cambiar el fondo de la página? Porque si pueden estaría chido que le pusieran algo más llamativo.
    Sale, pues está bueno, estaré al pendiente de cualquier cambio.

    Atte:
    Adriana (:

  3. En general me pareció muy breve y conciso, solo me surgió la duda de si ¿van a investigar esta correlación en base a datos obtenidos en una cuenca en específico o algo así?

  4. En general su información me pareció muy breve y concisa, solo me surgió la duda se si ¿van a investigar esta correlación en base a datos obtenidos en una cuenca en específico?

  5. Hey! Hola de nuevo.
    Creo que la información que agregaron en la introducción nos da una mejor idea de la problemática, o sea, que sí nos da a conocer un poco los antecedentes, pero ahora les faltó explicar más sobre los dos tipos de sólidos porque no mencionan mucho sobre ellos y lo importante es que quede claro cuál es la relación que existe entre los sólidos. Es necesario que se entienda si estos indicadores (si así se les llama) sirven para medir algo como calidad del agua o algo así. Sigo creyendo que la justificación suena más como un par de objetivos, me parece que debe ser mucho más amplia porque igual nosotros sabemos la importancia de este proyecto, pero es necesario que los lectores entiendan y sepan en qué radica la importancia de esta correlación o cuáles son las consecuencias y las causas de encontrar estos sólidos en los cuerpos de agua. En cuanto a los objetivo, ¿de qué les sirve sólo saber si existe una correlación? A lo mejor deberían mencionar la función que tienen éstos, o posteriormente a saber si hay o no hay correlación, que implicaría “saber”.
    Mijos, les faltaron los métodos!!!!
    Deben revisar la redacción porque algunas cosas están enredosas y también la ortografía , aún les faltan acentos y se comieron algunas letras.
    Bueno, a pesar de eso, creo que sí mejoraron, pero me parece que lo pueden hacer mucho mejor.
    Adriana (:

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