Algunos aspectos interesantes de sistemas de humedales a escala de laboratorio y de banco en México

Abstract

Los países con economías emergentes como México, tanto desde el punto de vista económico como tecnológico encaran problemas de disposición de aguas residuales no tratadas o pobremente tratadas. Los humedales artificiales (HA) o construidos (HC) pueden representar una opción para sus comunidades rurales ya que integran procesos físicos, químicos y biológicos logrando la remoción de contaminantes presentes en las aguas residuales, pudiéndose utilizar una vez tratadas para uso agrícola o industrial. Se realizaron experimentos con reactores a escala de laboratorio y de banco para evaluar el papel que juegan las plantas acuáticas (Phragmites australis, Typha latifolia, Thalia geniculata) en la remoción de contaminantes medidos como demanda química de oxígeno soluble (DQOsoluble), conductividad eléctrica (EC), nitrógeno (N) y evaluando también potenciales de oxidación-reducción o redox (Eh), RA1,2, empleando controles sin macrofitas, RAa,b, todos empacados con escoria volcánica (i.e., tezontle en Náhuatl, la lengua azteca) con capas de diferentes granulometrías. Los reactores fueron iluminados durante 16 horas por día empleando lámparas de tubos fluorescentes con características similares a la luz natural. Ambos, los sistemas con y sin plantas se mantuvieron inundados para eliminar el ingreso de aire por convección. Se utilizó agua residual sintética preparada diariamente disolviendo sacarosa, (NH4)2SO4 y Na3PO4 con una DQOsoluble experimental promedio de 450 mg/L. Los tiempos de residencia hidráulica (TRH) de los reactores de laboratorio fueron de 0.5 y 1 días. Los reactores a escala de banco tenían valores de TRH de 14.7 y 21 d (tasas de flujo de 10 y 7L d–1). Se tomaron muestras de agua residual a la salida de cada reactor y a las profundidades de 2, 10 y 30 cm respecto al nivel del agua de los reactores para poder observar el perfil de remoción del nitrógeno (nitrógeno total Kjeldahl, NTK), la DQOsoluble, la CE y los potenciales redox, pEh,empleando metodología estandarizada para la determinación de la DQOsoluble y nitrógeno y para las medición de la CE y los pEh se emplearon electrodos comerciales. Las comunidades microbianas que proliferaban en la zona radicular fueron recolectadas al terminar los experimentos. Los métodos para su evaluación fueron: (a) Preparaciones frescas, (b) Tinción diferencial y Gram y (c) Inoculaciones en medios selectivos. Se usaron para la parte (c) dos técnicas, aislamiento por cuadrantes y extensión superficial, usando diferentes cantidades de inóculo (una muestra microbiológica con un alambre de platino para el aislamiento por cuadrantes y un volumen de muestra fijo de 0.1 mL por placa para la extensión superficial. Los cultivos fueron incubados por 24 horas a 37°C. Los resultados obtenidos indican que los reactores (RA1,2) mostraron los valores más altos para la remoción de NTK (90 y 80%), 54% para DQOsoluble y 9.3% para la CE y los valores de pEh  presentaron un comportamiento oscilante a 10 cm de profundidad (en la zona radicular) para los reactores con planta demostrando el efecto fotosintético en la iluminación y oscuridad, respectivamente, comparados con los reactores control (RAa,b) sin planta (38.1% para DQOsoluble y 4.4% para CE). El análisis de los resultados indica que estas diferencias fueron estadísticamente significativas (P<0.05). Los valores de DQOsoluble y CE disminuyen a medida que la profundidad es mayor siendo mayor la remoción de ambos parámetros a la profundidad de 10 cm para el reactor con planta resaltando la importancia de la zona radicular de la planta en la eficiencia de remoción del sistema. Las comunidades microbianas con bacterias Gram (-) fueron más abundantes en la zona radicular comparadas con los reactores control a escala de laboratorio.