EVALUACIÓN PRELIMINAR DE CONTAMINANTES EN ESCURRIMIENTOS PLUVIALES EN LA CIUDAD DE TIJUANA BAJA CALIFORNIA. José Luis MIJANGOS M. y Fernando T. WAKIDA K. Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería, Universidad Autónoma de Baja California, Tijuana Baja California. Calzada Universitaria # 14418, Mesa de Otay, Tijuana Baja California C.P. 22390, Tel. 01 664 6821033, Fax. 01 664 6822790 luis_mijangos@uabc.mx Palabras clave: escurrimientos pluviales, nitratos, fosfatos, correlación, demanda química de oxígeno RESUMEN Este trabajo se realizó buscando encontrar indicios del grado de contaminación producido por los diferentes usos del suelo. De inicio fue condicionado por la corta temporada de lluvias en Baja California, por lo que se seleccionaron 5 sitios de muestreo en un primer evento conjunto que después se amplio a 8 sitios en eventos posteriores, todos distribuidos por la zona este de la ciudad y clasificados como residenciales, comerciales e industriales, para cuantificar la concentración de una gama de aniones inorgánicos en agua de escurrimientos pluviales y medir algunos parámetros fisicoquímicos relacionados. La primera recolección se llevó a cabo en octubre del 2005, en un inicio temprano de la temporada de lluvias seguida de cuatro recolecciones más en los meses de noviembre del 2005, febrero marzo y abril del 2006 en los finales de la temporada. Las muestras fueron analizadas mediante un espectrofotómetro y un digestor de la marca Hach. De acuerdo a los resultados obtenidos se encontraron en todos los sitios concentraciones variadas de sulfatos, algunas apreciables (30.0-5600.0 mg/L), fosfatos (0.24-24.6 mg/L), nitratos (0.1-7.3) así como una demanda química de oxigeno con un amplio rango (414.0-3085.0) y se midieron otros parámetros. Es notable el hecho de que contrario a lo esperado algunos parámetros no tienden a disminuir. El estudio indica cierto grado de contaminación antropogénica. INTRODUCCIÓN La ciudad de Tijuana es en la actualidad una urbe muy dinámica con una tasa de crecimiento poblacional muy alta, el número de empresas que se asientan en ella va en aumento constante, y más aún el número de sus habitantes. El parque vehicular crece día a día por la facilidad de adquirir autos usados. Este crecimiento anárquico, conlleva el aumento de sustancias contaminantes del ambiente, entre estas aquellas producidas por los diferentes usos de suelo ya que en la ciudad abundan las gasolineras, talleres mecánicos y llanteras así como zonas industriales. Debido a que la temporada anual de lluvias en la región es muy corta, la presencia de sustancias contaminantes en el aire y los 1 suelos de la ciudad de Tijuana puede apreciarse mejor en los escurrimientos pluviales iniciales que las arrastran. Aunque existen algunos estudios sobre los niveles de contaminación alcanzados en el arroyo Alamar (que cruza la ciudad de Tijuana) y también algunos estudios sobre la contaminación atmosférica, no se conocen estudios realizados en escurrimientos de agua de lluvia en zonas urbanas de la ciudad, si consideramos su alto crecimiento industrial y poblacional, es indispensable entonces conocer el estado actual de la diseminación de sustancias contaminantes. OBJETIVO Evaluar los niveles de ciertos aniones considerados como contaminantes en agua de escurrimientos pluviales así como de algunos parámetros fisicoquímicos relacionados. MATERIALES Y MÉTODOS En este trabajo, se seleccionaron inicialmente 5 sitios de muestreo que posteriormente se ampliaron a 7 y finalmente a 8, distribuidos en la zona este de la ciudad, clasificándolos como gasolineras, residenciales, comerciales e industriales, se eligieron cinco eventos pluviales (inicio dos intermedios y final de temporada de lluvias) para una mejor comparación de resultados. Se tomaron muestras de 250 ml de escurrimientos pluviales con botellas de plástico (polipropileno) limpias, enjuagando los frascos varias veces con el agua a muestrear antes de tomar la muestra procurando no dejar burbujas de aire en su interior. Las muestras fueron colocadas en hielo y mantenidas en un refrigerador (5 OC ) para su posterior análisis, no almacenándolas por más de siete días (48 horas máximo para los nitratos). Cada muestreo se acompaño con un blanco de campo (botella con agua destilada). Las muestras previamente filtradas y a temperatura ambiente se analizaron midiendo la conductividad y los sólidos totales disueltos (STD) con un equipo de la marca HACH contra una muestra de agua destilada (conductividad 5.8 μS/cm, STD 2.3 mg/L), el pH se determinó con un potenciómetro Corning Scholar 425 calibrado para cada evento con dos soluciones amortiguadoras (pH 4 y 7). Los demás parámetros se determinaron utilizando equipo y reactivos de la marca HACH; espectrofotómetro DR-4000, reactor para demanda química de oxígeno (DQO). Para el análisis de nitratos se seleccionó el método 8171 HACH (método de reducción de cadmio) que es utilizado para un rango medio de concentración (0.1 a 10.0 mg/L NO3-). Para los sulfatos se seleccionó el método 8051 HACH que es sensible en el rango de 2 a 70 mg/L de SO4-2 diluyendo adecuadamente las muestras antes de la aplicación del método. Los fosfatos se determinaron utilizando uno de dos métodos elegidos; 8190 para concentraciones bajas (0.06 a 3.50 mg/L PO4-3) y 10127 para concentraciones mayores (1.0 a 100.0 mg/L PO4-3) dependiendo de la concentración esperada y diluyendo las muestras previamente. La DQO se determinó en muestras no filtradas homogenizadas, utilizando el método 8000 2 HACH (método de digestión con reactor) y haciendo las diluciones previas apropiadas. RESULTADOS Los resultados obtenidos en las cinco recolecciones se muestran en las siguientes tablas. Tabla I. Evento realizado el día 17 de octubre de 2005 PARAMETROS CONDUCTIVIDAD (mS/cm) Solidos Totales Disueltos (g/L) Temperatura (oC) NITRATOS (mg/L) SULFATOS (mg/L) Demanda Química de Oxígeno (mg/L) FOSFATOS (mg/L) ALTABRISA1 20 DE NOVIEMBRE2 INDUSTRIAL OTAY3 BLV. INDUSTRIAL4 BLV. BELLAS ARTES4 2.97 1.18 0.76 0.29 0.15 1.50 0.59 0.38 0.15 0.58 18.4 2.9 18.7 < 0.3 19.4 < 0.3 20 1.4 20.3 2.7 630 49 53 47 79 2135 1330 811 276 2950 11.65 3.44 2.41 0.84 2.4 1.- sitio residencial 2.- sitio comercial 3.- sitio industrial 4.- gasolineras Tabla II. Evento realizado el día 10 de noviembre de 2005 1.12 1.47 1.25 0.83 0.89 0.52 0.74 0.63 0.42 0.45 7.62 7.28 7.44 7.82 7.7 < < < 4.2 4 1.9 0.1 0.1 0.1 5600 900 3100 3100 2200 900 MISION DE LAS CALIFORNIAS1 BLV. GATO BRONCO4 SULFATOS (mg/L) Demanda Química de Oxígeno (mg/L) FOSFATOS (mg/L) BLV. INSURGENTES4 NITRATOS (mg/L) BLV. BELLAS ARTES4 2.24 1.15 7.38 IND. OTAY3 ALTABRISA1 CONDUCTIVIDAD (mS/cm) Solidos Totales Disueltos (g/L) pH 20 DE NOVIEMBRE2 PARAMETROS 0.77 0.39 7.60 < 0.1 1700 1172 414 293 2045 3085 435 2005 16.6 0.42 3.3 15.5 0.24 0.34 0.41 3 Tabla III. Evento realizado el día 27 de febrero de 2006 BLV. BELLAS ARTES4 4 BLV. GATO BRONCO4 BLV. GATO BRONCO OTAY4 RAMPA BUENA VISTA1 0.7 1.04 0.66 5.17 4.9 0.32 0.87 7.56 7.42 6.07 18.75 10.28 7.18 6.94 7.04 3.5 140 6.87 3.1 260 6.71 4 150 7.79 < 0.1 1400 7.8 0.9 440 7.25 < 0.1 30 7.31 7.3 160 2050 1630 2507.5 2267.5 537 1432 1240 1.65 2.64 1.45 3.6 4.9 BLV. INSURGENTES BLV. INDUSTRIAL4 CONDUCTIVIDAD (mS/cm) Solidos Totales Disueltos (g/L) pH NITRATOS (mg/L) SULFATOS (mg/L) Demanda Química de Oxígeno (mg/L) FOSFATOS (mg/L) 20 DE NOVIEMBRE2 PARAMETROS 24.6 5.05 1.- sitio residencial 2.- sitio comercial 3.- sitio industrial 4.- gasolineras Tabla IV. Evento realizado el día 10 de marzo de 2006 BLV. BELLAS ARTES4 4 BLV. GATO BRONCO4 BLV. GATO BRONCO OTAY4 RAMPA BUENA VISTA1 0.38 0.09 0.43 0.96 0.73 0.06 0.77 0.2 0.06 0.22 0.49 0.38 0.04 0.39 5.56 0.4 90 5.36 5.34 0.3 < 0.1 11 100 5.96 1.7 230 5.97 1.4 170 5.59 0.2 20 5.43 0.9 210 430 162.5 1112.5 1.85 0.12 452.5 90 2.5 0.08 BLV. INSURGENTES BLV. INDUSTRIAL4 CONDUCTIVIDAD (mS/cm) Solidos Totales Disueltos (g/L) pH NITRATOS (mg/L) SULFATOS (mg/L) Demanda Química de Oxígeno (mg/L) FOSFATOS (mg/L) 20 DE NOVIEMBRE2 PARAMETROS 1175 3897.5 2.9 2.61 1.81 4 Tabla V. Evento realizado el día 04 de abril de 2006 RAMPA BUENA VISTA1 MISION DE LAS CALIFORNIAS1 CONDUCTIVIDAD (mS/cm) 0.26 0.23 0.35 1.72 1.59 Solidos Totales Disueltos 0.14 0.13 0.18 0.87 0.83 (g/L) 6.01 6.02 5.9 5.84 6.03 pH <0.1 0.9 <0.1 5.7 1.4 NITRATOS (mg/L) 0 0 20 490 290 SULFATOS (mg/L) Demanda Química de 355 170 840 2825 707.5 Oxígeno (mg/L) 1.2 1.0 5.6 3.35 7.9 FOSFATOS (mg/L) BLV. GATO BRONCO OTAY4 BLV. GATO BRONCO4 BLV. INSURGENTES4 BLV. BELLAS ARTES4 BLV. INDUSTRIAL4 20 DE NOVIEMBRE2 PARAMETROS 0.29 0.62 0.81 0.15 0.32 0.42 6.21 5.96 5.91 <0.1 0.7 < 0.1 10 130 270 505 2.4 1332.5 1587.5 4.8 13.8 1.- sitio residencial 2.- sitio comercial 3.- sitio industrial 4.- gasolineras DISCUSIÓN Para la selección de sitios de muestreo se tomaron en cuenta las siguientes consideraciones a) sitios posiblemente mas contaminados; gasolineras con trafico intenso, pluviales en sitios industriales, b) sitios medianamente contaminados; pluviales en áreas comerciales con trafico elevado, c) sitios poco contaminados; pluviales en áreas residenciales mayormente con tráfico local moderado. Se monitorearon cinco eventos pluviales separados esperando encontrar diferencias significativas relacionadas con el uso del suelo y con el hecho de una mayor limpieza de este conforme avanzara la temporada de lluvias. Algunos sitios no pudieron muestrearse durante todos los eventos por la combinación del relieve y la poco agua de lluvia caída en el área, se presentan un conjunto de figuras que muestran el comportamiento de las concentraciones de los contaminantes en tres sitios con diferente uso de suelo, estos son: 20 de noviembre (comercial), Bellas Artes (gasolinera) y rampa Buena Vista (residencial). En las figuras 1, 2 y 3 se muestra el comportamiento de la conductividad y los STD de los tres sitios observando una tendencia a la disminución de acuerdo a lo esperado y a pesar de que entre el evento 2 y 3 hay un intervalo de 109 días. La presencia de nitratos en bajas concentraciones en todos los sitios puede deberse a que este anión, muy soluble en agua haya sido transportado en la atmósfera por la humedad del aire y depositado en el suelo por la lluvia (Fig. 4). En los demás gráficos correspondientes a otros 5 parámetros se observan variaciones que pueden estar relacionadas con contaminación antropogénica, por ejemplo se observa en el sitio Bellas Artes una correlación apreciable entre los niveles de fosfatos y sulfatos lo que sugiere una fuente común para ambos contaminantes en ese punto(Fig. 5). 1.4 1. 4 1.2 1. 2 1 1 0.8 1 CONDUCTIVIDAD (mS/cm) 2 Solidos Totales Disueltos (g/L) 0.6 3 0.4 CONDUCTIVIDAD (mS/cm) Solidos Disueltos Totales (g/L) 0.8 0.6 0.4 4 0.2 5 0.2 0 0 EVEN T OS P LU VI A L ES E V E NT OS P LUV I ALE S Fig. 1 Sitio 20 de Noviembre Fig. 2 Sitio Bellas Artes 4.5 4 1 0.9 3.5 0.8 3 0.7 2.5 CONDUCTIVIDAD (mS/cm) 0.6 0.5 Solidos Disueltos Totales (g/L) 0.4 20 de noviembre Bellas Artes 2 1.5 1 0.3 0.5 0.2 0 0.1 EVENTOS PLUVIALES 0 EVENTOS PLUVIALES Fig. 3 Sitio Buena Vista Fig. 4 Comportamiento de los nitratos en dos de los sitios 6 18 16 y = 0.0037x + 3.1988 R2 = 0.8093 FOSFATOS (mg/L) 14 12 10 8 6 4 2 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 SULFATOS (m g/L) Fig. 5 Correlación entre fosfatos y sulfatos en el sitio Bellas Artes Mientras que en el sitio 20 de noviembre (comercial) no se observa correlación (Fig. 6) y en el sitio Buena Vista (residencial) la línea de correlación aunque buena, presenta una pendiente negativa, esto es que mientras uno de los contaminantes tiende a aumentar el otro disminuye (Fig. 7). 4 6 3.5 5 y = -0.0008x + 2.1142 R2 = 0.0715 2.5 F O S F A T O S (m g /L ) F O S F A T O S ( m g /L ) 3 2 1.5 1 4 3 y = -0.0402x + 10.582 R2 = 0.8111 2 1 0.5 0 0 0 200 400 600 800 1000 SULFATOS (mg/L) Fig. 6 Sin correlación entre fosfatos y sulfatos en el sitio 20 de noviembre 0 50 100 150 200 250 SULFATOS (mg/L) Fig. 7 Correlación entre fosfatos y sulfatos en el sitio Buena Vista 7 CONCLUSIONES De acuerdo a los resultados obtenidos se encontraron en todos los sitios concentraciones de nitratos( 0.1-7.3 mg/L) bajo los limites internacionales permisibles (nivel máximo 10 mg/L como N, USEPA), otros en cambio como los sulfatos (30.0-5600.0 mg/L) y los fosfatos ( 0.24-24.6 mg/L) los rebasan en varios sitios (nivel máximo 250 mg/L SO4-2, USEPA; 5 mg/L como P, Comunidad Económica Europea) así como valores de pH (6.7- 7.8), conductividad (0.83-5.17 mS/cm ) y demanda química de oxígeno ( 414.0-3085.0 mg/L). Estos valores indican cierto grado de contaminación. El estudio mostró que las concentraciones de algunos de estos parámetros son altas en varios sitios y que su valor de sitio en sitio no disminuye apreciablemente de un evento pluvial a otro, si no que son necesarias varias lluvias para observar una disminución aunque no su desaparición, los valores son indicativos de una contaminación temprana lo que sugiere un constante monitoreo para mejor control de sus emisiones. BIBLIOGRAFÍA Makepeace, D. K., Smith, D. W., Stanley, S.J. (1995). Urban Stormwater Quality: Summary of Contaminant Data. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 25 (2): 93-139. Bradford, W. L.. (1977). Urban Stormwater pollutant loadings: a statistical summary through 1972. J. Water Pollut. Control Fed.,. 49 (4): 613. (2002) water Analysis Handbook, HACH Company, Loveland, Colorado, U.S.A. 61p, 579-584p, 743-749p, 875-886p, 965-969p 8