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1. Introducción
A nivel mundial, el manejo de los residuos sólidos urbanos (RSU) ha representado un problema debido, entre otras cosas, a los altos volúmenes de RSU que genera la ciudadanía. Cuando el manejo de estos es inadecuado, puede afectar a la salud de la población y al medio ambiente (Sáez et al., 2014). México cuenta con 2 439 municipios donde los ayuntamientos tienen la responsabilidad de manejar los RSU. Se estima que, de cada 100 sitios para la disposición de residuos sólidos, 66 son sitios no controlados (tiraderos a cielo abierto) sin ningún control ambiental y 33 son vertederos municipales que funcionan bajo mínimos controles técnico-administrativos y con fallas en la infraestructura para controlar la contaminación ambiental (Salazar-Trujillo, 2016) lo cual afecta, sobre todo, a la tierra, al agua y al aire. Los residuos dispuestos de manera incorrecta producen gases como monóxido y dióxido de carbono, metano y ácido sulfhídrico denominados biogases y demás de un líquido altamente tóxico y de composición variable denominado lixiviado (Vian-Pérez et al., 2019).
Los lixiviados se pueden definir como el líquido que se percola a través de los residuos sólidos y que extrae materiales disueltos y en suspensión. En la mayoría de los sitios no controlados el lixiviado se forma por fuentes externas (agua de lluvia, infiltración del nivel freático, entre otros.) aunque una parte de estos se forma por la descomposición anaeróbica de los residuos (Tchobanouglous et al., 1994)
Desde el punto de vista de calidad los lixiviados contienen altas cargas de materia orgánica, además de sustancias inorgánicas como metales pesados (con su potencial efecto sobre el ecosistema acuático), alto contenido de sólidos totales y disueltos, de nitrógeno (en su forma amoniacal), alta concentración de cloruros, compuestos orgánicos diversos, así como gran variabilidad de pH. Lo anterior depende de la naturaleza de los desechos (pH, edad, temperatura) y de la fase de estabilización en que se encuentre (El-Fadel et al., 2002).
Aunque la composición química del lixiviado es variable, la cual depende de los tipos de residuos sujetos a la lixiviación, y no es posible hablar de una composición promedio, sí se puede manejar valores típicos a manera de referencia, (tabla 1):
En la tabla 1 se aprecia, que el lixiviado tiene concentraciones muy elevadas de sólidos suspendidos y totales, demanda química de oxígeno (DQO), demanda bioquímica de oxígeno (DBO), carga orgánica total y dureza, entre otros parámetros. Debido a esta carga de elementos contaminantes, el lixiviado representa un peligro potencial cuando el relleno sanitario se construye en una zona con presencia de agua subterránea, especialmente si esta abastece de agua potable a la población aledaña, y si los estratos naturales del terreno son porosos y de bajo intercambio iónico (López-Ramírez, 2018).
El municipio de Tlapacoyan, Veracruz (México), cuenta con un sitio para la disposición de los residuos municipales (figura 1), sin embargo, estos sitios carecen de un control adecuado e ingenieril, ya que no tienen laguna de lixiviados, pozos de venteo o celdas de contención, entre otras instalaciones. La generación de lixiviados convierte a este sitio en un lugar no apto para retener desechos por ubicarse a 200 m del río Alseseca y por su cercanía a zonas agrícolas ubicadas alrededor.
En este documento se presentan las características fisicoquímicas y biológicas de los lixiviados que se generan allí y que pueden llegar a través de la escorrentía a la zona agrícola y con el paso del tiempo a los cuerpos de agua.
2. Metodología
Características del sitio
Se realizaron muestras simples de los lixiviados procedentes del sitio de disposición final no controlado durante el periodo comprendido entre septiembre y noviembre de 2022, ubicado en el municipio de Tlapacoyan, Veracruz, México, al costado de la carretera Tlapacoyan-Plan de Arroyos, en la zona 14Q 688 949.04 m E y 2 207 991.00 m N, se encuentra a 200 m del río Alseseca, afluente del río Nautla. Además, está rodeado de suelo, principalmente suelo agrícola destinado a cultivos comerciales de cítricos y musáceas. Una de las principales características que se pueden observar en la figura 2 el sitio destinado para los residuos marca una coloración arenosa rodeada de vegetación.
Dicho sitio no tiene ningún control por lo que los residuos se encuentran esparcidos por todo el lugar. Asi mismo, se cavan depósitos, a manera de métodos de contención clandestinos, sin membranas de retención (figura 3). En estos depósitos se colocan los desechos, los cuales no son cubiertos; por lo tanto, se generan los lixiviados que esparcen por el sitio y deterioran la biota de los alrededores.
Características y lavado de los envases
Para el muestreo, se emplearon envases de polietileno de alta densidad, esto para evitar que el envase sea, en su caso, corroído por el lixiviado y al mismo tiempo que este no se contamine con algún residuo que puedan contener los recipientes.
Los envases empleados para las tomas de muestras, fueron previamente lavados con una solución de ácido nítrico (HNO.) al 2 % para evitar contaminación externa de metales pesados.
Procedimiento de muestreo
La toma de muestras se llevó a cabo siguiendo el proceso establecido en la norma mexicana NMX-AA-003-1980 (1980), adecuándola a las características del sitio, por ejemplo, utilizando un extensor de 1 a 2 m de largo para la toma de muestras profundas.
Métodos de análisis
Respecto los métodos de experimentación de los parámetros se realizaron por triplicado y se analizaron de acuerdo a las siguientes normas establecidos en la tabla 2:
3. Resultados
Parámetros fisicoquímicos en lixiviados del sitio no controlado
Los resultados obtenidos para los parámetros fisicoquímicos, se obtuvo lo siguiente:
De acuerdo con las medias de los resultados se comparó si los parámetros se encuentran dentro de los límites nacionales respecto a las normativas mexicanas estipuladas en la NOM-001-SEMARNAT-1996 (1996), la cual establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas residuales en aguas y bienes nacionales para garantizar la protección de la vida acuática y la calidad del suelo agrícola y en la NOM-003-SEMARNAT-1997 (1997), que establece los límites máximos permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reúsen en servicios al público ya que el sitio de disposición final se encuentra ubicado cerca de las zonas agrícolas, por lo que puede darse un contacto humano indirecto. Esta norma contempla los parámetros mínimos para este caso. Al mismo tiempo se analizaron los resultados con los límites permisibles establecidos en la norma internacional U.S. EPA (2022) para garantizar la vida acuática. Es importante mencionar que los lixiviados se pueden escurrir y llegar al río Alseseca, y poner en riesgo la biota, como se muestra en la tabla 4.
Tabla 4. Límites máximos permisibles de los parámetros fisicoquímicos
Nota: LMP (límite máximo permisible)
En la tabla 4, los parámetros de pH, temperatura, materia flotante, DBO y grasas y aceites cumplen con las normativas nacionales (NOM-001-SEMARNAT-1996, 1996) e internacionales (U. S. EPA, 2022). El parámetro de fósforo total no cumple con los límites para garantizar la vida acuática de acuerdo con la normativa mexicana; sin embargo, para suelo agrícola y contacto indirecto no está incluido. En cuanto a la U.S. EPA, dependiendo del sitio y la capacidad de clorofila nos indica es la adecuada. Respecto al nitrógeno total, este cumple con el límite de suelo agrícola; no obstante, no garantiza la vida acuática ni la salud de los seres humanos y, al igual que el fósforo total la U.S. EPA maneja que dependiendo de la cantidad de clorofila se podría determinar si la cantidad del nitrógeno es óptimo. El factor de sólidos suspendidos totales cumple con la norma mexicana para la vida acuática y suelos agrícolas, sin embargo, no garantiza la salud del ser humano incumple con la norma internacional. Por último, los sólidos sedimentables cumplen con las normativas mexicanas e internacionales. La DQO no es contemplada en ninguna de las normativas mencionadas.
Parámetros metales pesados en lixiviados del sitio no controlado
Respecto a los metales pesados se obtuvieron los siguientes resultados por triplicado (tabla 5):
A continuación, se presentan los límites máximos permisibles con base en las normas mencionadas:
Tabla 6. Límites máximos permisibles de los parámetros metales pesados
Nota:LMP (límite máximo permisible)
De los resultados de medias en metales pesados se establece lo siguiente:
1. Los resultados de los metales pesados cianuro y z inc cumplen con las normas nacionales e internacionales, por lo tanto, garantizan la vida acuática, el contacto indirecto con el ser humano y suelo agrícola.
2. Los resultados de los metales mercurio, cadmio, cobre, cromo, níquel y plomo a pesar de cumplir con la normativa nacional, no cumple con la U.S. EPA, por lo que no garantizan la vida acuática dentro de los estándares internacionales.
Parámetro coliformes fecales
Se llevo a cabo la experimentación para determinar el número más probable (NMP) y se obtuvo el siguiente resultado (tabla 7):
Respecto a la normativa nacional e internacional en la tabla 8, se observa que la cantidad de coliformes fecales no cumple con ninguna de las normativas lo cual representa un riesgo para la salud por la propagación de enfermedades infecciosas, en especial para quienes realizan actividades en el río (Cortés-Lara, 2003).
4. Discusión
Respecto a la ubicación del sitio López-Ramírez et al. (2020) menciona criterios adaptados a partir de una matriz de Leopold modificada, mediante la cual se evalúan parámetros de bienestar, salud, ambiente y salud para la ubicación del sitio. Además, estos parámetros se encuentran apegados a la NOM-083-SEMARNAT-2003 (2004), que indica las especificaciones de protección ambiental para la selección del sitio, diseño, construcción, operación, monitoreo, clausura y obras complementarias de un sitio de disposición final de residuos sólidos urbanos y de manejo especial.
El sitio de disposición final no contralado incumple con las especificaciones tales como el acondicionamiento del sitio, lo cual se puede corroborar por la nula preparación, distancia agrícola de 50 m (figura 1 y 3). Asi mismo, en la figura 4 se puede ver que se encuentra rodeado de zona agrícola, por lo cual incumplen también con este requisito y distancia a cuerpos de agua mayores a 300 m, además de que el sitio se encuentra a 200 m del río Alseseca. Estos factores son importantes para tomar decisiones, pues es posible que se presente un impacto ambiental en la zona que ocasione degradación de los suelos y contaminación del río.
De acuerdo con la caracterización de los parámetros fisicoquímicos analizados durante esta investigación, lixiviados producidos en el sitio no controlado son del tipo maduro o envejecido. Estos datos también fueron reportados por Méndez et al. (2004), Ntampou et al. (2006), Nájera et al. (2009, septiembre 24-25) y Ubaldo-Vázquez et al. (2014). Los autores obtuvieron índices de biodegradabilidad (DQO/DBO) menores a 0.28, es decir, 15 veces mayor al obtenido en este trabajo (DQO/DBO=0.018) lo cual indica que deben emplearse procesos químicos como tratamientos para aumentar dicho valor y poder facilitar un postratamiento biológico como el uso de humedales artificiales o biorremediación.
Conforme a los metales pesados, se obtuvieron resultados por debajo de las normas mexicanas y similares a los obtenidos por Susunaga Miranda et al. (2021) en el relleno controlado de Veracruz, lo cual quiere decir que, a pesar de encontrarse en disminución por ser un lixiviado del tipo maduro, el impacto ambiental puede llegar a los bienes nacionales cercanos. Los autores proponen dar un tratamiento de barreras sílicas, las cuales retienen los metales pesados y evitan su migración. Con respecto a este estudio, no existen obras de ingeniería, y la migración de lixiviados es paulatina. Además, el sitio de estudio se encuentra ubicado en zonas agrícolas y cerca de un bien nacional hídrico, por lo tanto, incumple con la distancia mínima requerida.
En cuanto a los coliformes fecales, estos incumplen las normativas y ponen en riesgo la vida acuática, la zona agrícola y la salud humana. Asi mismo, Mora Molina y Calvo Brenes (2010) y Molina-Bolívar y Jiménez-Pitre (2017), establecen que los líquidos con presencia de una alta cantidad de coliformes fecales (superior a 1 000 NMP 100 mL-1) son indicadores de contaminación, cuyo contenido puede inhabilitar el uso de los ríos, como en este caso, donde el sitio está ubicado a 200 m del río Alseseca y causar enfermedades de origen hídrico.
5. Conclusiones y recomendaciones
Con los resultados de la caracterización de los lixiviados producidos en el sitio de disposición final no controlado, y comparado con el resultado de diversos autores, se concluye que el sitio de disposición del municipio de Tlapacoyan se encuentra en fase de envejecimiento o maduración, porque las concentraciones de los contaminantes están dentro de los parámetros establecidos por Tchobanouglous et al. (1994).
En cuanto al cumplimiento de las normativas, se pudo constatar que se cumplen en su mayoría con las normas oficiales mexicanas; sin embargo, al compararlas con la norma U.S. EPA para la protección de la vida acuática, dicho lixiviado esta por encima de los límites máximos permisibles, lo cual pone en riesgo por escorrentía al río Alseseca, debido a que se ubica a 200 m de distancia del sitio. Las normas oficiales mexicanas de eespecificaciones de protección ambiental para la selección del sitio, diseño, construcción, operación, monitoreo, clausura y obras complementarias de un sitio de disposición final de residuos sólidos urbanos y de manejo especial establecen que la distancia mínima requerida para este tipo de cuerpos de agua es de 500 m, por lo que se debe hacer obras de ingeniería para impedir que los componentes tóxicos migren y causen un impacto.
Como recomendación se proponen métodos de remediación químicos como los procesos de oxidación avanzada, la electrodiálisis o la oxidación Fenton, debido a que el índice de biodegradabilidad (DBO/DQO) es menor a 0.28, porque los métodos típicos o uso de humedales no son recomendados para los lixiviados del tipo maduro como tratamiento principal. En adición, se recomienda la clausura inmediata del sitio porque no cumple con las características mínimas para ser un sitio de disposición final, por poner en riesgo el ambiente y la salud de la población.
