Estudio de la eliminación de nitratos en aguas subterráneas de zonas de ribera mediante el uso de material de un humedal

Abstract

Los humedales son un ejemplo de hábitats que pueden ser utilizados directamente para disminuir la carga de nutrientes en el agua subterránea que descargan en aguas superficiales de las riberas, mejorando su calidad. La eliminación del nitrógeno en zonas de ribera es atribuida a la desnitrificación y al efecto de las plantas. La desnitrificación se basa en el crecimiento de microorganismos facultativos en presencia de condiciones anóxicas. El objetivo de este estudio es determinar a escala de laboratorio la capacidad de desnitrificación de material de humedal de la Reserva Natural Sebes en Flix (Tarragona, España), donde Phragmites australis ha estado presente por muchos años. Se hicieron dos experimentos en batch a 25ºC usando en cada uno material de humedal de dos profundidades (0-5 y 5-10 cm), se estudió un tercer batch con ambos materiales a 10ºC, todos en botellas sin espacio de aire y con un radio de suelo/agua de 0,05 y 0,075 g suelo seco/mL. Previamente, se caracterizaron ambos materiales, los que presentaban una capacidad de lixiviar entre 3,5 y 5,8 mg C orgánico/g suelo seco en 24 h y un contenido de 5,2 x 105 - 4,2 x 106 desnitrificadores/g suelo seco. Entre los desnitrificadores presentes se identificó mediante pruebas moleculares la presencia de Bacillus cereus y Pseudomonas. A los batch se les inyectó 60-80 mg/L de nitrato después de 22 h de ensamblados. Se observó una eliminación del 99% del nitrato a las 48 h en los batch a 25ºC y después de 100 h a 10ºC. La concentración de nitritos aumenta cuando el nitrato va siendo eliminado, pero es finalmente eliminado hasta el límite de detección (0,01 mg/L). Estos resultados muestran una desnitrificación rápida con este tipo de material, principalmente debido a la materia orgánica y los microorganismos aportados y las condiciones anóxicas. A partir de estos resultados, se construyó un sistema en continuo. Éste consistió en una caja de LDPE (600 x 400 x 320 mm) con una zona central llena de arena, con zonas laterales de entrada y salida llenas de marmolita y con 650 g de material de humedal sobre la cama de arena. El nivel de agua de la salida se fijaba para mantener el gradiente y controlar la velocidad de flujo. Se determinó la K del sistema en 36,6 m/día. Se bombeaba de forma continua una solución de nitrato (25 – 75 mg/L) y el sistema se operó con dos tiempos de residencia distintos (32 and 62 h). El material era regado dos veces a la semana para simular episodios de lluvia con 1,2 L de la misma solución de la alimentación. La salida era monitoreada cada día. Los resultados del sistema en continuo muestran una baja eficiencia en la desnitrificación según las condiciones evaluadas, que van en promedio desde 6 - 14 % de eliminación de los nitratos. El carbono orgánico detectado estaba por debajo de 1,4 mg C/L. En comparación con los resultados obtenidos de los batch, en el sistema en continuo hay una limitación por la cantidad de carbono orgánico disponible, que afecta a la actividad y al establecimiento de un biofilm de desnitrificadores en la cama de arena.