Impacto del carácter corrosivo iónico y por dióxido de carbono del agua en materiales de acero al carbón de un sistema de abastecimiento de agua potable en el Municipio de Toluca

INTRODUCCIÓN La disponibilidad de agua dulce es considerada uno de los grandes retos para el futuro, en la actualidad, la gran mayoría de los acuíferos son explotados para satisfacer la demanda de agua, mediante perforaciones de nuevos pozos, o en combinación con el agua superficial. El agua va adquiriendo en su composición diversas sustancias que la alteran y determinan sus principales características fisicoquímicas durante su ciclo, ya que interactúa con diferentes medios como el aire y el suelo. En México como en varios países el agua subterránea es un recurso natural vital para el suministro confiable y económico de agua para consumo humano en los ámbitos urbano y rural. El agua antes de su consumo es continuamente monitoreada, por medio de procesos eficaces y regularizados. En los últimos años se han observado cambios significativos y continuos en la composición fisicoquímica del agua de uso y consumo, entre ellos, el incremento de los iones nitratos y el dióxido de carbono, los cuáles pueden ser transportados al agua naturalmente o por actividades antropogénicas, y entrar en contacto con el agua aportando acidez lo cual la hace corrosiva o agresiva, deteriorando la infraestructura metálica y/o materiales con que entra en contacto, incorporando al agua hierro y manganeso solubles lo que afectan las propiedades organolépticas, al aportar color y turbiedad al agua. Otros factores que también intervienen en este proceso de incorporación sustancias al agua, son la baja dureza, el decremento de oxígeno disuelto, las variaciones de la alcalinidad, incremento de los ácidos minerales y orgánicos. El objetivo principal del proyecto fue estudiar el impacto del carácter corrosivo iónico por iones nitratos y por dióxido de carbono del agua, en un sistema de abastecimiento para uso y consumo humano en el Municipio de Toluca, el cual pertenece a la cuenca alta del Rio Lerma y representa uno de los acuíferos más explotados del país para abastecer a los consumidores. Determinando los principales iones mayoritarios (carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sodio, potasio, magnesio, calcio) del agua, se calcularon los índices de corrosión para clasificar los pozos de acuerdo al tipo de corrosión que presentaron, y se logró identificar que existen cambios más drásticos en la fisicoquímica del agua al identificarse por primera vez la formación de cloro residual crudo, producto de las reacciones de óxido reducción de los iones nitrato con los iones cloruro, indicando que existe un ambiente reductivo en el sistema acuoso también deficiente de cationes divalentes mayoritarios. Generando alternativas de solución para la disminución y/o eliminación al elevado contenido de manganeso en el agua se seleccionó un material zeolítico natural para la remoción eficiente de este metal. También se presentaron estrategias para la rehabilitación de pozos, en conjunto con los personal de Agua y Saneamiento de Toluca, además dio la pauta para que otros Municipios como Lerma y Metepec se interesaran en el proyecto. En el capítulo 1 se presenta el marco teórico, en que está fundamentado este trabajo de investigación, destacando los aspectos más significativos que conllevan al cálculo de la corrosividad del agua como: parámetros fisicoquímicos, especies en solución, conceptos de corrosión, las características establecidas para el agua de uso y consumo. Se hace un énfasis especial a la importancia de realizar análisis fisicoquímicos del agua, con la finalidad, de conocer y explicar el origen y consecuencias de los iones nitratos y dióxido de carbono. El capítulo 3, 4 y 5 están conformados por la justificación, hipótesis, objetivos y metodología, fundamentales para el desarrollo de este trabajo doctoral, que atiende los efectos de la disminución de la calidad del agua provocada por el incremento de la concentración de iones nitrato y dióxido de carbono que favorecen por la presencia de hierro y manganeso generados por el detrimento de la infraestructura hidráulica de los sistemas de abastecimiento del agua. En el capítulo 5 se presenta la metodología que se llevó a cabo en cada etapa establecida para alcanzar los objetivos el proyecto de investigación doctoral. En el capítulo 7 se presentan los resultados alcanzados y reportados en un primer artículo científico publicado titulado, “Drinking water characterization and removal of manganese. Removal of manganese from water” en el cual se explica el impacto que tiene la corrosión en la infraestructura de acero, a través de la presencia de hierro y manganeso y se propone un método para remover manganeso del agua de consumo. En un segundo artículo, en proceso de evaluación, se analiza la cantidad de dióxido de carbono en sus diferentes formas, el impacto que aporta al agua y su incremento como gas invernadero producto del efecto de cambio climático, incluyendo la propuesta de cálculo de las concentraciones de las diferentes formas químicas del dióxido de carbono, sus efectos en la salud. Un tercer artículo enviado, observan los efectos del ion nitrato en el agua y su posible remediación con el aumento de la concentración de iones calcio en forma de hidróxido y/o carbonato. También tiene una revisión bibliográfica presentada como resumen en extenso de un congreso sobre los iones nitratos en el agua donde se exponen los resultados de otras investigaciones. En el capítulo 8 y 9 se incluyen la discusión general del proyecto y las conclusiones principales de este trabajo la cuál fue que hay corrosión por dióxido de carbono que es característica de todos los pozos estudiados, mientras la corrosión por iones nitratos que también se observa, que es más severa que por dióxido de carbono y que está en función de la distancia del pozo a la fuente puntual y su antigüedad, así como la profundidad del pozo. El nivel de corrosión es aún mayor cuando ambas especies químicas están interactuando, lo que genera elevadas concentraciones de manganeso y hierro, lo que deteriora la calidad organoléptica e impacta en la salud del consumidor y/o usuario.RESUMEN Los problemas de corrosión en los sistemas de distribución de agua para uso y consumo están relacionados con la acidez iónica y por dióxido de carbono. Una forma de determinarla es con el cálculo de índices de corrosión como Langelier, Ryznar, Larson y Mojmir, evaluando las variaciones fisicoquímicas, así como la tendencia corrosiva y el impacto en la infraestructura hidráulica. Las tuberías de distintos materiales plásticos y metálicos son impactadas por la corrosión, esto se refleja con la presencia de hierro y manganeso en el agua. Los altos contenidos de estos metales así como la presencia de nitratos incrementan la acidez del agua y por consiguiente la corrosión de los materiales del sistema de distribución, causando daños a la salud de los consumidores. En el presente trabajo de investigación se realizó un estudio de la fisicoquímica del agua de pozos con características corrosivas (fuente puntual de dióxido de carbono y/o nitratos), en el Municipio de Toluca, que pertenece a la cuenca alta del Rio Lerma y representa uno de los acuíferos más explotados del país. Se realizaron una serie de diez muestreos durante dos años (del 2015 al 2017), en cinco pozos con características similares, en las épocas de estiajes, sequías, invernal y de recarga para medir y determinar sus principales características fisicoquímicas. Se encontró que la mayoría de los parámetros cumplen con la NOM-127-SSA1-1994 con excepción del hierro y manganeso que sobrepasa el límite permisible, estas especies en el agua pueden causar daños a la salud de los consumidores, tales como el síndrome conocido como manganismo o parkinsonismo, cuyos síntomas son debilidad, dolor muscular, temblores, falta de coordinación en los movimientos faciales y de las manos, dificultad para mantener el equilibrio, problemas para caminar, dificultad para hablar y calambres nocturnos en las piernas. Con los datos obtenidos de la caracterización fisicoquímica, se calcularon los índices de corrosión, cualitativos y cuantitativos con ayuda del software AgriInc 2.6. Estos cálculos mostraron que el agua de esta zona es corrosiva o agresiva, debido a que los valores máximos encontrados fueron: Langelier-0.14, Ryznar 9.06, Mojmir Mach, 0.00099, Larson 0.99, principalmente por dióxido de carbono e iones nitratos, dos especies que cuyas concentraciones se ha incrementado en el agua de uso y consumo de los pozos estudiados. La corrosión iónica por nitratos evaluada a través del Índice de Larzon (0.99) es mayor que por dióxido de carbono porque el ion nitrato se reduce a amonio, lo que favorece la oxidación del hierro y manganeso. Sin embargo, la corrosión cuando ambas especies están presente es aún mayor en un 70 % de acuerdo al índice de agresividad con respecto al calcio calculado con el modelo de Mojmir Mach (0.0013), que también indica la cantidad de calcio en forma de hidróxido o carbonato requerida para recuperar su estabilidad química es de un 44% más. Se encontró que la reducción de los iones nitratos a amonio, se presenta en agua con baja dureza al calcio y magnesio, con concentraciones de 1.6 mg/L Ca y 10.5 mg/L Mg, así como 10 mg/L de Na, genera la oxidación de los iones cloruros a cloro gas, lo cual se comprobó con la determinación de cloro residual in situ antes del proceso de desinfección por cloración en todos los pozos estudiados, registrando por primera vez en dos de ellos, a este se denominó, cloro crudo. Se estudió también la forma de remover el manganeso soluble del agua, para ello se utilizó una zeolita natural homoionizada, la cual es simple de utilizar y con resultados favorables al removerlo en un 100%, ya que esta especie en el agua de uso y consumo puede causar efectos adversos a la salud de los consumidores. Se realizó una isoterma y una cinética de adsorción en las cuales se determinaron las condiciones óptimas para que el material zeolítico adsorba el metal del agua. El equilibrio cinético se alcanzó en 48 h, la relación de 10 mL / 20 mg, adsorbato/adsorbente, fue suficiente para eliminar el exceso de manganeso de las soluciones acuosas y la proporción de 10 mL / 60 mg para el agua de uso y consumo. La cantidad de Mn adsorbida al equilibrio fue de qt=0.0519 mg g-1, con una constante de velocidad de kL= 0.0205 h-1, que de acuerdo al coeficiente de correlación lineal (R2=0.9713), la adsorción se ajustó al modelo de primer orden de Lagergren. Se concluye que en la corrosión iónica por iones nitratos (agente oxidante), se promueve la oxidación de manganeso y/o hierro (agentes reductores), mientras que, simultáneamente estos son reducidos a amonio. Este proceso redox, depende de la dureza del agua, principalmente del calcio, en concentraciones de 10 mg/L de calcio aproximadamente, El calcio tiende a precipitar carbonatos e hidróxidos de baja solubilidad en las áreas catódicas donde se produce una alcalinización del electrolito, esta precipitación dificulta el proceso de reducción de oxígeno catódico y, por lo tanto, el proceso de corrosión general. Las aguas blandas son generalmente las más agresivas porque carecen de la capacidad de formar capas protectoras. su efecto en la infraestructura es directo generando la incorporación de manganeso y/o hierro al agua. Es posible que la reducción de nitratos a amonio se lleve a cabo también, a través de los iones cloruro que generan cloro gas (cloro crudo). De acuerdo a lo anterior la corrosión iónica por iones nitratos es más severa que la de dióxido de carbono.EL PRESENTE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN SE REALIZÓ EN LAS INSTALACIONES DEL CENTRO INTERAMERICANO DE RECURSOS DEL AGUA, BAJO LA RESPONSABILIDAD DE LA DRA. VERÓNICA MARTÍNEZ MIRANDA, DRA. IVONNE LINARES HERNÁNDEZ Y EL DR. MARCOS JOSÉ SOLACHE RÍOS APOYADO Y FINANCIADO POR LA SECRETARÍA DE INVESTIGACIÓN Y ESTUDIOS AVANZADOS DE LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO. AGRADEZCO A LAS AUTORIDADES DE ESTAS INSTITUCIONES POR LAS FACILIDADES PARA LA REALIZACIÓN DEL PROYECTO. AL CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA POR LA BECA PARA ESTUDIOS DE POSGRADO AL PROYECTO 100 000 STRONG OF AMERICAS POR EL APOYO OTORGADO DE MOVILIDAD ASÍ COMO AL MUNICIPIO DEL VALLE DE TOLUCA Y AL ORGANISMO DE AGUA Y SANEAMIENTO DE TOLUCAPOR EL APOYO Y EL INTERÉS MOSTRADO DURANTE LA REALIZACIÓN DEL PROYECTO

Consecuencias adyacentes del dióxido de carbono emitido por una fuente puntual en el agua subterránea

El cambio climático es un cambio significativo y duradero de patrones locales o globales del clima. Las causas pueden ser naturales o antropogénicas, por ejemplo, la emisión de CO2 y otros gases. Hay estudios sobre este fenómeno en la atmósfera y poca información del impacto del aumento del CO2 en el agua subterránea. Elevadas concentraciones de CO2 causan disminución de pH, incremento de Na, K, y de alcalinidad, de metales y de sustancias de rocas o subsuelo inadecuadas para el consumo humano. El agua subterránea generalmente es de buena calidad, que en las últimas décadas ha sido vulnerable a la contaminación y efectos del cambio climático. Allende en 1976, planteó el uso conjunto de los diagramas de equilibrio de Tillmans, del índice de saturación de Langelier, de la relación de índices de Langelier, de la corrección por fuerza iónica de Mojmir Mach y de la modificación de éste para determinar cualitativamente y cuantitativamente el comportamiento del CO2. En este trabajo se estudió el comportamiento del CO2 en el agua subterránea con una fuente puntual que produce de manera continua 108 toneladas de CO2 por año, utilizando este último modelo. Se seleccionó un pozo en el acuífero del Valle de Toluca localizado en el Estado de México, dentro de la cuenca Alta del río Lerma y al sur del Altiplano Mexicano. Se desarrolló un plan de muestreo durante un año y se caracterizó el agua de acuerdo a métodos estándar. La alcalinidad es el parámetro con mayor variación dado que, es un agua bicarbonatada sódica magnésica. Con el gráfico de Tillmans se identificó que el contenido de CO2 en exceso era mayor al del equilibrio, que hace al agua agresiva.Trabajo publicado en Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana; no. 52, supl. 2, parte I, diciembre de 2018.Universidad Nacional de La Plat

Litsea glaucescens Kuth possesses bactericidal activity against Listeria monocytogenes

Background Litsea glaucencens Kuth is an aromatic plant used for food seasoning food and in Mexican traditional medicine. Among, L. glaucencens leaves properties, it has proven antibacterial activity which can be used against opportunistic pathogens like Listeria monocytogenes, a foodborne bacteria that is the causal agent of listeriosis, a disease that can be fatal in susceptible individuals. The aim of this work was to investigate the antibacterial activity of L. glaucescens Kuth leaf extracts against L. monocytogenes and to identify its bioactive components. Material and Methods L. glaucences leaves were macerated with four solvents of different polarity (n-hexane, dichloromethane, ethyl acetate, and methanol). To determine the capacity to inhibit bacterial proliferation in vitro, agar diffusion and microdilution methods were used. Next, we determined the minimal bactericidal concentration (MBC). Finally, we determined the ratio of MBC/MIC. Metabolites present in the active methanolic extract from L. glaucescens Kuth (LgMeOH) were purified by normal-phase open column chromatography. The structure of the antibacterial metabolite was determined using nuclear magnetic resonance (1H, 13C, COSY, HSQC) and by comparison with known compounds. Results The LgMeOH extract was used to purify the compound responsible for the observed antimicrobial activity. This compound was identified as 5,7-dihydroxyflavanone (pinocembrin) by analysis of its spectroscopic data and comparison with those described. The MIC and MBC values obtained for pinocembrin were 0.68 mg/mL, and the ratio MBC/MIC for both LgMeOH and pinocembrin was one, which indicates bactericidal activity. Conclusion L. glaucences Kuth leaves and its metabolite pinocembrin can be used to treat listeriosis due the bactericidal activity against L. monocytogenes

Occurrence and anthropogenic-derived mortality of humpback whales (Megaptera novaeangliae) along the northern coast of Argentina, 2003–2021

Sightings and strandings of humpback whales (Megaptera novaeangliae) along the coast of Buenos Aires Province in Argentina were once sporadic but have increased by up to 640% since 2018. Here, we assess the trends and seasonality of occurrence and anthropogenic-derived mortality in this population between 2003 and 2021. Most of the humpback whales found dead were young animals, and 27% of the stranded whales showed signs of anthropogenic interactions. The information collected from Buenos Aires Province over the past two decades clearly indicates that humpback whales are becoming more frequent and growing in numbers along the Argentinean coast. For their protection, governmental regulations need to be implemented as soon as possible.Fil: Giardino, Gisela Vanina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: Gana, Joaquín Carlos Mario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: de León, Marta Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: Mandiola, María Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: Dassis, Mariela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: Denuncio, Pablo Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: Elissamburu, Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: Morón, Sergio Gabriel. Fundación Mundo Marino (fmm);Fil: Rodríguez Heredia, Sergio. Fundación Mundo Marino (fmm);Fil: Alvarez, C. Karina. Fundación Mundo Marino (fmm);Fil: Loureiro, Juan P.. Fundación Mundo Marino (fmm);Fil: Massola, Victoria. Fundación Para la Recepción y Asistencia de Animales Marinos; ArgentinaFil: Valenzuela, Luciano Oscar. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Sociales. Departamento de Arqueología. Laboratorio de Ecología Evolutiva Humana (Sede Quequén); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Tamini, Leandro Luis. No especifíca;Fil: Taraborelli, Paula Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires; ArgentinaFil: Saubidet, Alejandro. No especifíca;Fil: Faiella, Adrian. No especifíca;Fil: Cappozzo, H. Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia"; ArgentinaFil: Bastida, Ricardo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: Rodriguez, Diego Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; Argentin

Occurrence and anthropogenic-derived mortality of humpback whales (<i>Megaptera novaeangliae</i>) along the northern coast of Argentina, 2003–2021

Sightings and strandings of humpback whales (Megaptera novaeangliae) along the coast of Buenos Aires Province in Argentina were once sporadic but have increased by up to 640% since 2018. Here, we assess the trends and seasonality of occurrence and anthropogenic-derived mortality in this population between 2003 and 2021. Most of the humpback whales found dead were young animals, and 27% of the stranded whales showed signs of anthropogenic interactions. The information collected from Buenos Aires Province over the past two decades clearly indicates that humpback whales are becoming more frequent and growing in numbers along the Argentinean coast. For their protection, governmental regulations need to be implemented as soon as possible.</p