Desarrollo de una metodología con fluorescencia 3d para la caracterización de la materia orgánica disuelta en el subsuelo

Abstract

"Uno de los problemas más serios que enfrentamos en nuestros días es la contaminación de los recursos de suelo, agua superficial y agua subterránea; su impacto ambiental es evaluado comúnmente con base en las concentraciones de los agentes contaminantes presentes. Un parámetro a evaluar para establecer la calidad de estos recursos es la materia orgánica. En el agua, esta materia orgánica se encuentra disuelta o suspendida y procede de desechos de alimentos, aguas negras domésticas o de fábricas. En el caso del agua subterránea, puede ser de origen natural o antropogeneo. El suelo a su vez, está provisto de materia orgánica natural particulada (MOS) y disuelta (MOD); aunque, puede ser impactado por materia orgánica disuelta de origen antropogénico (MOA). La MOD, se encuentra en la solución del suelo y es un componente importante, debido a su elevada afinidad por los contaminantes. El objetivo del presente trabajo fue desarrollar una metodología con fluorescencia 3D para caracterizar la MOA en agua superficial, suelo agrícola regado con agua residual y agua subterránea. Este trabajo constituye una aportación al conocimiento de las características y evolución de la MOD, de origen natural y MOA antropogénico en estos ambientes. La primera caracterización de la MOD se realizó en 49 fuentes de abastecimiento de agua potable, ubicadas en las cercanías de la zona industrial Toluca-Lerma (Valle de Toluca, estado de México). El 51 % de las muestras sobrepasó el límite de DQO para agua potable. Mediante Fluorescencia 3D se identificó MOD y MOA. Las proteínas aromáticas (MOA), se observaron en la zona industrial de San Mateo Atenco-Lerma y la zona industrial de Toluca, Lerma y Ocoyoacac. Lo anterior demuestra la influencia que ha tenido el desarrollo industrial en la zona sobre la calidad del agua. El 60 % de las muestras mostró contaminación por MOA. La segunda investigación aborda el desarrollo de una metodología con fluorescencia 3D para la caracterización de la MOD en suelo. La MOD fue extraída en muestra seca y húmeda con agua HPLC, solución 0.01 M KCl y solución 0.01 M KNO3 en suelo de clima templado y clima árido. En suelo de clima templado se identificó MOD. En la muestra de clima árido, además de MOD, proteínas aromáticas y aminoácidos (MOA). En los extractos con solución de KNO3 se observar la influencia del nitrógeno, reflejada por un desplazamiento del espectro hasta los 240 nm."

"One of the most serious problem we face today is soil resources pollution, surface water and groundwater; their environmental impacts, is evaluated based on pollutants concentrations. A parameter to evaluate for establishing the quality in these resources is organic matter. In water, organic matter is dissolved or suspended and it proceeds from soil, food waste, domestic sewage or factories. Soil, is provided by particulate and dissolved natural organic material (SOM, DOM); although it may be impacted by anthropogenic dissolved organic matter (AOM). The DOM is found in soil solution and it is an important component, due to, its high affinity to pollutants. The aim of this work was to develop a methodology with 3D fluorescence to characterize DOM in soil, surface water, agricultural land and groundwater. This work is a contribution to the knowledge of charascteristics and evolution of DOM, natural and anthropogenic in these environments. The first analysis was conducted in 49 drinking water sources located near the Toluca-Lerma (Toluca Valley, State of Mexico) industrial zone. 51 percent of samples exceeded the limit for drinking water COD. By analyzing 3D Fluorescence DOM and AOM were identified. Aromatic proteins (AOM) were observed in San Mateo-Lerma, Toluca, Lerma and Ocoyoacac industrial areas. This demonstrates the influence that industrial development has had in the area over water quality. 60 percent of samples showed AOM contamination. The second research describes the methodology with 3D fluorescence to characterize DOM in soil. The DOM sample was extracted in a dry sample and in a wet sample with HPLC water, 0.01 M KCl solution and 0.01 M KNO3 solution in temperate soil and arid climate. In temperate soil only DOM was identified, in arid climate sample, aromatic proteins and amino acids (AOM). In extracts with KNO3 solution the influence of nitrogen was observed, reflected by a shift of the spectrum to 240 nm. The spectra obtained by wet sample extracts, 0.01M KCl solution and soil pH shows better defined and delimited peaks. The excitation wavelength was unchanged and the emission with little variation. Infra-red results, confirm the presence of anthropogenic organic compounds: carboxylic acids, amines and amides. The third research conducted, shows 3D fluorescence methodology application in agricultural soil irrigated with industrial wastewater. The aim to observe the DOM evolution throughout the soil profile."