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Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 6(11): 1-14 2015 1 1 Descarga de aguas residuales industriales en la zona fronteriza de Tamaulipas, México. Industrial wastewater discharge in the border area of Tamaulipas, Mexico. 1 Jovana Peña Betancourt, 1 René Ventura Houle, 1 Wilvert Salinas Castillo, 1 Blanca Castro Meza, 1 Silvia Casas González. 1 Universidad Autónoma de Tamaulipas. Facultad de Ingeniería y Ciencias. Matamoros S/N Zona Centro, C. P. 87000, Ciudad Victoria, Tamaulipas. Correo electrónico: [email protected] RESUMEN. Las aguas residuales presentan una gran cantidad de contaminantes que causan deterioro en el medio ambiente, estos afectan el desarrollo natural de los ecosistemas y de los elementos que lo conforman, todo esto es ocasionado por el cambio de factores como la toxicidad, olor, color, entre otros. Con el fin de tener una clara visón de la situación actual de Tamaulipas en relación con descargas de aguas residuales industriales, el objetivo principal es conocer los volúmenes y cantidades de contaminantes que se generan en el sector productivo del estado en el periodo del 2009 al 2013. Se solicitó a la Secretaría de Medio Ambiente y Desarrollo Urbano los registros de la Cédula de Operación Anual (COA) de los años del 2009 al 2013, mediante el análisis de los datos de la COA, se separaron de acuerdo al destino de descarga, quedando dos grupos de datos, posteriormente se graficaron los datos de acuerdo al destino dividiendo estos en tres secciones más que incluyen volúmenes de agua en metros cúbicos, contaminantes orgánicos en miligramos por litro y metales en miligramos por litro. Se obtuvieron las actividades productivas que mayor agua utilizaron, trataron y desecharon, así como, las actividades productivas que mayor cantidad de contaminantes generaron, además, debido a ser cantidades muy elevadas en comparación con las distintas actividades se observaron datos sobresalientes de contaminantes generados por algunos subsectores. En cuanto a los volúmenes utilizados se encontró que influyen factores como tamaño del establecimiento, número de empleados y proceso, en las cantidades de contaminantes generados también influyen los límites máximos permisibles incluidos en las Normas Oficiales Mexicanas. Recibido: Noviembre, 2014. Aprobado: Abril, 2015
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1Descarga de aguas residuales industriales en la zona fronteriza de Tamaulipas,
México.
Industrial wastewater discharge in the border area of Tamaulipas, Mexico.
1Jovana Peña Betancourt, 1René Ventura Houle, 1Wilvert Salinas Castillo, 1Blanca
Castro Meza, 1Silvia Casas González.
1 Universidad Autónoma de Tamaulipas. Facultad de Ingeniería y Ciencias. Matamoros S/N Zona
Centro, C. P. 87000, Ciudad Victoria, Tamaulipas. Correo electrónico: [email protected]
RESUMEN. Las aguas residuales presentan una gran cantidad de contaminantes que
causan deterioro en el medio ambiente, estos afectan el desarrollo natural de los
ecosistemas y de los elementos que lo conforman, todo esto es ocasionado por el cambio de
factores como la toxicidad, olor, color, entre otros. Con el fin de tener una clara visón de la
situación actual de Tamaulipas en relación con descargas de aguas residuales industriales,
el objetivo principal es conocer los volúmenes y cantidades de contaminantes que se
generan en el sector productivo del estado en el periodo del 2009 al 2013. Se solicitó a la
Secretaría de Medio Ambiente y Desarrollo Urbano los registros de la Cédula de Operación
Anual (COA) de los años del 2009 al 2013, mediante el análisis de los datos de la COA, se
separaron de acuerdo al destino de descarga, quedando dos grupos de datos, posteriormente
se graficaron los datos de acuerdo al destino dividiendo estos en tres secciones más que
incluyen volúmenes de agua en metros cúbicos, contaminantes orgánicos en miligramos por
litro y metales en miligramos por litro. Se obtuvieron las actividades productivas que mayor
agua utilizaron, trataron y desecharon, así como, las actividades productivas que mayor
cantidad de contaminantes generaron, además, debido a ser cantidades muy elevadas en
comparación con las distintas actividades se observaron datos sobresalientes de
contaminantes generados por algunos subsectores. En cuanto a los volúmenes utilizados se
encontró que influyen factores como tamaño del establecimiento, número de empleados y
proceso, en las cantidades de contaminantes generados también influyen los límites
máximos permisibles incluidos en las Normas Oficiales Mexicanas.
Recibido: Noviembre, 2014.
Aprobado: Abril, 2015
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ABSTRACT. Wastewater have a lot of pollutants that cause deterioration in the
environment , they affect the natural development of ecosystems and the elements that
comprise it, all this is caused by the change of factors such as toxicity , odor , color, among
others. In order to have a clear vision of the current state of Tamaulipas for discharge of
industrial wastewater , the main objective is to determine the volumes and amounts of
pollutants generated in the productive sector of the state in the period from 2009 to 2013 .
to the Ministry of Environment and Urban Development was requested records Annual
Certificate of Operation (COA ) for the years 2009 to 2013 , by analyzing data from the
COA , separated by destination discharge leaving two sets of data , then data were plotted
according to the destination dividing these into three volumes including water cubic meters
organic pollutants in milligrams per liter and metals in milligrams per liter sections.
Productive activities more water used , treated and disposed of were obtained , as well as
the productive activities that generate more pollutants also due to very high amounts
compared to the various activities outstanding data generated pollutants were observed by
some subsectors. As for the volumes used were found to influence factors such as size of
establishment , number of employees and process , in the amounts of pollutants generated
also influence the maximum permissible limits included in the Official Mexican Standards .
Palabras clave: agua residual, contaminación, industria, metales
Key Words: Wastewater, pollution, industry, heavy metals
INTRODUCCIÓN
Entre las principales acciones antropogénicas contaminantes del agua se encuentran, el uso
indiscriminado de detergentes, residuos de grasas de alimentos, procesos industriales y
actividades agropecuarias (Gómez y col., 2007).
Como menciona (Navarro, 2004), el consumo de agua para establecimientos industriales,
comerciales y de servicios, contribuye a la problemática de escasez y déficit de calidad del
agua, debido a los volúmenes de agua que manejan y a los procesos en los cuales se utiliza.
(Forero y col., 2005), hacen referencia a que las aguas residuales presentan una gran
cantidad de contaminantes que causan deterioro en el medio ambiente; estos contaminantes
afectan el desarrollo natural de los ecosistemas y de los elementos que lo conforman, todo
esto es ocasionado por el cambio de factores como la toxicidad, olor, color, entre otros.
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Caso (2004), menciona que la contaminación del agua es más evidente en las zonas
costeras, ya que las aguas residuales que ahí se generan son vertidas a los cuerpos de agua
de la región. Tal es el caso del estado de Tamaulipas, en donde se encuentran diversos
factores que provocan contaminación como son la actividad industrial, la comercial, de
servicios, la agropecuaria y descargas domésticas.
El estado de Tamaulipas cuenta con trámites y autorizaciones en materia ambiental, en los
cuales se incluyen registros de descarga de agua residual industrial, comercial y de
servicios, estos registros sirven de base para planeaciones, toma de decisiones e incluso
para la generación de investigaciones en el sector académico.
En el año de 2008 el Gobierno del estado de Tamaulipas, promovió la mejora regulatoria
del Código para el Desarrollo Sustentable del Estado de Tamaulipas, publicado en el
Periódico Oficial del Estado, es cuando se dedica a la Cédula de Operación Anual (COA) el
Título Sexto de la Información Ambiental, específicamente en el Capítulo I referente al
Sistema Estatal de Información Ambiental, previendo la integración del Registro de
Emisiones y Trasferencia de Contaminantes, con información de emisiones al aire, agua,
suelo y subsuelo, así mismo los materiales y residuos de competencia del Estado de
Tamaulipas.
El objetivo de este trabajo es comparar el volumen de agua utilizado, tratado, volumen de
agua residual y la cantidad de contaminantes transferidos al alcantarillado de los
establecimientos comerciales, industriales y de servicios de la zona fronteriza del estado de
Tamaulipas en el periodo del 2009 al 2013.
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se llevó a cabo en el estado de Tamaulipas con coordenadas geográficas
extremas al norte 27°40', al sur 22° 12' de latitud norte; al este 97° 08', al oeste 100° 08' de
longitud oeste. Como se muestra en la Figura 1, para este estudio se tomó en cuenta la
franja fronteriza norte del estado, en específico los municipios de Camargo, Gustavo Díaz
Ordaz, Matamoros, Miguel Alemán, Nuevo Laredo, Reynosa, Río Bravo y Valle Hermoso,
ya que son de los que se tienen registro, dentro de los reportes de la Cédula de Operación
Anual (COA).
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Figura 1. Municipios que conforman la zona de estudio. Fuente: INEGI, 2002.
2.1 FUENTES DE INFORMACIÓN
2.1.1 CÉDULA DE OPERACIÓN ANUAL
La Cédula de Operación Anual (COA) es el instrumento de recopilación de información en
el cual se incluyen los datos de emisiones a la atmósfera, descarga de agua residual y
residuos. El formato de la COA de competencia estatal, en la “Sección III. Registro de
Transferencias de Contaminantes en el agua”, se divide en apartados, los cuales contienen
la información de datos del origen de cada una de las fuentes de extracción o
abastecimiento con que cuenta la empresa, el número correspondiente al título de
asignación (en caso de que se cuente con una), la región hidrológica de donde proviene el
agua aprovechada y/o usada y la cantidad y unidades del volumen de aprovechamiento y/o
uso anual, procedencia de la descarga, destino de la descarga, tratamiento aplicado y la
cantidad y unidades del volumen descargado, datos de los parámetros sujetos a medición
conforme lo establecen las Normas Oficiales Mexicanas, el volumen anual de cada
descarga en unidades de volumen litros por año (L/año), la concentración promedio del
contaminante de cada descarga en unidades de concentración miligramos por litro (mg/L).
La información de esta sección, se basa para el registro y control de parámetros en las
siguientes normas: Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996 que establece
los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en
aguas y bienes nacionales, Norma Oficial Mexicana NOM-002-SEMARNAT-1996 que
establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas
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residuales a los sistemas de alcantarillado y la Norma Oficial Mexicana NOM-003-
SEMARNAT-1997 que establece los límites máximos permisibles de contaminantes para
las aguas residuales tratadas o que se reúsen en servicios al público.
2.2 HERRAMIENTAS
2.2.2 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN INDUSTRIAL DE AMÉRICA DEL NORTE
El Sistema de Clasificación Industrial de América del Norte (SCIAN), surge en el año de
1994, donde conjuntamente Estados Unidos de América, Canadá y México se unen para
crear un clasificador de actividades económicas regional el cual contiene una base común y
una parte de detalle nacional para cada uno de los países involucrados (Castillo, 2013).
El SCIAN está compuesto por 20 sectores de actividad, entre los cuales se incluyen
actividades del sector industrial, comercial y de servicios, este sistema permite contar con
información que se basa en un análisis económico, de acuerdo con la estructura económica
actual (INEGI, 2013).
El SCIAN México 2002, está conformado de cinco niveles, los cuales son: sector,
subsector, rama, subrama y clase de actividad. A nivel sector se cuenta con 20 categorías,
en el subsector con 95 categorías; aumentando cada vez más el número de categorías hasta
llegar al nivel clase con 1051 categorías (INEGI, 2002).
2.3 METODOLOGÍA
Se solicitó a la Secretaría de Medio Ambiente y Desarrollo Urbano (SEDUMA) del estado
de Tamaulipas, las bases de datos de la COA de los años de 2009 al 2013. Con las bases de
datos obtenidas se depuró la información, dejando para este trabajo solamente a los
establecimientos que reportan parámetros normados.
Con el fin de determinar las cantidades emitidas de contaminación, tomando la actividad
principal de los establecimientos, se clasificaron de acuerdo con el SCIAN 2002, a nivel
subsector; esto para determinar qué actividad productiva generó mayor cantidad de
contaminante en el periodo que abarca el estudio.
La información resultante se evaluará y se acomodará en forma por subsector y por destino
de descarga a fin de obtener una visión de la situación de la zona fronteriza de Tamaulipas,
para este trabajo sólo se tomará en cuenta la fuente de los sectores industrial, comercial y
de servicios emitidos y/o transferidos al agua.
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se formaron dos grupos de datos de acuerdo al destino de descarga, el primer grupo
contiene datos de los establecimientos que dirigen sus descargas al alcantarillado y el
segundo grupo son los establecimientos que dirigen la descarga a otros destinos, dentro de
los cuales se incluyen fosa séptica, cuerpo receptor, planta de tratamiento, recolección por
empresa externa, riego agrícola, riego de áreas verdes o la combinación de cualquiera de los
destinos.
3.1 ALCANTARILLADO
Los datos con destino final alcantarillado se dividieron en tres secciones.
3.1.1 VOLUMEN DE AGUA UTILIZADA, TRATADA Y RESIDUAL EN METROS
CÚBICOS CON DESTINO ALCANTARILLADO
La primera sección incluye los volúmenes de agua utilizados al año, volumen de agua
tratado al año y volumen de agua residual al año, todos con unidades de metros cúbicos y
clasificados de acuerdo al SCIAN.
En los datos con destino final alcantarillo, se ubicaron 38 subsectores, de los cuales se
consideraron los cinco subsectores con mayores cantidades utilizadas, tratadas y
descargadas, y el resto de los subsectores se incluyeron en la categoría otros.
En la Figura 2 se muestra que el subsector 322 industria del papel con 26,746,925.23 m3 de
agua utilizada, 26,656,498.10 m3 de agua tratada y 26,707,077.80 m3 de agua residual, es el
subsector que maneja los volúmenes más grandes en la clasificación con destino final
alcantarillado.
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Figura 2. Comparación de volumen de agua utilizado, tratado y agua residual, con destino
alcantarillado.
3.1.2 CONTAMINANTES ORGÁNICOS EN MILIGRAMOS POR LITRO CON DESTINO
ALCANTARILLADO
La segunda sección incluye los parámetros de sólidos suspendidos totales (SST), grasas y
aceites (GYA) y demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) incluidos en la normatividad
oficial mexicana, todos con unidades de miligramos por litro y clasificados de acuerdo al
SCIAN.
En la Figura 3 se muestran los cinco subsectores que mayor cantidad de contaminantes
orgánicos generaron y se engloba a los subsectores restantes en la categoría otros, el
subsector 484 autotransporte de carga fue el que generó mayor cantidad de SST y de GYA
con 62,696.42 mg L-1 y 26,036.57 mg L-1 respectivamente y el subsector 336 fabricación de
quipos de transporte el que generó mayor cantidad de DBO5 con 26,558.86 mg L-1.
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Figura 3. Comparación de cantidades de contaminantes orgánicos con destino alcantarillado.
3.1.2 METALES PESADOS EN MILIGRAMOS POR LITRO CON DESTINO
ALCANTARILLADO
La tercera sección incluye los parámetros de metales incluidos en la normatividad oficial
mexicana, todos con unidades de miligramos por litro y clasificados de acuerdo al SCIAN.
Para una mejor apreciación de los datos de los metales, en este apartado se presentan dos
gráficas una donde se agrupan el arsénico (As), cadmio (Cd), cianuro (Cn), cobre (Cu),
cromo hexavalente (Cr6), mercurio (Hg), níquel (Ni) y plomo (Pb); además de otra donde
se representan sólo los datos de zinc (Zn), ya que en este contaminante resalta una cantidad
muy elevada.
En la Figura 4 se agrupan los siete subsectores que generaron mayor carga de metales, el
subsector 336 fabricación de equipos de transporte generó mayor cantidad de As con 15.87
mg L-1, Cd con 284.44 mg L-1, Cn con 101.98 mg L-1, Cu con 55.8 mg L-1, Hg con 0.31 mg
L-1 y Pb con 14.93 mg L-1; el subsector 332 fabricación de productos metálicos generó
mayor cantidad de Cr con 19.94 mg L-1; el subsector 331 industrias metálicas básicas
generó mayor cantidad de Ni con 59.64 mg L-1.
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Figura 4. Comparación de cantidades de As, Cd, Cn, Cu, Cr6, Hg, Ni y Pb con destino
alcantarillado.
En la Figura 5 se muestra que el subsector 484 autotransporte de carga generó mayor
cantidad de Zn con 5,924.93 mg L-1.
Figura 5. Comparación de cantidades de Zn con destino alcantarillado.
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3.2 OTROS DESTINOS
Los datos de destino final otros destinos, al igual que en los datos de destino final
alcantarillado, se dividieron en tres secciones.
3.2.1 VOLUMEN DE AGUA UTILIZADA, TRATADA Y RESIDUAL EN METROS
CÚBICOS CON DESTINO OTROS DESTINOS
La primera sección incluye los volúmenes de agua utilizados al año, volumen de agua
tratado al año y volumen de agua residual al año, todos con unidades de metros cúbicos y
clasificados de acuerdo al SCIAN.
En los datos con destino final otros destinos, se ubicaron 24 subsectores, de los cuales se
consideraron los cinco subsectores con mayores cantidades utilizadas, tratadas y
descargadas, y el resto de los subsectores se incluyeron en la categoría otros.
En la Figura 6 se muestra al subsector 325 industria química como la actividad productiva
que utilizó mayor cantidad de agua con 150,956,866.50 m3, mayor cantidad trató de agua
con 135,828,616.87 m3 y mayor cantidad de agua residual generó con 136,998,475.50 m3.
Figura 6. Comparación de volumen de agua utilizado, tratado y agua residual, con destino otros
destinos.
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3.2.2 CONTAMINANTES ORGÁNICOS EN MILIGRAMOS POR LITRO CON DESTINO
OTROS DESTINOS
La segunda sección incluye los parámetros de SST, GYA y DBO5 incluidos en la
normatividad oficial mexicana, todos con unidades de miligramos por litro y clasificados de
acuerdo al SCIAN.
En la Figura 7 se muestra al subsector 213 servicios relacionados con la minería, como la
actividad productiva que mayor cantidad generó de SST, GYA y DBO5 generó con
4,137.35 mg L-1, 2,825.76 mg L-1 y 3,831.91 mg L-1, respectivamente.
El subsector 222 agua y suministro de gas por ductos al consumidor final, es la segunda
actividad que mayor cantidad genera de SST y GYA con 2,237.71 mgL-1 y 2,730.03 mg L-1
respectivamente.
Se observa también que en la categoría otros los parámetros de SST y DBO5 se presentan
con cantidades elevadas.
Figura 7. Comparación de cantidades de contaminantes orgánicos con destino otros destinos.
3.2.3 METALES PESADOS EN MILIGRAMOS POR LITRO CON DESTINO OTROS
DESTINOS
La tercera sección incluye los parámetros de metales incluidos en la normatividad oficial
mexicana, todos con unidades de miligramos por litro y clasificados de acuerdo al SCIAN.
Para una mejor apreciación de los datos de los metales, en este apartado se presentan dos
gráficas una donde se agrupan el As, Cd, Cn, Cr6, Hg, Ni, Pb y Zn; además de otra donde
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se representan sólo los datos de Cu, ya que en este contamínate resalta una cantidad muy
elevada.
Como se muestra en la Figura 8, el subsector 222 agua y suministro de gas por ductos al
consumidor final, es la actividad productiva que mayor cantidad generó de: As con 0.65 mg
L-1, Cd con 1.97 mg L-1, Cn con 3.53 mg L-1, Cr6 con 7.21 mg L-1, Ni con 8.31 mg L-1 y Zn
con 24.99 mg L-1.
El subsector 213 servicios relacionados con la minería es el que reporta mayor cantidad
generada de Pb con 2.91 mg L-1, en los cuatro años que abarca este estudio; además de ser
la segunda actividad productiva que mayor cantidad genera de Ni y Zn con 3.62 mg L-1 y
3.73 mg L-1 respectivamente.
Se observa también que en la categoría otros los parámetros de Ni, Pb y Zn se presentan
con cantidades elevadas.
Figura 8. Comparación de cantidades de As, Cd, Cn, Cr6, Hg, Ni, Pb y Zn con destino otros
destinos.
En la Figura 9 se muestra que el subsector 222 agua y suministro de gas por ductos al
consumidor final generó mayor cantidad de Zn con 109.53 mg L-1.
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Figura 9. Comparación de cantidades de Cu con destino otros destinos.
CONCLUSIONES
El tamaño e infraestructura de cada establecimiento, número de empleados que conforman
la empresa, procesos en los cuales es utilizada el agua, los insumos utilizados, además de
los límites máximos permisibles incluidos en las Normas Oficiales Mexicanas influyen en
las cantidades de contaminantes generados y en los volúmenes utilizados, tratados y
volumen de agua residual generados por cada actividad productiva.
Ya que los reportes son generados por los responsables de cada establecimiento las
cantidades de Zn y Cu que sobresalen de las demás cantidades, se puede deber a errores en
la captura de dichos reportes.
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