1 LA IMPORTANCIA DE NUESTRO MEDIOAMBIENTE: ESTUDIO CUALITATIVO DE AGUA Y SUELO EN IZNALLOZ Bueno, Mª Belén; Cuesta, Lucía; Fresneda, Antonio; Garrido, Juan Miguel; González, Cristian; Gutiérrez, Alvaro; Morales, Pedro; Rivas, Mª Carmen; Ruiz, Marta; Vilchez, Patricia, Ortiz, Marisa 1 and Plata, Carmen 2 . I.E.S. Montes Orientales, Carretera de la Sierra s/n. 18550-Iznalloz-Granada 1 [email protected]2 [email protected]RESUMEN Entender el medio que nos rodea, cuidar y difundir la riqueza cultural y natural que nuestro entorno entraña es fundamental en el desarrollo del alumnado. De esta manera, aplicando el método científico y centrando nuestra investigación en el estudio de la calidad del agua y del suelo de la zona hemos podido comprobar cómo actividades agrícolas o ganaderas, así como vertederos incontrolados pueden modificar las condiciones del medio que nos rodea. Así, la presencia de elementos contaminantes en agua (nitratos, fosfatos, amoniaco) ha sido atribuida a determinadas prácticas agrícolas y/o ganaderas de la zona. Con respecto a los cultivos (fundamentalmente olivar), éstos se localizan en suelos con una alta capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.), con una presencia de una población de microorganismos significativa, parámetros que avalan su fertilidad; en contraposición a suelos sin cultivar y zonas con vertederos incontrolados donde ambos parámetros ven reducidos su valores. La realización de este proyecto de investigación ha supuesto una mayor sensibilización de toda la comunidad educativa hacia la conservación del medioambiente, siendo esta tarea una responsabilidad de todos. ABSTRACT Understanding and preserving our environment and spreading the information found about the richness of our cultural and natural background is essential for the development of our students. Therefore, by applying the scientific method and focusing our research on the surrounding fields through a water and soil quality analysis, we have obtained knowledge of how farming activities or even uncontrolled dumping of waste prove to be substantial in the modification of the quality of our environment. Thus, the presence of polluting elements in water like nitrates, phosphates or ammonia, can be attributed to a number of factors such as some farming routines. Olive trees, for instance, are located in fields with high cationic exchange capacity. High levels of microorganisms have been found to cause the high rate of fertility of these soils. On the other hand, the tests done on the wastelands which are too often used as uncontrolled dumping areas rather than farming fields, show significant reductions in the amount of beneficiary parameters mentioned above. The whole educational community can benefit from the results and learning processes of this research in terms of a higher environmental awareness. INTRODUCCIÓN La política ambiental europea tiene entre sus principios fundamentales la conservación, protección y mejora de la calidad del medioambiente, así como la
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LA IMPORTANCIA DE NUESTRO MEDIOAMBIENTE: ESTUDIO CUALITATIVO DE AGUA Y SUELO EN IZNALLOZ
Entender el medio que nos rodea, cuidar y difundir la riqueza cultural y natural que nuestro entorno entraña es fundamental en el desarrollo del alumnado. De esta manera, aplicando el método científico y centrando nuestra investigación en el estudio de la calidad del agua y del suelo de la zona hemos podido comprobar cómo actividades agrícolas o ganaderas, así como vertederos incontrolados pueden modificar las condiciones del medio que nos rodea. Así, la presencia de elementos contaminantes en agua (nitratos, fosfatos, amoniaco) ha sido atribuida a determinadas prácticas agrícolas y/o ganaderas de la zona.
Con respecto a los cultivos (fundamentalmente olivar), éstos se localizan en suelos con una alta capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.), con una presencia de una población de microorganismos significativa, parámetros que avalan su fertilidad; en contraposición a suelos sin cultivar y zonas con vertederos incontrolados donde ambos parámetros ven reducidos su valores.
La realización de este proyecto de investigación ha supuesto una mayor sensibilización de toda la comunidad educativa hacia la conservación del medioambiente, siendo esta tarea una responsabilidad de todos.
ABSTRACT
Understanding and preserving our environment and spreading the information found about the richness of our cultural and natural background is essential for the development of our students. Therefore, by applying the scientific method and focusing our research on the surrounding fields through a water and soil quality analysis, we have obtained knowledge of how farming activities or even uncontrolled dumping of waste prove to be substantial in the modification of the quality of our environment. Thus, the presence of polluting elements in water like nitrates, phosphates or ammonia, can be attributed to a number of factors such as some farming routines.
Olive trees, for instance, are located in fields with high cationic exchange capacity. High levels of microorganisms have been found to cause the high rate of fertility of these soils. On the other hand, the tests done on the wastelands which are too often used as uncontrolled dumping areas rather than farming fields, show significant reductions in the amount of beneficiary parameters mentioned above.
The whole educational community can benefit from the results and learning processes of this research in terms of a higher environmental awareness.
INTRODUCCIÓN
La política ambiental europea tiene entre sus principios fundamentales la conservación, protección y mejora de la calidad del medioambiente, así como la
protección de la salud de las personas y la utilización prudente y racional de los recursos naturales (Art. 130R del Tratado de la Unión Europea). A nivel nacional han sido numerosos los organismos que han implementado a la propia Unión Europea siendo la más reciente La Dirección General de Calidad y Evaluación Ambiental y Medio Natural, naciendo en 2012 con la función de proponer, elaborar, coordinar y programar planes nacionales y actuaciones referentes a la prevención y control de la contaminación e impacto ambiental, incluyendo los sistemas indicadores de contaminación y las evaluaciones a las que los espacios naturales deben someterse (Art.4 punto 1).
Entre los distintos elementos que forman nuestro medioambiente, la calidad del agua y el nivel de fertilidad de los suelos han sido protegidos [(1), (2)] desde que se iniciaron este tipo de políticas, ya que es obvia su relación no sólo con la calidad medioambiental, sino directamente con la propia salud humana [(3), (4)]. Sin embargo, han sido continuos los informes oficiales que, como el de 2006, reflejan el incumplimiento en los objetivos de calidad del agua en varias cuencas con presencia, por ejemplo, de los metales Se, Zn y Cr o la autorización de vertidos de 1234 y 1163 tonelada por año de metales y compuestos orgánicos tóxicos respectivamente (5).
Esta misma preocupación queda de manifiesto cuando analizamos la situación de Andalucía y si bien, informes de la red DMA (Directiva Marco del Agua) de 2012, dependiente de la Confederación hidrográfica del Guadalquivir (6), identifican grados de mejora en los tramos analizados respecto a los informes realizados en el año 2007 (antigua red ICA), siguen poniendo de manifiesto que el número de vertidos y de aceites aumentaron respecto al informe de 2011. El impacto más frecuente fue el de los residuos con un 66,3% de incidencia sobre los tramos seleccionados. Este impacto se hacía más grave en un 10,9% de los tramos, donde se encontraron vertederos o escombreras incontroladas.
El uso de pesticidas en agricultura también contribuye a la contaminación. La presencia de contaminantes en las aguas que se reintegran a la naturaleza comprometen su uso posterior, por lo que el tratamiento de aguas residuales es un objetivo prioritario.
Totalmente relacionada con el agua aparece la calidad del suelo, sobre todo cuando se trata de suelo agrícola. El conocimiento de su composición y tratamiento es crucial para mejorar su productividad y poder corregir posibles contaminaciones. Según el Informe sobre Calidad y Evaluación Ambiental de 2010 (7) dependiente del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, el número de informes preliminares de situación de suelos contaminados (IPS) recibidos en las CCAA hasta 2009, ascendía a 67.307, de los que 11.130 corresponden a Andalucía.
Analizar su nivel de pH, la capacidad de intercambio catiónico, y la mayor o menor actividad microbiológica nos permitirá conocer no sólo el índice de contaminación sino su fertilidad.
La conservación del medioambiente es responsabilidad de todos, pero por encima de esa responsabilidad está la de solucionar los problemas que la actividad del hombre genera en él. Ninguna política relacionada con el medioambiente tendrá éxito mientras la sociedad no sea consciente de la necesidad de desarrollar una educación medioambiental que nos devuelva el respeto hacia la naturaleza. Pero para ello es necesario que conozcamos qué problemas estamos ocasionando, qué consecuencias pueden tener para el medioambiente y la propia salud y, por supuesto, cómo podemos evitar y solucionar ese tipo de acciones.
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Este convencimiento nos lleva a plantear un proyecto de investigación que nos acerque al entorno del propio alumnado, ya que somos conscientes de que la proximidad del centro educativo del alumnado y, por tanto, el lugar en el que vive, debe ser el principal laboratorio y objetivo de análisis por parte de éste. Su vínculo les despierta un mayor interés y entusiasmo, lo que ayuda no sólo a que el alumno aprenda sobre su entorno más inmediato, sino a que ese aprendizaje le sirva para ser consciente de la necesidad de implicarse en el respeto, cuidado y difusión de la riqueza cultural y natural de dicho entorno.
La calidad y uso del agua, sus consecuencias sobre el tipo de suelo y el aprovechamiento de éste, su influencia y relación con el uso de los recursos naturales y la necesidad de educar en la puesta en práctica de las “tres R” (reciclar, reutilizar y reducir) permiten al alumnado no sólo aprender de su medio, sino plasmar ese aprendizaje en un proyecto integrado y científico.
De esta manera, los objetivos principales de este proyecto de investigación son conocer la calidad del agua y suelo de Iznalloz para detectar posibles elementos contaminantes e investigar su origen, así como comprender la necesidad de dar difusión a los resultados obtenidos, mostrando la investigación como forma esencial de progreso y mejora de nuestro entorno.
MATERIALES Y MÉTODOS
El primer paso que hemos realizado ha sido el analizar y aplicar el método científico en sí mismo, es decir, matizar y comprender los pasos que debe seguir todo trabajo de investigación para que se considere un trabajo científico. Para ello hemos visitado y analizado la página http://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project_question.shtml en la que de forma muy didáctica se muestran ejemplos de cada uno de los pasos a realizar, desde la propia elección del tema de investigación hasta el análisis de los resultados y confirmación de hipótesis. A partir de este momento se hizo la búsqueda de información en la red relacionada con la calidad y contaminación del agua y del suelo. Aprendimos a distinguir la información que nos ofrecía datos concretos de los máximos aceptados para considerar la calidad del agua y del suelo así como causas que explicaban la alteración de estos máximos. Estas informaciones fueron fichadas indicando la autoría, título del artículo, publicación y año, dirección web y breves anotaciones de los datos concretos que nos podían servir para compararlos con los que podíamos obtener en nuestras muestras. Para iniciar una puesta en común y poder compartir esta información, utilizamos el programa https://trello.com/ que nos permitió abrir un canal cerrado de comunicación on line en el que volcar y compartir la información, a la vez que organizar los distintos pasos a seguir en el proyecto.
Una vez documentados pasamos al trabajo de campo mediante la localización de vertederos ilegales junto a ríos o zonas de cultivo que podían alterar o contaminar tanto la calidad del agua como del suelo sobre el que se asentaban. Para que la búsqueda fuera representativa de la situación de los residuos sólidos en Iznalloz se dividió el término municipal en cuatro sectores siendo barrido cada uno de ellos por un grupo de cuatro o cinco alumnos. Cada grupo hizo un reportaje fotográfico de los vertederos ilegales encontrados y registró su localización así como principales características de cada vertido en una ficha (8) de campo.
Los puntos donde encontramos los vertederos serían puntos en los que se procedería al muestreo de agua (en el caso de estar junto a ríos o fuentes) y suelo.
3º) identificación de las fuentes de contaminación.
Para su realización se utilizaron los siguientes materiales:
Para la toma de muestra:
Guantes de látex
Recipientes de plástico con capacidad mínima de 300 ml con tapa rosca que de seguridad en el cierre.
Etiquetas adhesivas para identificar los recipientes
Bolígrafo.
Termómetros para la toma de la temperatura del agua
Para la fase de documentación:
Bolígrafos
Cuaderno de campo
Cuadrante de recogida de datos
Cámara fotográfica
El muestreo se realizó en distintos tipos de fuentes: fuentes naturales, ríos, fuentes públicas y en diferentes grifos de agua potable:
En las fuentes superficiales (fuentes y ríos) tomamos las muestras utilizando los guantes de látex, sosteniendo el recipiente de plástico con la mano pero alejada de la boca para evitar contaminaciones. Se sumergió completamente llenándolo en su totalidad y enjuagándolo en tres ocasiones con agua de la misma fuente que íbamos a muestrear. Una vez seguros de que el recipiente no estaba contaminado, volvimos a sumergirlo unos 30 cm por debajo de la superficie, muestreando a contracorriente para evitar el exceso de materia flotante. En el caso del muestreo del río se eligió un punto que fuera lo suficientemente significativo de la calidad y características de sus aguas, por ello se muestreó no demasiado cerca de la orilla y no muy lejos del nacimiento del agua. Se llenaron completamente los recipientes plásticos, se cerraron y se etiquetaron manteniéndose alejados de la excesiva luz y del calor. Se tomó la temperatura del agua y se procedió a rellenar el cuadrante de recogida de datos.
El muestreo de aguas de pozos sin bomba, se volvió a hacer manual, usando los guantes y sin tocar con la mano la boca del recipiente. De nuevo se enjuagó el recipiente plástico con el agua del mismo pozo. Se evitó tocar las paredes del pozo para que no se mezclara con la muestra restos adheridos a ellas. La muestra se tomó del agua del nivel superficial del pozo. En agua de pozos con bomba, se dejó funcionar la bomba durante 1 minuto antes de tomar la muestra y se tomó la muestra de agua de la boca de la manguera a 1 metro por debajo de la superficie. Una vez recogida se cerró el recipiente, se etiquetó, se tomó la temperatura del agua y se rellenó el cuadrante de recogida de datos.
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Por último, en el muestreo de agua potable de grifos nos lavamos las manos para evitar contaminación y pasamos a la limpieza del propio grifo, para lo que se desenroscó el filtro, se limpió la boca del grifo de restos y se desinfectó con una toallita empapada en alcohol. Se dejó correr el agua durante 2 minutos para asegurarnos que ningún depósito de la tubería era recogido en el agua a analizar. Cogimos el recipiente de plástico con cuidado de no tocar la boca y lo situamos bajo el grifo y tomamos la muestra. Se cerró el recipiente, se etiquetó y se rellenó el cuadrante de recogida de datos.
Todas las muestras las conservamos apartadas del calor y la luz hasta su análisis en el laboratorio. En ningún caso pasaron más de 96 horas desde el muestreo hasta su análisis en el laboratorio. Todas las muestras fueron etiquetadas en el momento de realizar el muestreo señalándose: Nº de muestra, fecha y hora, lugar y nombre de quien la ha tomado.
Este etiquetado se complementó con un cuadrante en el que se registró la información sobre el sitio de muestreo y las observaciones realizadas in situ. En concreto la información registrada fue: Nombre y ubicación del sitio de muestreo; fecha y hora de la toma de muestra; condiciones del tiempo en el momento de tomar la muestra y condiciones recientes como por ejemplo si ha llovido fuerte en las últimas horas. Color y olor del agua, claridad del agua o en su defecto si se encuentra turbia o incluso con lodo; cualquier otra observación significativa, por ejemplo la presencia de basura o de peces.
Por último fotografiamos el sitio y el proceso de muestreo.
Este procedimiento de muestreo de agua lo realizamos en once puntos distintos:
-Tres de ellos en grifos de agua de la zona alta, media y baja del pueblo para analizar los posibles cambios en la calidad o composición originados por el propio recorrido del agua.
-Fuente pública de la rotonda de Iznalloz; fuente redonda que sirve de glorieta para distribuir el tráfico y que, por tanto, podía presentar contaminación.
-Surtidor de agua localizado junto al polideportivo, muy cerca de una de las zonas con presencia de un vertedero ilegal
-Pozo del Prado San Juan del Río; pozo de propiedad particular localizado en una zona de cultivo de olivares. Por lo que era interesante investigar la posible contaminación por actividad agrícola
-Pozo de Periate; al igual que el anterior se localiza en zona de cultivo de olivar. Decidimos comparar su posible contaminación con el anterior
-Río del Ventorrillo; localizado en una zona utilizada como vertedero ilegal
-Agua del río Cañada Hermosa; Queríamos comparar la calidad de su agua en relación al río del Ventorrillo
-Pozo en el Llano de la Valentina; pozo de propiedad particular localizado en una zona de cultivo de olivares.
-Fuente natural de las Fuentezuelas: Se localiza esta fuente junto a la carretera principal de Iznalloz, por tanto zona de continuo tráfico. Es una fuente natural de la que los habitantes de Iznalloz tienen costumbre de recoger y beber su agua.
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En el laboratorio del Instituto se procedió al análisis químico de las diferentes muestras de agua utilizando un kit y protocolo de Lab-Aids inc. “Introducción cualitativa a la polución del agua” facilitado por la Universidad Rovira i Virgili de Tarragona ( Ref. 19) a través del proyecto científico educacional APQUA.
Elaboración del programa de muestreo de suelo
Se realizó con tres objetivos
1º) Análisis de la fertilidad y productividad potencial de los suelos basándonos en análisis químicos y microbiológicos del suelo.
2º) caracterización de parámetros determinantes (pH, capacidad de intercambio catiónico, necesidad de adición de cal al suelo, estudio microscópico óptico 400x de los microorganismos del suelo)
3º) identificación de las posibles fuentes de contaminación.
Para su realización se utilizaron los siguientes materiales:
Para la toma de muestra:
guantes de látex,
balde limpio de plástico para recoger la muestra,
pala pequeña o garlancha para extraer la tierra,
bolsas de plástico que no hayan contenido fertilizantes para guardar las muestras etiquetas adhesivas para identificar los recipientes,
bolígrafo.
Para la fase de documentación:
bolígrafos,
cuaderno de campo ,
cuadrante de recogida de datos,
cámara fotográfica
Al igual que hicimos para el análisis del agua se eligieron distintos puntos de muestreo para barrer el espacio más amplio posible y tener unas conclusiones más certeras de la calidad del suelo en la localidad. Los puntos elegidos se localizan tanto en zonas de olivar como en vertederos y prados, y todos ellos fueron recogidos y localizados en un mapa topográfico de la localidad. Cuidamos el que los materiales y herramientas utilizadas en el muestreo se encontraran limpios y libres de contaminantes que afectaran la muestra tomada.
El procedimiento de muestreo fue el siguiente: -Raspamos aproximadamente 3 cm de la superficie del terreno en cada punto con el fin de limpiar y eliminar los residuos frescos de materia orgánica, polvo de la carretera u otros contaminantes artificiales.
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- Cavamos un hueco en forma de “V” del ancho de una pala y dejamos esta tierra a un lado, siendo una segunda palada de 15 cm de grosor aproximado la que utilizamos para el muestreo. Descartamos los bordes mediante un corte a cuchillo y colocamos el resto en un balde o bolsa grande. Al realizar no sólo un análisis químico sino también otro microbiológico, fue necesario tomar varias muestras de cada punto de muestreo, y reservar aquellas destinadas al análisis microbiológico durante una semana a temperatura ambiente con agua hasta alcanzar su nivel de humedad óptimo sin llegar a saturar, antes de proceder a dicho análisis - Identificamos la bolsa con la etiqueta de identificación y se cerró de forma segura. En la etiqueta de cada una de las muestras anotamos el Nº de muestra, fecha y hora en la que se muestreó, las coordenadas geográficas del punto de muestreo, para poder situarlo más tarde en el mapa topográfico, el nombre de la finca o lugar de muestreo y nombre de la persona que ha recogido la muestra. - El etiquetado de la muestra se complementó con el cuadrante en el que se registró la información sobre el sitio de muestreo y las observaciones realizadas in situ. En concreto la información registrada fue: Nombre y ubicación del sitio de muestreo; fecha y hora de la toma de muestra; coordenadas geográficas, profundidad del muestreo, condiciones del tiempo en el momento de tomar la muestra y condiciones recientes color de la tierra, nombre del responsable del muestreo y cualquier otra observación significativa
Por último fotografiamos el sitio y el proceso de muestreo y lo localizamos en el mapa topográfico.
Este procedimiento de muestreo lo realizamos en seis puntos distintos: -Olivar junto al cementerio, para analizar la fertilidad de su suelo -Olivar de Valentina, comparar sus características y productividad potencial con el anterior. -Vertedero del Pilar, para determinar el grado de contaminación - Prado junto al cementerio, para caracterizar sus parámetros y productividad potencial del suelo -Barranco Faragüit y Descampado frente al Instituto para comparar sus parámetros tras el análisis microbiológico Una vez recogidas las muestras procedimos al análisis químico y microbiológico de las muestras de suelo en el laboratorio de nuestro Instituto utilizando un kit y protocolo de Lab-Aids inc. “Biología y química del suelo” facilitado por la Universidad Rovira i Virgili de Tarragona ( Ref. 32) a través del proyecto científico educacional APQUA.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN ANÁLISIS QUÍMICO DE AGUA
Tras el análisis químico de diferentes parámetros en el muestreo de agua realizado en nuestro laboratorio, los resultados obtenidos se muestran en el ANEXO DE TABLAS, tabla 1 (Identificación de muestras de agua) y tabla 3 (Resultados análisis químico muestras agua).La discusión de los datos obtenidos se detalla a continuación:
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NITRÓGENO AMONIACAL
Las aguas superficiales bien aireadas generalmente contienen poco amoníaco; aguas poco polucionadas de cauces naturales no suelen presentar más de 0,10 mg NH3/l. Niveles superiores de amoníaco son indicativos de una contaminación reciente. La principal fuente de contaminación de amoníaco son las aguas residuales. En las aguas residuales, el amoníaco proviene de la descomposición de la urea, CO(NH2)2. Se sabe además que el agua de lluvia, debido a la disolución del nitrógeno de la atmósfera, puede presentar trazas (9). Nuestros análisis en el muestreo realizado arrojan los siguientes resultados para este parámetro (tabla 3): Existe un ligero positivo (escaso viraje de coloración en el test colorimétrico) en las muestras procedentes de la fuente de la rotonda de Iznalloz (muestra 2) y en la del Pozo plantación olivos del llano de la Valentina (muestra 8). Una posible explicación a estos resultados sería la posible presencia de aguas residuales agrícolas (excrementos de animales, basuras, fertilizantes) en el caso del agua del pozo localizado en el olivar (10) En la bibliografía (11) encontramos que las concentraciones naturales en aguas subterráneas y superficiales de amoníaco suelen ser menores que 0,2 mg/l, pero las aguas subterráneas anaerobias pueden contener hasta 3 mg/l y la ganadería intensiva puede generar concentraciones mucho mayores en aguas superficiales. También pueden producir contaminación con amoniaco los revestimientos de tuberías con mortero de cemento. Siendo esta última razón la que quizá añade pequeñas cantidades de este compuesto al agua acumulada en la fuente analizada localizada en la rotonda cercana al I.E.S..
pH
El origen del pH en las aguas puede ser natural o artificial. Como causa natural se encuentra el anhídrido carbónico disuelto, procedente de la atmósfera, y, más fundamentalmente, del que se encuentra en la zona de infiltración de la tierra producido por la respiración de los organismos vivos, así como de la respiración y fotosíntesis de los organismos acuáticos.
Los ácidos orgánicos, entre los que tenemos los ácidos húmicos, son también frecuentes en las aguas; estos últimos deben su origen fundamentalmente al mantillo de los bosques, el cual es lavado por el agua de escorrentía.
Entre los constituyentes básicos, se encuentra fundamentalmente el carbonato de calcio. Este compuesto condiciona el pH del agua a causa de que es capaz de reaccionar con el dióxido de carbono disuelto para formar el bicarbonato de calcio, soluble, produciendo un sistema tampón.
Aunque el pH no suele afectar directamente a los consumidores, es uno de los parámetros operativos más importantes de la calidad del agua, siendo su valor óptimo generalmente de 6,5 a 9,5. [Según datos de la OMS (12)]. Los análisis colorimétricos de las muestras analizadas sitúan los valores de pH de nuestras muestras entre 7-9, como se aprecia en la tabla 3.
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El agua tiene un pH natural de alrededor de 7, es decir, neutro. Los organismos vivos requieren un nivel que esté entre 6 y 9. Como se aprecia en nuestros resultados (tabla 3), en varias muestras el pH es alcalino. En el agua, la alcalinidad se produce por la presencia de una alta concentración de moléculas de minerales de carbono en suspensión. El agua con alta alcalinidad se dice que es "dura". El compuesto mineral que suele provocarlo es el carbonato de calcio, proveniente de rocas, como la piedra caliza, o de la lixiviación de la dolomita o la calcita del suelo. Esta sería la explicación a la alcalinidad de las aguas de la zona, dada la geología caliza de la zona de estudio según el MAPA GEOLÓGICO DE ESPAÑA-IZNALLOZ (Instituto Tecnológico Geominero de España)(13).
CLORO
La acción desinfectante del cloro en agua deriva de su alto poder oxidante en la estructura química celular de las bacterias, destruyendo los procesos bioquímicos normales de su desarrollo. Las condiciones del medio que optimizan el resultado de esta desinfección son la concentración de cloro, pH, temperatura y tiempo de contacto. La característica principal del cloro para su uso como desinfectante es su presencia continua en el agua como cloro residual. La reglamentación técnico-sanitaria española determina que las aguas de consumo humano tendrán una concentración mínima de cloro residual libre o combinado, o algún otro agente desinfectante.
Además, el cloro no solo actúa como desinfectante, sino que también reacciona con otros elementos presentes en el agua, como amoniaco, hierro, manganeso y otras
FOTO 1
Ejemplo de resultados del Estudio
colorimétrico de pH en 3 muestras de agua
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sustancias productoras de olores y sabores, mejorando la calidad del agua. Por otro lado, una concentración excesiva de cloro en el agua provoca su rechazo inmediato por parte del consumidor. No es perjudicial para la salud, pero da un sabor muy fuerte y desagradable al agua si su concentración supera los 0,5 ppm. (14)
Los resultados en nuestro muestreo (tabla 3) sugiere un positivo para Cloro, localizado en el surtidor del polideportivo de Iznalloz. La explicación para este único dato positivo en nuestro análisis quizá radique en que el agua de esta muestra queda cerca del punto de cloración en el pueblo y este proceso pudo producirse cercano en tiempo a nuestro muestreo.
CROMO
El cromo hexavalente (raramente se presenta en el agua potable el cromo en su forma trivalente) es cancerígeno, y en el agua potable debe determinarse para estar seguros de que no está contaminada con este metal (15).
Este metal se halla espontáneamente en el agua, el suelo y las rocas. También se lo encuentra en los cultivos y como elemento remanente en los suelos agrícolas. Además, hay niveles traza de cromo en el medio ambiente, el cual proviene de la actividad industrial (16).
La presencia de cromo en las redes de agua potable puede producirse por desechos de industrias que utilizan sales de cromo, en efecto para el control de la corrosión de los equipos, se agregan cromatos a las aguas de refrigeración. Quizá este puede ser el motivo del único positivo en nuestra determinación, correspondiente al muestreo del agua del grifo de la parte alta del pueblo (tabla 3) o pudo ser un artefacto y deberemos repetir la determinación química en este punto de muestreo.
COBRE
El Cobre es un metal de alto interés en calidad de agua de consumo porque tiene un doble carácter, es un metal esencial para el ser humano y puede, tanto por deficiencia como por exceso, producir efectos perjudiciales en la salud. El carácter esencial del Cobre deriva de su incorporación a un gran número de proteínas con fines catalíticos y estructurales. Su toxicidad bioquímica, cuando supera el control homeostático, deriva de sus efectos en la estructura y función de variadas biomoléculas. El Cobre es un metal ampliamente usado en el mundo por presentar una combinación de propiedades altamente deseables como son: durabilidad, ductibilidad, maleabilidad y conductividad eléctrica y térmica. Muchos de los materiales que se usan en sistemas de distribución de aguas de consumo o en sistemas de griferías contienen Cobre como elemento principal o formando parte de aleaciones. El uso del cobre en cañerías de distribución de agua potable varía ampliamente en todo el mundo. La presencia de Cobre en aguas de consumo puede ser de origen natural o antrópico, Este último por efecto de lixiviación/corrosión a causa de las características físico-químicas de la matriz del agua que entra en contacto con los materiales que contienen Cobre (17). Ninguna de nuestras muestras ha resultado positiva en este parámetro (tabla 3).
CIANURO
Puede haber presencia de cianuro en algunos alimentos, particularmente en algunos países en desarrollo y en ocasiones en el agua de consumo, principalmente por contaminación industrial.
11
En nuestro caso no se detectó cianuro en ninguna de las muestras analizadas (tabla 3).
HIERRO
El hierro es uno de los metales más abundantes de la corteza terrestre. Está presente en aguas dulces naturales en concentraciones de 0,5 a 50 mg/l. También puede haber hierro en el agua de consumo debido a la utilización de coagulantes de hierro o a la corrosión de tuberías de acero o hierro colado durante la distribución del agua. No se propone ningún valor de referencia para el hierro en el agua de consumo [según OMS (12)]. En nuestra analítica, todas las muestras fueron negativas para la detección de hierro en agua (tabla 3).
NITRATOS La Foto 2 y la tabla 3 muestran los resultados obtenidos para este parámetro.
Los resultados en % aproximado de concentración de nitratos de muestran en la gráfica 1. El nitrato se utiliza principalmente en fertilizantes inorgánicos. La concentración de nitrato en aguas subterráneas y superficiales suele ser baja, pero puede llegar a ser alta por filtración o escorrentía de tierras agrícolas o debido a la contaminación por residuos humanos o animales como consecuencia de la oxidación del amoniaco y fuentes similares. La zona donde los resultados son positivos en este parámetro son zonas agrícolas, lo que puede explicar la presencia de nitratos. La presencia en la mayoría de los países de concentraciones de nitrato en aguas de consumo procedentes de aguas superficiales no superan los 10 mg/l, aunque los niveles de nitrato en agua de pozo superan con frecuencia los 50 mg/l; (18), (19).
FOTO 2
Resultados del Estudio cualitativo colorimétrico de nitratos en muestras de agua
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Nº4 Pozo Prado
San Juan del Río
17%
Nº5 Pozo
Periate7%
Nº6 Río del
Ventorrillo
10%
Nº7 Arrollo Cañada
Hermosa24%
Nº8 Pozo
plantación olivos
(Llano Valentin
a)20%
Nº9 Agua del
grifo (Parte baja)3%
Nº10 Fuentez
uelas13%
Nitrato
FOSFATOS
La única muestra de agua que resultó positiva fue la correspondiente al Pozo Valentina (tabla 3). El origen de dicha presencia puede ser muy variado, el motivo más habitual es la contaminación por detergentes para el lavado de la ropa o limpieza en general. Desgraciadamente el uso de fertilizantes o abonos orgánicos, los llamados fitosanitarios con presencia de fosfatos también influyen, de manera negativa, en la presencia de éstos en agua, ya que por percolación llegan a los acuíferos naturales (20). La Foto 3 representa los resultados obtenidos en nuestro análisis.
GRÁFICA 1
Resultados en % aproximado
del Estudio colorimétrico de
nitratos en muestras de agua
FOTO 3
Resultados del Estudio cualitativo colorimétrico de fosfatos en muestras de agua
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SILICE
La Foto 4 y Gráfica 2 muestran los resultados obtenidos
La presencia de sílice la podríamos explicar como consecuencia de la degradación de las rocas que contienen sílice (arcillas) en las aguas naturales como partículas en suspensión, en estado coloidal o polimérico, y como ácidos silícicos o iones silicato. Estos datos son explicados atendiendo a la geología de la zona (13) donde en Sierra Harana es destacada la presencia de arcillas que datan del Triásico.
El contenido de sílice en el agua natural suele oscilar entre 1.0 y 30 mg/l, aunque no son raras concentraciones de 100 mg/l e incluso 1000 mg/l en algunas aguas salobres y piélagos (21).
Nº1 Agua Grifo (Parte Alta)
8%
Nº2 Fuente rotonda Iznalloz
10%
Nº3 Surtidor polideportivo
8%
Nº4 Pozo Prado San
Juan del Río0%
Nº5 Pozo Periate
8%
Nº6 Río del Ventorrillo
10%
Nº7 Arrollo Cañada
Hermosa13%
Nº8 Pozo plantación olivos (Llano Valentina)
11%
Nº9 Agua del grifo (Parte baja)
11%
Nº10 Fuentezuelas
8%
Nº11 Agua grifo (Parte media)
13%
Sílice
FOTO 4
Resultados del Estudio cualitativo colorimétrico de sílice en muestras de agua
GRÁFICA 2: Resultados en % aproximado del Estudio colorimétrico de sílice en muestras
de agua
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SULFURO
El único resultado positivo lo encontramos en la fuente de la rotonda de Iznalloz (tabla 3). El sulfuro de hidrógeno es un gas con un olor desagradable característico a «huevos podridos» y es detectable en concentraciones muy bajas (por debajo de 0,8 μg/m3) en el aire. Se forma por hidrólisis de los sulfuros en el agua. Sin embargo, la concentración de sulfuro de hidrógeno en el agua de consumo será generalmente baja porque los sulfuros se oxidan rápidamente en aguas bien oxigenadas. Por consiguiente, no se propone ningún valor de referencia; no obstante, el sulfuro de hidrógeno no debe ser detectable en el agua de consumo por su sabor u olor (12). El sulfuro en las muestras de agua puede provenir de las siguientes fuentes (22)
Drenaje ácido de minas
Aguas negras: En algunas regiones donde el agua está estancada, todo el oxígeno ha sido utilizado y, en su lugar, se encuentra sulfuro de hidrógeno. ej: agua del fondo de lagos y embalses estratificados
Aguas residuales: el sulfuro se produce por reducción bacteriana de sulfatos.
Otras fuentes: industria papelera, petroquímica, de curtidos y mataderos.
Ya que la presencia de sulfuros en aguas superficiales, y en general, en aguas bien oxigenadas es muy escasa, ninguna de las fuentes anteriores es la responsable del positivo en la fuente de la rotonda. No obstante, según (23) existen fuentes artificiales de sulfuro, como sería el caso de combustiones incompletas. Cuando la combustión se efectúa con defecto de oxígeno, el azufre de los combustibles fósiles se transforma en H2S, al mismo tiempo que el carbono en CO. La localización de la rotonda supone un paso constante de vehículos que podría ser la razón por la cual existe sulfuro en el agua de esta fuente.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN ANÁLISIS DE SUELO
Tras el análisis químico de diferentes parámetros en el muestreo de suelo realizado en nuestro laboratorio, los resultados obtenidos se muestran en el ANEXO DE TABLAS, tabla 2 (Identificación de muestras de suelo) y tabla 4 (Resultados análisis químico muestras suelo).La discusión de los datos obtenidos se detalla a continuación:
pH Y NECESIDAD DE ADICIÓN DE CAL
Con pH de suelos inferiores a 7 el rendimiento de la mayoría de las cosechas puede aumentar si se añade al terreno cal. En nuestro caso, el pH de todas las muestras de suelo oscila entre 7-8, con lo que no necesitan adición de cal (tabla 4) (Foto 5).
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CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO (C.I.C.)
La capacidad de intercambio catiónico es una medida importante de la fertilidad y productividad potencial de los suelos.
La materia orgánica tiene una C.I.C. alta, por lo que los suelos con un alto contenido de materia orgánica presentan por lo general una C.I.C. mayor que la de los suelos con un bajo contenido de materia orgánica. Por otro lado, el pH del suelo afecta a la C.I.C. ya que los suelos altamente ácidos retienen un alto porcentaje de iones hidrógeno, mientras que los suelos que poseen un pH favorable de 6 a 8 (neutro) tienen un alto porcentaje de iones calcio retenido. La textura del suelo (concentración de arcillas) también afecta a la C.I.C. Así, los suelos arcillosos o troncoarcillosos muestran valores altos y deseables de C.I.C. Pero de nuevo, la materia orgánica juega un papel vital en la textura del suelo (24),(25).
El siguiente dibujo explica este concepto con detalle
Los valores obtenidos en nuestras determinaciones han sido los que se recogen en la tabla 4 y Foto 6.
Foto 5: Ejemplo
Método colorimétrico
medida pH en suelos
(muestra 2)
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Los suelos con una mayor C.I.C. estimada corresponden a las muestras de cultivos de olivar cerca al cementerio y en el llano Valentina.
De esta manera existe una correspondencia en la zona de estudio entre los cultivos (olivar en este caso) y los valores más altos estimados de C.I.C., ya que Los suelos con alta C.I.C. suelen tener alto contenido de arcilla y/o materia orgánica. Estos suelos son considerados más fértiles, ya que pueden retener más nutrientes. Los suelos analizados con estimación más escasa de C.I.C. corresponden a zonas de prado y vertederos incontrolados (vertedero del Pilar).
ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DEL SUELO
En las muestras de suelo analizadas (Fotos 7a, 7b) se han encontrado posibles diplococos, estreptobacilos, hongos, raíces de plantas y una elevada población de actinomicetos en algunas muestras.
Según la bibliografía [(26), (27), (28), (29)], los actinomicetos no toleran el pH ácido, su densidad es inversa a la concentración del ión hidrógeno; especies del género Streptomyces no proliferan a pH menor 5.9, en suelo ácido la proporción de
Foto 6.
Ejemplo Método determinación
C.I.C. (muestra 3)
Fotos 7a-7b
Muestras de suelos
tras incubación 1
semana a temperatura
ambiente para su
análisis microbiológico
(muestras 1,2,3,4, 5,
6,7,8)
Foto 7a
Foto 7b
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actinomicetos es menor al 1% del total de la población microbiana, no obstante existen géneros resistentes a la acidez [(27), (28), (29)], que crecen mejor en microambientes donde el valor de pH fluctúa entre 7 y 8 derivados; datos que se corresponden con nuestras observaciones.
Nuestras observaciones nos han llevado a determinar que el suelo más activo, desde el punto de vista microbiológico, corresponde a la muestra 4 (plantación olivos Valentina), donde la frecuencia de posibles estreptobacilos, actinomicetos y hongos (microscopio óptico 400x) supera al resto de muestras analizadas. Mientras que el suelo con menor presencia de microorganismos es el correspondiente a la muestra 3 (vertedero del Pilar), aunque es en este último caso donde se han encontrado nemátodos microscópicos (Foto 8).
CONCLUSIONES
La realización de este trabajo de investigación, llevada a cabo por el alumnado de 4º E.S.O. (sección bilingüe) ha puesto de manifiesto la importancia del método científico en su aplicación al estudio medioambiental de Iznalloz y alrededores. Tras el análisis químico de muestras de agua y suelo, así como tras el análisis microbiológico de estos últimos, hemos podido comprobar cómo actividades agrícolas o ganaderas, así como vertidos incontrolados pueden modificar las condiciones del medio que nos rodea.
De esta manera, la presencia de nitrógeno amoniacal y fosfatos en el pozo del olivar del llano de la Valentina y nitratos en muestras de agua de arroyos y pozos en zonas colindantes al municipio de Iznalloz corroboran la contaminación del agua en estos puntos dada la actividad agrícola que se produce en ellos.
La riqueza en sílice de nuestras aguas (red abastecimiento del municipio y pozos y arroyos colindantes) es debida a la presencia en arcillas que datan del Triásico como uno de los componentes geológicos del macizo de Sierra Harana. Comprobamos así la conexión, desde el punto de vista químico, entre geosfera e hidrosfera.
Los suelos más fértiles (con alta capacidad de intercambio catiónico) son los dedicados al cultivo, fundamentalmente olivar. Mientras que suelos con valores más escasos en este parámetro se dejan sin cultivar (prados y vertedero del Pilar).
Foto 8
Muestra con más carga microbiológica (4)
y menos carga microbiológica (3) .
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El estudio microbiológico en nuestras muestras de suelo ha determinado una riqueza en actinomicetos, entre otros microorganismos, debido al pH medido en los mismos (pH 7-8). La excepción la encontramos en el vertedero del Pilar, donde la incidencia de microorganismos se redujo drásticamente.
AGRADECIMIENTOS
Estación Experimental del Zaidín-CSIC, por el apoyo y difusión del mundo de la Ciencia y la Investigación Científica, elemento motivador que nos dirigió al inicio de este proyecto de investigación.
Ilmo. Ayuntamiento de Iznalloz, por la colaboración y asesoramiento prestado en el desarrollo de nuestro proyecto de investigación.
Parque de las Ciencias de Granada, por permitirnos difundir nuestra incursión en el mundo de la investigación científica en el III Maratón de documentales científicos en el aula (Mayo 2013).
ANEXOS
ANEXO 1. Tablas datos.
ANEXO 2. Bibliografía / Webgrafía.
ANEXO 3 DIGITAL. Video difusión de este proyecto de investigación presentado en el III Maratón de documentales científicos en el aula (Mayo 2013, Parque de las Ciencias).
TABLA 3. Resultados análisis químico muestras agua
3
CIC (m.e./ml suelo) pH Cal necesaria
sample 1 72 7 (-)
sample 2 24 8 (-)
sample 3 24 7 (-)
sample 4 72 7 (-)
sample 5 72 8 (-)
sample 6 48 7 (-)
sample 7 48 8 (-)
sample 8 48 8 (-)
TABLA 4: Resultados análisis químico muestras suelo
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BIBLIOGRAFÍA / WEBGRAFÍA
(1) Real Decreto 60/2011, de 21 de enero. Actualiza las normas de calidad ambiental en el ámbito de la política de aguas.
(2) Ley 22/2011, de 28 de julio, de Residuos y Suelos Contaminados. Insiste en la
necesidad de mantener y proteger la calidad de los suelos así como en la definición y
actuación frente a los suelos contaminados.
(3) Opiniones de los españoles sobre el medio ambiente. Febrero-Marzo 2004 (Fuente: CIS. Estudio nº 2.557)
(4) Ecología y medio ambiente. Enero-Febrero 2005 (Fuente: CIS. Estudio nº 2.590) Opiniones de los españoles sobre el medio ambiente. Febrero-Marzo 2004 (Fuente:
CIS. Estudio nº 2.557) (5) Ecología y medio ambiente. Enero-Febrero 2005 (Fuente: CIS. Estudio nº 2.590) Cuestionario Trienal de la Directiva 91/692/CEE relativo a las directivas sobre calidad
de agua (Mayo 2006). http://www.mma.es/secciones/acm/aguas_continent_zonas_asoc/aguas_superficiales/informes/pdf/INFORME_TRIENIO.pdf
(6) Informe Anual Andarríos 2012 dependiente de la Confederación Hidrográfica del
Guadalquivir. Ministerio de Medio Ambiente. Dirección General de Agua.
