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INTRODUCCIÓN
La contaminación ambiental con sustancias nocivas al hombre, los animales y las plantas constituye uno de los problemas ambientales más graves en todas las ciudades del mundo. Como parte de esta, la contaminación de las aguas marinas tiene entre sus causas el vertimiento de aguas residuales de origen industrial, doméstico, etc., sin tratamiento o con un tratamiento incompleto (Rodríguez-Heredia y col., 2020); (Córdova-Rodríguez y col., 2020).
En Cuba, un ejemplo de ecosistema marino contaminado es la Bahía de Santiago de Cuba, segunda más contaminada del país, la cual recibe una considerable cantidad de residuales industriales (Arias-Lafargue, 2008); (Álvarez y Gómez, 2009); (Valdés y Regadera, 2014), entre ellos los generados por la Empresa de Prefabricado y Premezclado. Dicha entidad ubicada en la carretera de la Refinería km 2½, zona industrial, desarrolla la producción y comercialización de elementos prefabricados de hormigón, hormigón hidráulico, morteros, materias primas, materiales y productos para la construcción.
Los grandes problemas ambientales asociados a la fabricación de productos de cemento y hormigón están relacionados con la emisión de material particulado, con la generación de ruido y con algunas molestias a la comunidad como el flujo de camiones y su consecuente impacto vial y ambiental (Comisión Nacional del Medio Ambiente, 2001); (Chea, 2014). Además de lo anterior, el sector es un consumidor importante de recursos no renovables (particularmente energía), usuario de agua en grandes cantidades y una fuente de residuos y escombros (González-del Pino y col., 2017). El moldeado y el fraguado generan aguas residuales y residuos sólidos como las pérdidas de concreto y los productos de descarte (Comisión Nacional del Medio Ambiente, 2001).
Las aguas residuales de este sector productivo pueden presentar una elevada cantidad de sólidos disueltos y suspendidos, alta alcalinidad, posibilidad de autofraguado, y calor residual. Esta situación se presenta tanto en los procesos de transformación a productos, como en malas condiciones de almacenamiento del cemento. Además, el efluente líquido proveniente del mantenimiento y limpieza de las plantas y camiones, puede aportar grasas y aceites de las distintas maquinarias y vehículos (Comisión Nacional del Medio Ambiente, 2001).
Para el tratamiento de las aguas residuales de este rubro se reportan las siguientes etapas: homogenización de efluentes (opcional), eliminación de aceites y grasas (si se encuentran presentes), neutralización-precipitación, eliminación de sólidos en suspensión, reciclado o reutilización del agua tratada, deshidratación y gestión del precipitado sólido (Comisión Nacional del Medio Ambiente, 2001).
En el 2018 la inspección desarrollada por especialistas del CITMA a la entidad diagnosticó un buen desarrollo en el cumplimiento de la legislación ambiental, pudiendo comprobarse al realizar la revisión de la documentación, dígase Estrategia ambiental, Diagnóstico, Declaración Jurada, Licencia Ambiental y Plan de Manejo para los Desechos Peligrosos estando debidamente actualizados y aprobados por los especialistas de la Delegación Territorial del CITMA. Cuentan con un contrato del destino final de los Desechos peligrosos (con Materia Prima). Encontrándose a un 50 % de ejecución el Proyecto de tratamiento de residuales de agua de fregado con ciclo cerrado. En el caso de los aceites usados son entregados a CUPET y muestran evidencia, (CITMA, 2018).
A pesar de ello la Empresa de Prefabricado y Premezclado vierte sus licores residuales generales sin previo tratamiento a la bahía santiaguera a través del río Gascón, por lo que el objetivo es evaluar la composición del residual líquido de la Empresa de Prefabricado y Premezclado de Santiago de Cuba, a partir de la determinación de parámetros físico-químicos que constituyen indicadores de contaminación.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se tomaron muestras del residual en el periodo comprendido entre diciembre del 2019 y abril del 2020, para determinar los parámetros ambientales pH, sólidos suspendidos, sólidos sedimentables, demanda química de oxígeno (DQO), demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), nitrógeno total (NT), fósforo total (PT) y metales pesados, en el punto final de descarga de todos los residuales de la entidad (Figura 1). Estos indicadores fueron seleccionados según la (NC 521, 2007).
Los muestreos se realizaron en el horario de la mañana, siempre a la misma hora. Se muestreó el residual durante 15 días: seis veces en el mes de diciembre, 2 en enero, 1 en febrero, 4 veces en marzo y 2 en abril, teniendo en cuenta las posibilidades de acceso a la industria. Las muestras tomadas fueron simples.
Para la determinación de pH, NT, PT, sólidos suspendidos, sólidos sedimentables y metales pesados se emplearon recipientes plásticos de 1 L. Para determinar DQO y DBO5 se emplearon frascos de vidrio con tapa esmerilada de 500 mL y 1 L, respectivamente.
Las muestras fueron entregadas a los laboratorios inmediatamente después de su recolección, conservadas en neveras refrigeradas y analizadas entre las 24 y 36 horas posteriores en el Departamento de Calidad del Laboratorio “Elio Trincado” de la Empresa Geominera Oriente y en la Empresa Nacional de Asistencia y Servicios Técnicos (ENAST) de Santiago de Cuba.
La Tabla 1 resume las determinaciones químicas realizadas a las muestras, así como las técnicas empleadas.
El estudio de evaluación de estas aguas residuales se realizó utilizando las técnicas descritas en el Standard Methods (APHA, 2017).
Para el graficado de los datos obtenidos y el procesamiento de los mismos mediante estadística descriptiva se empleó el programa profesional Microsoft Excel 2016.
Tabla 1 Determinaciones químicas realizadas y técnicas utilizadas.
| pH | Potenciométrico |
| Sólidos suspendidos | Gravimétrico |
| Sólidos sedimentables | Cono Imhoff |
| DBO (demanda química de oxígeno) | Espectrofotométrico |
| DBO (demanda bioquímica de oxígeno) | Espectrofotométrico |
| Nitrógeno total | Kjeldahl |
| Fósforo total | Espectrofotométrico |
| Cr (total), Al, Cd, Cr, Cu, Fe, Ni, Pb, Zn, Hg, As | ICP-OES (espectroscopia de emisión atómica con plasma inductivamente acoplado. |
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los valores medios obtenidos de los metales pesados en el residual final de la entidad, se encontraron siempre muy por debajo de los límites máximos permitidos (LMP) por la (NC 521, 2007), para la clasificación del cuerpo receptor como Clase E (Áreas marinas en bahías donde se desarrolle la actividad marítimo - portuaria). Esto permite aseverar que esta empresa de prefabricado no representa un riesgo en cuanto a metales pesados respecta, lo cual es lógico por las características de este tipo de producción, de ahí que no se presenten los valores de los mismos. No obstante, es algo que resulta importante confirmar, teniendo en cuenta el contenido de metales pesados que se encuentra reportado en la bahía (Quevedo-Álvarez y col., 2020).
El pH no alcanza valores fuera del intervalo establecido por la norma cubana (5,5-9 unidades). Por tanto, el pH de este residual no es dañino para la flora y la fauna del ecosistema donde se vierte el mismo (Figura 2). El análisis del histograma de frecuencia revela que todos los datos obtenidos se encuentran por encima del pH neutro, aunque en norma. La media de los valores fue de 8,08 unidades. El análisis del rango, la varianza y la desviación estándar (0,86, 0,09 y 0,31, respectivamente) revelan poca variabilidad entre los datos.
El nitrógeno total (NT) y el fósforo total (PT) se comportaron por debajo del límite máximo permisible, 20 mg/L y 5 mg/L respectivamente (Figura 3 y Figura 4).
Para el caso del nitrógeno total se obtuvo poca variabilidad entre los datos, siendo el rango de 2,93 mg/L, la varianza de 0,75 mg2/L2 y la desviación estándar de 0,87 mg/L. La media de los valores fue de 1,19 mg/L. El mayor valor obtenido durante la campaña de muestreo fue de 2,97 mg/L, muy por debajo del límite normado. El histograma de frecuencia (Figura 3) muestra que el 80% de los datos se encuentra por debajo de 1,80 mg/L, que es el límite superior de la marca de clase 1,51 mg/L.
El análisis del histograma de frecuencia para el fósforo total (Figura 4), revela que el 87% de los datos se encuentra por debajo de 0,414 mg/L, límite superior de la marca de clase 0,345 mg/L. El valor medio fue 0,20 mg/L, el mayor valor encontrado fue 0,69 mg/L, muy por debajo de la norma. Los datos presentaron poca variabilidad, siendo el rango 0,69 mg/L, la varianza 0,044 mg2/L2 y la desviación estándar 0,21 mg/L.
Los valores de los sólidos suspendidos, como se aprecia en la Figura 5, mayormente, se corresponden con las exigencias de la (NC 521, 2007) (75 mg/L), aunque se encontraron valores que superan el LMP, en cuatro de los días de muestreo (correspondiendo al 26,7% de los datos obtenidos). Dicho resultado pudiera estar relacionado con derrame de productos y operaciones de limpieza, de modo que este es un parámetro al que la empresa debe prestarle particular atención. Además, teniendo en cuenta el proceso productivo, los sólidos suspendidos son de origen inorgánico. Estos pueden ser polvo fino del cemento y de los áridos que se manipulan, así como partículas de hormigón procedentes de la descarga de los moldes de los paneles prefabricados y del lavado de los equipos.
El análisis del histograma de frecuencia (Figura 5) muestra que existe gran dispersión entre los datos obtenidos, pues el rango fue 338 mg/L, la varianza 12 219,65 mg2/L2, la desviación estándar 110,54 mg/L y el recorrido (0; 338). Ello implica la necesidad de hacer otras evaluaciones en la empresa para corroborar si los sólidos suspendidos se encuentran en norma o no, y en particular, conocer el orden de magnitud de este parámetro en este residual líquido. Estas evaluaciones permitirán, además, conocer si estos resultados pudieran asociarse con problemas de operación.
Para procesos productivos similares se reportan, en el caso de aguas de lavado sin tratar de una planta de hormigón premezclado en Jordania, valores de sólidos suspendidos de 123 g/L (Ghrair y col., 2020) muy superiores a los encontrados en el residual objeto de estudio en este trabajo.
Entre las implicaciones que tienen las altas concentraciones de sólidos suspendidos está el aumento de la turbidez del agua, lo que afecta la penetrabilidad de la luz en la misma y altera, en consecuencia, la productividad plantónica y bentónica de los ecosistemas, según Boluda y Egea, (2017).
En la Figura 6 se representa el comportamiento de los sólidos sedimentables. Como se aprecia, los sólidos sedimentables presentaron valores muy inferiores al máximo permitido (10 mg/L) por la norma cubana (NC 521, 2007). Los resultados indican que las muestras analizadas no poseen el referido indicador en cantidades perjudiciales. El histograma de frecuencia obtenido revela que el 87% de los datos se encuentra por debajo de 0,6 mg/L, límite superior de la marca de clase 0,5 mg/L. Las medidas de dispersión obtenidas de este parámetro demuestran la poca variabilidad existente entre los datos. La media de los valores fue 0,34 mg/L, muy por debajo de lo normado.
En relación con la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), la Figura 7 refleja que las cifras encontradas se corresponden con las exigencias de la norma cubana (75 mg/L), resultado admisible atendiendo a la naturaleza del proceso que se lleva a cabo en la industria. La DBO5 es el oxígeno consumido por microorganismos, mayormente bacterias, para descomponer la materia orgánica presente en muestras de agua.
Figura 6 Resultados de los sólidos sedimentables en el residual, histograma y polígono de frecuencia
La demanda química de oxígeno (DQO), mostrada en la Figura 7, presenta valores inferiores al máximo permisible (190 mg/L) en todas las muestras analizadas. Este parámetro se relaciona con el oxígeno consumido en la oxidación, de la materia orgánica contenida en una muestra de agua, por medio de compuestos químicos.
La DQO y la DBO5 se emplean con frecuencia para conocer la calidad de las aguas superficiales e industriales, y, atendiendo a los resultados de este trabajo, esta empresa no aporta contaminación orgánica a la Bahía santiaguera, lo cual está en correspondencia con la propia naturaleza del proceso productivo.
Los histogramas de frecuencia (Figura 8) obtenidos de la medición de DBO5 y DQO fueron construidos con 12 datos, correspondientes a los 12 días en que pudieron determinarse estos parámetros. El análisis de los mismos revela que para ambos parámetros los datos se encuentran muy dispersos, obteniéndose la mayor cantidad de datos alrededor de las marcas de clase extremas.
El histograma de frecuencia correspondiente a la DBO5 muestra que el 33% de los datos se encuentra en la marca de clase de 13,9 mg/L, de igual forma, el 33% de los datos se encuentran en la marca de clase 53,1 mg/L. O sea, se encuentran muy dispersos los datos. Lo anterior se puede corroborar con los resultados del rango (49 mg/L), la varianza (358,08 mg2/L2) y la desviación estándar (18,92 mg/L). La media de los valores de este parámetro fue 31,42 mg/L.
Figura 8 Histogramas y polígonos de frecuencia para los datos obtenidos de la DBO5 y DQO en el residual
Para la DQO, el histograma de frecuencia revela que el 33% de los datos corresponden a la marca de clase 46,8 mg/L y se encuentran también un 33% de los datos comprendidos en la marca de clase 165,2 mg/L. Esta variabilidad de los datos se corrobora con las medidas de dispersión rango (148 mg/L), varianza (3 244,02 mg2/L2) y desviación estándar (56,96 mg/L). La media de los valores de DQO fue 99,25 mg/L.
Del análisis anterior se deduce que aun cuando los valores de DBO5 y DQO están en norma, los datos obtenidos presentaron fluctuaciones, por lo que es necesario realizar otras evaluaciones de este residual para conocer el orden de magnitud de estos parámetros.
La caracterización fisicoquímica realizada a los residuales líquidos de la Empresa de Prefabricado y Premezclado de Santiago de Cuba indica que la empresa incumple con las especificaciones de la norma cubana para el vertimiento de los mismos, referidas a los sólidos suspendidos. Además, resultan necesarias otras evaluaciones de este residual industrial, por cuanto se han encontrado fluctuaciones en los datos obtenidos de los parámetros sólidos suspendidos, DQO y DBO5. Estas fluctuaciones pueden denotar la existencia de irregularidades en el proceso productivo.
CONCLUSIONES
El residual líquido procedente de la empresa de Prefabricado y Premezclado de Santiago de Cuba contribuye con la contaminación de la bahía santiaguera por el aporte de sólidos suspendidos, a pesar de que no siempre incumplen con la norma vigente. Por lo anterior, y por el hecho de encontrarse parámetros que fluctúan, son necesarias otras evaluaciones de este licor residual y un mayor control en el cumplimiento de las normas del proceso.
