remoción de mercurio en aguas residuales mediante cultivo hidroponico

1. PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
“Remoción de mercurio de aguas residuales industriales
procedentes de las mineras informales de la provincia de
Leoncio Prado mediante cultivo hidropónico con la especie
Eichhorna Crassipes”

3. En la actualidad, la problemática de la contaminación
con metales pesados en las aguas superficiales y marinas se
está incrementando al par con el crecimiento del desarrollo
industrial y tecnológico no sustentable.
Los metales pesados, han sido reconocidos como
peligrosos para la salud del hombre y la biota acuática,
además han sido incluidos en la “ lista de contaminantes
prioritarios “ por agencias de control ambiental de todo el
mundo, dados los impactos negativos que puedan generase
incluso cuando estos se encuentran en concentraciones muy
bajas (Novtny, 1996).
Una de las mayores preocupación con respecto a la
contaminación del agua es la presencia de metales, esta
puede darse por fenómenos de disoluciones, o bien a su
existencia en forma de partículas en suspensión que pueda
acumularse y sedimentarse.
En tal sentido surgió el siguiente problema…
¿En qué medida influiría el ph en la remoción del mercurio (Hg) por acción del Jacinto
de agua de las mineras informales mediante cultivo hidropónico?

4. El presente estudio nos permitirá la determinación de la
concentración optima de absorción del (hg) de las aguas residuales de
minerías informales mediante un cultivo hodriponico.
La principal razón para evaluar la contaminación que está
produciendo el por el mercurio vertidos por las minerías informales en la
utilización del agua para su procesamiento, es de mejorar nuestra
calidad de vida, conservando nuestros recursos hídricos.
En este trabajo se evaluara el grado de remoción del mercurio
por acción del empleo de plantas acuáticas Jacinto de agua mediante un
cultivo hidropónico de las aguas residuales industriales de las mineras
informales de la provincia de Leoncio prado cuatro metales.
 Determinar el grado de eficiencia de remoción del mercurio(Hg)
mediante el cultivo hidropónico de Jacinto de agua de las aguas
residuales de la mineras informales de Leoncio prado .

6. El agua es uno de los compuestos químicos más
importantes para los seres humanos y la vida en general, ya que se
encuentra distribuido en todo el planeta.
Una característica singular del agua es la de ser única
sustancia química que en nuestro planeta se presenta en los tres
estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso, en estado natural
2.1. Generalidades
2.2. Contaminación del agua por
mercurio
La contaminación del agua
por mercurio es producido por
industrias químicas que producen
cloro, fábricas de fungicidas y de
pinturas contra hongos, de plásticos,
por minas de cinabrio (sulfuro de
mercurio, HgS), en la extracción de
oro y de plata por el método de
amalgamación y por las refinerías
del petróleo.

7. El mercurio se da de manera natural
en el medio ambiente y existe en una
gran variedad de formas. Al igual que
el plomo y el cadmio, es un elemento
constitutivo de la tierra.
2.3. Mercurio
En su forma pura, se lo conoce como
mercurio “elemental” o “metálico”. Rara
vez se le encuentra en su forma pura,
como metal líquido. El mercurio puede
enlazarse con otros compuestos como
mercurio monovalente o divalente.
Cuanta más alta sea la temperatura
ambiente, más vapores de mercurio se
emanaran.

8. 2.4. Humedales
artificiales
Los humedales
naturales o artificiales, son
sistemas de tratamiento
acuático en los que se usan
plantas y organismos
relacionados para el
tratamiento de aguas
residuales, estos son de
superficie libre de agua.
Existe una gran cantidad
de información sobre el uso
de plantas acuáticas para el
tratamiento de aguas
residuales, pero se deduce
que hay varios aspectos que
limita la aplicación de estos
sistemas para un
tratamiento
· Humedal de flujo superficial -
HFS (Free Water Surface- FWS):
Las plantas acuáticas están
enraizadas en el fondo del
humedal y el flujo de agua se
hace a través de las hojas y tallos
de las plantas.
2.5. Tipos de humedales
artificiales

9. · La lámina de agua no es visible, y el
flujo atraviesa un lecho relleno con
arena, grava o suelo, donde crecen las
plantas, que sólo tienen las raíces y
rizomas en contacto con el agua.
adas en el fondo del humedal y el flujo
de agua se hace a través de las hojas y
tallos de las plantas.
· Eichhornia crassipes, llamado
comúnmente flor de bora,
camalote, jacinto de agua
común o tarope, es una planta
acuática de la familia de las
Pontederiaceae. Es originaria
de las aguas dulces de las
regiones cálidas de América del
Sur, en las cuencas Amazónica,
y del Plata. Es usada como
planta medicinal, fertilizante
de suelos y decorativa; por
fuera de su nicho original se la
considera especie invasora
2.6. JACINTO DE AGUAHumedal de flujo superficial - HFS (Free
Water Surface- FWS): Las plantas acuáticas
están enraiz· Humedal de flujo
subsuperficial - HFSS (Vegetated
Submerged Bed- VSB):

10. · Composición de la Eichornia crassipes

12.  37 plantas acuáticas llamadas Jacinto de agua (Eichhornia
crassipes).
 120 Litros de agua destilada
 Vasos precipitado de 1 L para llenar las cubas
 Vasos precipitados de 25 ml para preparar las soluciones a usar
 Varillas para agitar la preparación del agua sintética
 Pipeta de 5 ml para la adición de soluciones a los tratamientos
 Tubos y codos de 4 pulgadas
 4 Mangueras con llaves de paso
 Tanque de almacenamiento 50L
 10 abrazaderas
 1 bomba de agua
 2 listones de madera
 1 soporte de madera
 Tubos de 3/4´´

13. Reactivos
 Cloruro de Mercurio (HgCl) para la preparación
del agua sintética contaminada.
 Nitrato de Potasio (KNO3) para utilizar como
nutrientes de las plantas.
 Ácido Clorhídrico (HCl) para acondicionar el
agua sintética a un pH acido.
 Hidróxido de Sodio (NaOH) para acondicionar
el agua sintética a un pH básico.

14. Equipos
 12 Cubas con 4 tratamiento y una repetición,
 Balanza analítica para el pesado de los
reactivos.
 Balanza gramera para el pesado de las raíces.
 Ph-metro para medir la acidez o basicidad del
agua.
 Termómetro
 Cámara fotográfica
 Conductimetro

15.  Metodología
Determinación del pH optimo.
 Se determinara el pH optimo en 11 días, iniciando el 13 de
mayo del 2014, aplicándose 4 tratamientos con 01 repetición
teniendo en total 12 cubas, en las cuales se colocó una planta
de jacinto de agua (Eichhornia crassipes) para los distintos
medios de pH, teniendo testigo o C0 (0 ppm de Hg), C1 (1 ppm
de Hg), C2 (3 ppm de Hg), C3 (5 ppm de Hg), fue acondicionado
en 12 cubas de vidrio de dimensiones de 40*35*30 cm divididas
cada cuba en tres cubas más pequeñas de 11*30*40 cm (figura
3).

16.  Cada cuba fue llenada con 10 litros de agua destilada y se
acondicionó con lo siguiente:
Aplicación de Nutrientes
 Se aplicaron 250 ppm de KNO3 como nutrientes a los 4
tratamientos en las 03 repeticiones, y para hallar la
concentración de nitratos (NO3) se utilizó la siguiente formula:
𝑁𝑂3 𝑚𝑔/𝑙 = 𝐾𝑁𝑂3 𝑚𝑔/𝑙𝑋
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑁𝑂3 𝑔
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝐾𝑁𝑂3 𝑔
250 𝑚𝑔/𝑙 = 𝐾𝑁𝑂3 𝑚𝑔/𝑙𝑋
62 𝑔 𝑁𝑂3
101 𝑔 𝐾𝑁𝑂3
𝐾𝑁𝑂3 𝑚𝑔/𝑙 = 407.26 𝑚𝑔/𝑙
 Entonces se adicionó a cada cuba 0.40726 g de KNO3 para que
la solución contenga 250 ppm de NO3 y se mantuvo por 03 días
(adaptación para cada tratamiento )

17.  Preparación del agua sintética
Se acondicionó a cada cuba de tratamiento con lo siguiente:
 Para la adición de HgCl
De las 12 cubas se adicionó solo a 09 cubas el HgCl y 03 se emplearon para testigo.
 Para la concentración 2 (C2).
𝐻𝑔 𝑚𝑔/𝑙 = 𝐻𝑔𝐶𝑙 𝑚𝑔/𝑙𝑋
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝐻𝑔 𝑔
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝐻𝑔𝐶𝑙 𝑔
1 𝑚𝑔/𝑙 = 𝐻𝑔𝐶𝑙 𝑚𝑔/𝑙𝑋
200.59 𝑔 𝐻𝑔
236.09 𝑔 𝐻𝑔𝐶𝑙
𝐻𝑔𝐶𝑙 𝑚𝑔/𝑙 = 1.18 𝑚𝑔/𝑙
Se adicionó a 03 cubetas la cantidad 0.0118 g de HgCl a cada una para que la solución contenga 1
ppm de Hg.
 Para la concentración 3 (C3).
𝐻𝑔 𝑚𝑔/𝑙 = 𝐻𝑔𝐶𝑙 𝑚𝑔/𝑙𝑋
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝐻𝑔 𝑔
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝐻𝑔𝐶𝑙 𝑔
3 𝑚𝑔/𝑙 = 𝐻𝑔𝐶𝑙 𝑚𝑔/𝑙𝑋
200.59 𝑔 𝐻𝑔
236.09 𝑔 𝐻𝑔𝐶𝑙
𝐻𝑔𝐶𝑙 𝑚𝑔/𝑙 = 3.53 𝑚𝑔/𝑙
Se adicionó a 03 cubetas la cantidad 0.0353 g de HgCl a cada una para que la solución contenga 3
ppm de Hg.

18.  Para la concentración 4 (C4).
𝐻𝑔 𝑚𝑔/𝑙 = 𝐻𝑔𝐶𝑙 𝑚𝑔/𝑙𝑋
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝐻𝑔 𝑔
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝐻𝑔𝐶𝑙 𝑔
5 𝑚𝑔/𝑙 = 𝐻𝑔𝐶𝑙 𝑚𝑔/𝑙𝑋
200.59 𝑔 𝐻𝑔
236.09 𝑔 𝐻𝑔𝐶𝑙
𝐻𝑔𝐶𝑙 𝑚𝑔/𝑙 = 5.88 𝑚𝑔/𝑙
Se adiciono a 03 cubetas la cantidad 0.0588 g de HgCl a cada una para que la
solución contenga 5 ppm de Hg.
 Preparación del medio ácido
 Se acondiciono a las 12 cubas con medio acido para ver el efecto que se
produce con el contaminante y las plantas; para el cual se empleó el HCl y se
calculó el volumen que se adicionará para obtenerlo:
𝑝𝐻 = 4
𝑝𝐻 + 𝑃𝑂𝐻 = 14
𝑃𝑂𝐻 = 10
𝑃𝑂𝐻 = −𝐿𝑜𝑔 [1 ∗ 10−10
]
𝑂𝐻 = 1 ∗ 10−10
[𝑂𝐻] =
10−14
1∗10−5 = 1 ∗ 10−10
𝐻 [𝑂𝐻] = 10−14
𝐻 = 10−4
Numero de H+ que se disocian e
𝐶𝑂𝑁𝐶𝐸𝑁𝑇𝑅𝐴𝐶𝐼𝑂𝑁 = 10−4

19. 𝑉2 = 1 𝑚𝑙
𝐶1 ∗ 𝑉1 = 𝐶2 ∗ 𝑉2
10−4 ∗ 10𝐿 = 1 𝑀 ∗ 𝑉2
𝑉2 = 0.001 𝐿
𝑉2 = 0.001 𝐿 ∗ 1000
𝑚𝐿
1𝐿
 Entonces a las 4 cubas y para 10 L de agua se adiciono 1ml
HCl y se obtuvo un pH entre 3 - 4.
 Preparación del medio básico
Se acondicionó a las 12 cubas con medio básico para ver el
efecto que se produce con el contaminante y las plantas;
para el cual se empleó el NaOH y se calculó el volumen que
se adicionara para obtenerlo:
40 g----------- 1000 ml
X -------------- 25 ml
X= 1g de NaOH
 Por lo tanto disolvemos 1 g de NaOH en 25 ml de agua para
que la concentración sea 1 M, a partir de esto calculamos
el volumen de NaOH que se utilizará:

20.  𝑝𝐻 = 10
 𝑝𝐻 + 𝑃𝑂𝐻 = 14
 𝑃𝑂𝐻 = 5
 𝑃𝑂𝐻 = −𝐿𝑜𝑔 [1 ∗ 10−5]
 𝑂𝐻 = 1 ∗ 10−4
 [𝐻] =
10−14
1∗10−4 = 1 ∗ 10−10
 𝐻 [𝑂𝐻] = 10−14
 𝑂𝐻 = 10−4
 Numero de OH- que se disocian es 1.
 𝐶𝑂𝑁𝐶𝐸𝑁𝑇𝑅𝐴𝐶𝐼𝑂𝑁 = 10−4
 𝐶1 ∗ 𝑉1 = 𝐶2 ∗ 𝑉2
 10−4
∗ 10𝐿 = 1 𝑀 ∗ 𝑉2
 𝑉2 = 0.001 𝐿
 𝑉2 = 0.001 𝐿 ∗ 1000
𝑚𝐿
1𝐿
 𝑉2 = 1 𝑚𝑙
 Entonces a las 4 cubas y para 10 L de agua se adiciono 1ml NaOH
1 M y se obtuvo un pH básico entre 8 - 9.

21.  Medición de los parámetros físico – químicos
 Se realizó las mediciones diarias de los parámetros físico-
químicos, anotando las observaciones y registrándolos por
fotografías.
 Medición del pH
 Medición de Temperatura.
 Además de la medición de los parámetros físicos se observara
las características de la planta (12 cubas) en los 11 días.
 Metodología Experimental para hallar la concentración de
mercurio en el agua
 UNIDAD EXPERIMENTAL: Pulgas de agua (Número de
individuos)
 VARIABLES:
 Variable dependiente: Pulgas de agua (Número de individuos
muertos).
 Variable independiente: Concentración de Cloruro de
Mercurio

22.  Se supone que a medida que van quedando menos gorgojos
vivos, la tasa de muerte por el toxico disminuirá, hasta que
hallan muerto todos, en ese momento la tasa de muerte por
unidad de toxico será 0, ya que no quedan gorgojos vivos que
puedan morir por el toxico. A partir de este enunciado se
plantea un modelo que permita ver a que concentraciones
mueren el 25, 50 y 75 % de la población total, el modelo se
muestra a continuación.

𝑑(#𝑀𝑢𝑒𝑟𝑡𝑜𝑠)
𝑑( 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 )
= 𝑘 ∗ (𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 − #𝑀𝑢𝑒𝑟𝑡𝑜𝑠)

𝑑(#𝑀𝑢𝑒𝑟𝑡𝑜𝑠)
(𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙−#𝑀𝑢𝑒𝑟𝑡𝑜𝑠)
= 𝑘 ∗ 𝑑( 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 )

𝑀(0)
𝑀( ) 𝑑(#𝑀𝑢𝑒𝑟𝑡𝑜𝑠)
(𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙−#𝑀𝑢𝑒𝑟𝑡𝑜𝑠)
= 𝑘 ∗ []0
[]
𝑑( 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 )
 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 − #𝑀𝑢𝑒𝑟𝑡𝑜𝑠 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 ∗ 𝑒−𝑘∗[𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛]
 #𝑀𝑢𝑒𝑟𝑡𝑜𝑠 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 ∗ (1 − 𝑒−𝑘∗ 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛
)
 Donde:
 #Muertos: Es el numero de muertos
 Total: Es igual al total de la población
 [Concentración]: Es la concentración de Cloruro de Mercurio.
 K: Es la fracción de muertes, por unidad de concentración.

23.  INDICADORES:
 Variable independiente: mg/L
 Variable dependiente: Unidad de muerte
 Según la metodología explicada en clase se procedió
a la captura de una especie a utilizar para el proceso
de intoxicación en nuestro caso pulgas de agua. Para
la recolección de las pulgas de agua se recolectó del
agua estancada presente en las “cochas” del agua
residual de la granja de zootecnia.
 Una vez realizado esto se separaron en grupos de 100
individuos por cada recipientes, los individuos fueron
contados mediante un gotero, se utilizaron también 4
recipientes a las cuales se les designo una
concentración del toxico empezando por el valor
mínimo (0.5 ppm), hasta el valor máximo (3 ppm).

24. Concentración (ppm) # de Individuos muertos
0
0,5
1
2
3
Se esperó por un tiempo determinado de 1 día
para observar los efectos tóxicos (muerte) sobre
estos organismos y se apuntaron los datos en el
cuadro siguiente.

25.  DISEÑO EXPERIMENTAL:
 Se adaptó un diseño experimental comparativo, en
el cual se utilizó una muestra de 100 individuos de
pulgas de agua a los cuales se les aplicó una
concentración diferente de Cloruro de Mercurio,
para poder observar el comportamiento en cada
una de ella.

26.  Leyenda:
 Mx: Muestra número “x”, conformado por 100 pulgas
de agua.
 Ox: Concentración número “x” de Cloruro de
Mercurio.
 Una vez determinados los parámetros de la ecuación
modelada, se reacomodará la ecuación para poder
determinar la concentración de cloruro de mercurio a
partir de las muertes contadas en un periodo de 24
horas, en una muestra de agua con dicho
contaminante. La ecuación queda de la siguiente
manera:
 [𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛] =
1
𝑘
ln(
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙−#𝑀𝑢𝑒𝑟𝑡𝑜𝑠
)

27.  Para la instalación del cultivo hidropónico
 Instalación del equipo experimental
 Instalar el tanque de almacenamiento de 50 Lt. de
volumen de agua, con una llave de paso de salida hacia el
todo el recorrido de la tubería.
 Este descargara el agua, el cual entrara en cada uno de los
canales donde se expondrán las raíces de la especie a
trabajar al flujo de agua, el cual será continuo.
 Los tubos serán de 5 pulgadas en donde estará empotrada
hacia la pared con arandelas en la parte vertical del canal.
 El sistema de tubería presentara 5 secciones horizontales,
en cada sección presentara orificios para colocar 5 plantas
de Jacinto de agua con una distancia entre ellas de 20 cm.
Al final de cada sección se pondrá una trampa para lograr
que el nivel de agua se almacene lo suficiente para que el
flujo de agua sea constante.
 El distanciamiento entre las secciones horizontales de las
tuberías será de 45 cm.

28. - En cada sección presentara un desfogue con una llave de paso para tomar la
muestra de agua, donde estas serán tomadas antes durante y después de su
residencia.
- Todo el flujo del agua saldrá hacia un recipiente.
1. Traer muestra de una industria minera informal.
1. Hallar la concentración de mercurio de la muestra.
1. Para hallar la eficiencia en el sistema
- Los tratamientos que se le aplicara al sistema hidropónico serán los diferentes
tiempos de retención (5 días ,10 días ,15 días) que corresponden a los
siguientes caudales (6.94ml/min, 3.47ml/min,2.31ml/min) respectivamente.
- Se obtendrá 4 muestras en 10 días de cada tiempo de retención.
- Mediante el método estadístico ANVA se determinara la eficiencia del sistema
hidropónico.

29. Tratamientos
muestras
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4
6.94 ml/min
3.47 ml/min
2.31 ml/min
Para hallar las eficiencia en los niveles
Se obtendrá dos muestras inicial y final .por cada nivel cada 2 días
Las concentraciones obtenidas de las diferencias del flujo inicial y final
serán la eficiencia de cada nivel.
Se medirá el pH diariamente

31. 11 DIAS PARA SACAR EL PH OPTIMO ACTIVIDADES
testigo A C1A C2A C3A testigo B C1B C2B C3B testigo C C1C C2C C3C
MARTES 13/05/14 HORA:…………….
Villanueva Vilcahuanman Tatiana
TEMPERATURA
PH
CONDUCTIVIDAD
Característica de la planta
en general
COLOR
TAMAÑO DE RAIZ
MIERCOLES 14/05/14 HORA:…………….
Eguavil Calero, Juana
TEMPERATURA
PH
CONDUCTIVIDAD
Característica de la planta
en general
COLOR
TAMAÑO DE RAIZ
JUEVES 15/05/14 HORA:…………….
Reategui Inga, Manuel
TEMPERATURA
PH
CONDUCTIVIDAD
Característica de la planta
en general
COLOR
TAMAÑO DE RAIZ