Evaluación de calidad de agua para riego en Zona Centro-Norte de Chile y desarrollo de un proceso preliminar costos efectivo, para disminuir algunos excesos que incumplen la NCh 1333.
Loading...
Date
2020
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
Un problema común que afecta la producción agrícola desde la región de O´Higgins hacia el norte, es el progresivo deterioro de la calidad de las aguas usadas para riego debido al aumento de la salinidad y contenido de metales pesados. La salinidad reduce la actividad fotosintética de los cultivos agrícolas y con ello ocasiona la inhibición del crecimiento de las plantas, malformación de las hojas, clorosis, necrosis, incremento de moho, marchites e inhibición de la germinación y crecimiento de los tubos de polen, con pérdidas significativas para la agricultura. Los cultivos agrícolas también se ven afectados por la presencia de metales pesados en el agua de riego cuya toxicidad es un problema de creciente importancia por razones ecológicas, evolutivas, nutricionales y ambientales. Frente a esta situación, investigadores del Centro Fondap de Recursos Hídricos para la Agricultura y Minería (CRHIAM) se unieron para enfrentar el problema de salinidad y metales en aguas de riego. El equipo multidisciplinario que contribuyó con sus conocimientos para la elaboración de esta investigación está compuesto por especialistas que han impulsado el uso de agua de mar en minería con un vasto conocimiento en simulación molecular de fases e interfases en soluciones salinas, efectos de sales y arcillas en clarificación de agua, fisicoquímica y reología de sedimentos floculados. Por otra parte, investigadores del área de Hidráulica, aportaron con conocimientos sobre hidrología, sistemas de riego eficientes y el efecto que tiene la calidad del agua en la agricultura. La primera actividad de esta investigación consistió en un diagnóstico de la calidad del agua de tres cuencas con relevancia agrícola para el país. La cuenca del río Choapa, del río Maipo y del río Rapel, usando parámetros medidos en terreno por la DGA y analizados en sus respectivos laboratorios, estos se encuentran disponibles en la plataforma digital de este servicio. Se analizaron datos fisicoquímicos del recurso hídrico contemplando un periodo de 11 años (2008 2018), estos se evaluaron con respecto a los 27 parámetros de calidad de agua para riego estipulados en la normativa chilena NCh1333. Elementos como boro, cadmio, mercurio y molibdeno exceden la concentración máxima en todas las estaciones de la cuenca del río Choapa, y en la mayoría de las estaciones de la cuenca del río Maipo y del río Rapel. Estos cuatro elementos son los principales problemas para las aguas utilizadas en el riego en las cuencas en estudio. Las aguas de la cuenca del río Maipo contienen excesos de sulfato en más del 50% de las estaciones de monitoreo, manganeso el 30% y en menor presencia sodio, hierro, y aluminio alrededor del 20%. La segunda etapa llevada a cabo en esta investigación apunta al estudio bibliográfico de técnicas de tratamientos de aguas de bajo costo y de fácil uso que permitan solucionar los problemas productivos de los agricultores relacionados con la presencia de sales y metales presentes en el agua de riego. Especialmente nos enfocamos en técnicas de abatimiento de sales y metales mediante la floculación de arcillas. Estamos al tanto de procedimientos efectivos como Osmosis Inversa (Fritzmann et al., 2007) y Electrodiálisis (Rubio et al., 2015) pero no se consideraron porque la idea es desarrollar un proceso económico que pueda ser adoptado por los agricultores, cuya mayoría no dispone de recursos para técnicas sofisticadas y caras. Por ende, se estudió primero metodologías de simulación computacional con respecto al potencial de la caolinita para adsorber metales pesados, se observó que existe un potencial de absorción de iones sobre la superficie. También se pudo diseñar un sedimentador considerando el efecto de la caolinita sobre las propiedades del fluido, viscosidad y diámetro de partículas. Los datos obtenidos en simulación se reemplazaron en las ecuaciones de diseño y así se pudo calcular finalmente el tamaño del sedimentador necesario para eliminar contaminantes del agua de riego.
The water chemistry data from three characteristic basins of north-central Chile, Choapa, Maipo and Rapel, corresponding to the period 2008-2018, were analyzed and evaluated in light of the quality parameters of irrigation water stipulated in the Chilean NCh1333 standard. The data comes from the database of the General Water Directorate (DGA). Boron, cadmium, mercury, and molybdenum far exceed the limit value in most monitoring stations. The results also show that the specific conductivity, sulfate, manganese, and sodium absorption ratio exceed the limitvalue. The pH meets the standard in all basins. Excess aluminum, boron, cadmium, chlorides, copper, iron, manganese, mercury, molybdenum, sodium, and sulfates cause toxicity in water, with severe consequences for crops. Among other effects, and according to the existing literature, the growth, formation and coloration of the leaves are directly affected, chlorosis and necrosis occur, mold and wilt increase, and germination and pollen growth are inhibited, with foreseeable losses for the agricultural sector. An inventory of anthropogenic and natural factors that affect the quality of water resources in the analyzed basins reveals that not only industrial, mining and farming activities have influence, but also the lithology of the soil, volcanic activity, and the appearance of groundwater and springs. Our findings should alert farmers and decision-makers in general about the quality of the water in these important basins and about the need for better water planning and use. We hope the evidence is compelling to stimulate the development of cost-effective methods of pretreating the water in these basins before using it for irrigation.
The water chemistry data from three characteristic basins of north-central Chile, Choapa, Maipo and Rapel, corresponding to the period 2008-2018, were analyzed and evaluated in light of the quality parameters of irrigation water stipulated in the Chilean NCh1333 standard. The data comes from the database of the General Water Directorate (DGA). Boron, cadmium, mercury, and molybdenum far exceed the limit value in most monitoring stations. The results also show that the specific conductivity, sulfate, manganese, and sodium absorption ratio exceed the limitvalue. The pH meets the standard in all basins. Excess aluminum, boron, cadmium, chlorides, copper, iron, manganese, mercury, molybdenum, sodium, and sulfates cause toxicity in water, with severe consequences for crops. Among other effects, and according to the existing literature, the growth, formation and coloration of the leaves are directly affected, chlorosis and necrosis occur, mold and wilt increase, and germination and pollen growth are inhibited, with foreseeable losses for the agricultural sector. An inventory of anthropogenic and natural factors that affect the quality of water resources in the analyzed basins reveals that not only industrial, mining and farming activities have influence, but also the lithology of the soil, volcanic activity, and the appearance of groundwater and springs. Our findings should alert farmers and decision-makers in general about the quality of the water in these important basins and about the need for better water planning and use. We hope the evidence is compelling to stimulate the development of cost-effective methods of pretreating the water in these basins before using it for irrigation.
Description
Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ingeniería Agrícola con mención en Recursos Hídricos
Keywords
Calidad del agua - Chile, Salinidad de los ríos, Metales pesados - Aspectos ambientales -Chile