Cambio climático y agua - mce2.org para Profesores... · PIQAyQA a través del PNUMA. Aplicaciones...
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Carmen Durán-de-Bazúa
Laboratorios de Ingeniería QuímicaAmbiental y de Química Ambiental
UNAM, Facultad de Química
Hubo una visión totalmente diferente entre la construcción de México-Tenochtitlan en
1325 y la adoptada por Cortés en 1521
Los aztecas buscaban conservar su entorno y protegían estrictamente el aire, el agua y las características geosféricas de la cuenca que ellos encontraron como un paraíso perdido
Los conquistadores españoles, por el contrario, trataron de luchar contra la naturaleza para construir una ciudad con la concepción europea de la época medieval . En 2009, esta lucha todavía continúa
En esta presentación, se analizarán algunos de estos temas y se presentarán algunos de los proyectos abordados por los LIQAyQA para coadyuvar en el restablecimiento del equilibrio ecológico perdido
La Ciudad de México estálocalizada en una cuenca cerrada y
no en un valleSe le considera una cuenca endorreicaya que la precipitación pluvial en las montañas que la rodean se concentran en su parte más baja (la central) Las montañas que la rodean originalmente impedían que el agua saliera de la cuenca (sin considerar las pérdidas por evaporación e infiltración)
La cuenca cerrada de la Ciudad de México
La cuenca tiene alrededor de 9,000 kilómetros cuadradosEl agua que fluía dentro de ella mantenía estables los niveles de los sistemas lacustres que existían entonces. Estos lagos eran el de Zumpango, Xaltocan, Ecatepec, Texcoco y Chalco-Xochimilco, en los que estaban ubicados los islotes de Tenochtitlan y Tlatelolco
La Ciudad de México …En 1500, algunas eminencias brotaron de la superficie del agua, el Peñón del Marqués, el Peñón de los Baños, el Peñon de Tepeapulco(Viejo), el Cerro de la Estrella (Huizachtecatl) y algunas islasEl lago con el nivel más bajo era el de Texcoco, donde las islas de Tenochtitlan y Tlatelolcoservían como lugares públicos (templos ymercado establecidos en el tiempo de los aztecas) ya que la gente vivía en tierra firme
Cuando las lluvias eran más abundantes o la estación húmeda
más prolongada, el nivel de agua de los lagos aumentaba
En la época aztecaesto no era un problema ya que los islotes estaban habitados solamente por los gobernantes teocráticos y los guerreros durante el día
Los conquistadores españoles empezaron a construir sus iglesias y palacios en los islotes de las antiguas Tenochtitlan y Tlatelolco, precisamente en los niveles más bajos de la cuenca
Destino de la ciudad construida por los conquistadores españoles
Las inundaciones periódicas causaron que los niveles del agua crearan daños a estas construccionesEn 1604, se iniciaron obras civiles en la región de Huehuetoca para transformar la cuenca cerrada en un valle abriendo el “collar” de montañas para enviar el exceso de agua hacia el Golfo de México a través del río Moctezuma
La Ciudad de México City, capital del Virreinato de la Nueva España, construida
sobre la tierra más baja de la cuenca
Para esta monumental obra civil, se movieron millones de toneladas de tierra creando un túnel artificialDesafortunadamente, en el lapso de 1629-1634, la ciudad se destruyócompletamente por las inundaciones que ocurrieron al hundirse el túnel
En vez de cambiar la sobrepobladaciudad a los alrededores de tierra firme, como cuando estaba habitada por los aztecas, las autoridades decidieron que, como la ciudad valía 40 millones de pesos y la obra civil de restauración del sistema de drenaje costaba 10 millones, era mejor restablecer la ciudad en donde estaba y recomenzar la construcción de la salida de exceso de agua de lluvia (Everaert-Dubernard, 1994)
2009 justamente igual que 1634Esta obra civil jamás se ha terminado en estos casi 500 años . Cada año, cuando viene la temporada de lluvias, hay zonas inundadas en varias áreas de la ciudad y el agua debe ser desalojada de la antigua cuenca al vecino Estado de Hidalgo, a través a través de obras civiles que derivan el drenaje hacia el río Tula, afluente del río Moctezuma
Interrelación agua-aire-suelo: Transparencia del “aire” durante la época colonial y hasta hace menos
de 50 añosDebido a las condiciones ambientales únicas de la cuenca hay fotografías de 1900 de la ciudad entera con los majestuosos volcanes como marco mostrando la transparencia del “aire”, fenómeno que todavía puede verse después de fuertes lluvias que eliminan partículas y gases de la atmósfera
Efectos de la desecación de los lagos de la cuenca
La desecación de los lagos, especialmente del de Texcoco, que era salado, crea problemas, principalmente asociados con el aumento de partículas suspendidas que se dispersan por toda la ciudad debido a los vientos del este. Esto ocurre especialmente al final del período de invierno, ya que en el lecho seco del lago no crecen plantas que retengan estas partículas. Hay un estudio interesante que simuló las condiciones climáticas de la cuenca con y sin la presencia del lago que demuestra el efecto que tiene este cuerpo de agua (Jazcilevich et al., 2003)
Efectos de la desecación de los lagos de la cuenca (cont)
Otro problema es el cambio de clima (más cálido de lo que era antes)Finalmente, las poblaciones asentadas donde estaban los lagos, cada verano sufren las inundaciones provocadas por las lluvias, especialmente en el Estado de México, en la región de Chalco
Tamaño de la ciudad
La población ha continuado aumentando en forma exponencial (había en 1910 alrededor de 700,000 habitantes y en 2000 casi 10 millones)Los habitantes de la ciudad han ido “robando”tierra a los lagos (ahora al de Chalco-Xochimilco), tirando basura y desechos y contaminando las fuentes superficiales de agua de la antigua cuenca
Uso de las montañas aledañas
Como los terrenos de las zonas planas de la antigua cuenca ahora ya no se inundan tanto, son más costosos, la gente pobre tiende a irse a las montañas circundantes, contaminando no solamente las fuentes de agua de lluvia, sino también las fuentes de agua subterránea ya que las descargas de las fosas sépticas o los drenajes vertidos directamente se van al subsuelo sin tratamiento
Efectos de este ecocidioLos antiguos ríos y manantiales de la cuenca de México ya no existen como tales sino que se han usado como sistemas de drenaje entubándolosEsto es particularmente preocupante en las áreas de Xochimilco, Tláhuac, Milpa Alta, Álvaro Obregón y Magdalena Contreras, donde la mayor parte de las personas provienen de zonas rurales marginadas que vienen a la Ciudad de México buscando mejores condiciones de vida y los antiguos habitantes encuentran que la venta de sus ejidos y propiedades comunales representan un buen ingreso en comparación a los cultivos tradicionales
Efectos de este ecocidioYendo otra vez contra-natura, las
autoridades construyen obras civiles para traer agua a la ciudad de la parte exterior al “collar” de montañas, como el sistema CutzamalaEsta “solución” no solamente crea
problemas políticos entre los habitantes del estado de México y los del Distrito Federal sino que agudiza los problemas ambientales globales
Otra fuente de agua potable: Agua subterránea
Hay dos problemas asociados con esta práctica:
El agua del subsuelo está siendo contaminada por los asentamientos irregulares de las zonas montañosas, ya que estas familias pobres no tienen sistemas de drenaje ni han aprendido a mantener limpios los manantiales ni el agua de lluvia que se acumula en cauces secos y barrancas, sino que por el contrario, los usan de drenajes y para tirar su basura sólida
Características del subsueloEl segundo problema y el más importante es la pérdida del equilibrio químico de las arcillas que el agua de la lluvia mantuvo húmedas por milenios, a través de la eliminación de agua de estas arcillas que forman la base de los sistemas subterráneos, provocando cambios químicos en sus estructuras, conocidos como fracturasEstas arcillas fracturadas se están encogiendo y aunque se les adicione agua posteriormente (recarga de “mantos”), su estructura anterior NO se restaura ni recupera sus propiedades
Las arcillas y el hundimiento de la ciudad
Los edificios construidos arriba de ellas se están hundiendo (un promedio de 6 cm por año) y las calles y las avenidas se están agrietando tambiénDesafortunadamente, estos efectos se están presentando en toda la ciudad y no solamente donde se extrae el agua por bombeo
Las arcillas y los “temblores”La Ciudad de México está en una zona telúrica y las arcillas húmedas podían y, de hecho, amortiguaban los movimientos de tierra dándoles un efecto oscilatorioAhora, estas arcillas fracturadas hacen que los movimientos sísmicos sean trepidatorios y con un potencial destructivo mayor
Reinyección de agua al subsuelo
Hay algunos estudios para promover la depuración de las aguas residuales y su reinyección al subsuelo para minimizar este enorme problema pero, nuevamente, es un esfuerzo paliativo pero que no viene acompañado de un programa estructural para restaurar la antigua cuenca ya que la fracturación de las arcillas es irreversible y no se sabe cuáles siguen intactas
Reducción del uso del agua y recuperación del agua de lluviaSeparación de aguas residuales de tipo sanitario “grises” y “negras"Instalación de plantas de tratamiento de aguas residuales “ad hoc” para cada zonaSeparación de redes para aguas de tipo sanitario e industrial y tratamiento in situPolíticas de reducción del bombeo de agua fuera del “valle” (cuenca)Cambio de mentalidad y “Rescate de los ríos de la Ciudad de México”
Segregación
Ruptura de los sistemas de drenaje y aumento de caudal por agua de lluvia
Introducción de nuevas tuberías para drenaje de materiales durables (resistentes a los movimientos telúricos)Mantenimiento de las redes ya existentes para recibir agua de lluvia solamente
Esta solución probablemente tomaría una generación para implementarse pero valdría la pena dado que la mayor parte de esta tubería nueva recibiría
aguas residuales sin diluir por el agua de lluvia (reduciendo su
caudal considerablemente)
Separación de aguas residuales industriales y drenajes municipales
y tratamiento in situ
Normatividad en la construcción
Acciones obligatorias para separar aguas residuales industriales y tratarlas “in situ” aprovechándolas para enfriamiento u otros usosInstalación de sistemas de tratamiento “in situ” de aguas sanitarias y de alimentos y uso para áreas jardinadas
Esta solución, como las acciones para minimizar la contaminación atmosférica (contingencias ambientales), tienen que estar respaldadas por reglamentaciones
estrictas, ya que la mayoría de las empresas medianas, grandes y
transnacionales poseen pozos de agua que no están realmente controlados por el
gobierno sino que dependen de la “buena voluntad” de los operadores de la
industria, quienes no tienen políticas de cuidado del agua en la mayoría de ellas
Sus aguas residuales deben tratarse “in situ” para eliminar
sustancias potencialmente tóxicas que solamente disminuyen la
eficiencia del tratamiento que se les da en las plantas municipales de tratamiento (cuando existen y se
operan apropiadamente)
Registros de patente
Marca BIODISCOSistema de biodiscos(Ambas protegidas junto con el Instituto de Ingeniería de la UNAM)
Aplicaciones de los biodiscosPueden emplearse en combinación con sistemas anaerobios para mejorar la eficiencia de tratamiento, especialmente para aguas residuales con altos contenidos de material orgánico biodegradable, como las aguas residuales de fábricas de bebidas espirituosas (ron, tequila, mezcal, whisky, etc.) o las de empresas farmacéuticas o biotecnológicas
Usos del equipo prototipo de los LIQAyQA-UNAM
Fábricas de harina de maíz nixtamalizadoIngenios azucareros-alcoholerosFábricas de papel de celulosa recicladaPróxima utilización: Granja porcícola de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma de Yucatán (2010-2012), junto con un sistema anaerobio de lecho de lodos
Humedales artificiales, innovación de la UNAM
(FQ-PIQAyQA)Patente Núm. 210924
otorgada el 21 de octubre de 2002
El personal de los LIQAyQA (Facultad de Química, UNAM), tiene instaladas dos plantas prototipo:
* Humedal artificial de flujo horizontal, HAFH * Humedal artificial de flujo vertical, HAFV
en el área de la ex-cuenca de la ahora Ciudad de México (a una altitud de 2,300 m), que da condiciones climáticas extremas (6-30°C casi diariamente)
Estas plantas prototipo de los LIQAyQA (Facultad de Química, UNAM), tienen dos diferencias importantes, patrón de flujo y tiempo de residencia hidráulica (lo que da una relación diferente de fotones solares disponibles para la fotosíntesis):
Flujo horizontal y TRH de 5 díasFlujo vertical TRH de 3.5 días
Objetivos
Evaluar el efecto del TRH sobre la uspervivencia de patógenosEvaluar el efecto de las características del agua residual en la remoción de patógenos
Humedal artificial de flujo vertical
Construido en el área cultural de la Ciudad UniversitariaRecibe las aguas residuales de sanitarios y área de café de los empleados de las oficinas de Conservación de la UNAM
SISTEMA DE FLUJO HORIZONTALLocalizado en los Viveros de Coyoacán(inició operación en marzo de 1997Recibe aguas contaminadas del río MagdalenaCubierto con una geomembrana de polietileno expandido (EPE, expanded polyethylene)Medio de soporte altamente poroso (rocavolcánica de diferentes tamaños de partícula)
Cuantificación de huevos de helminto, HH
Humedal artificial de flujo vertical
Humedal artificial de flujo horizontal
HH/L
Agua residual
HH/L
Agua tratada
HH/L
Agua residual
HH/L
Agua tratada
6 1 11 1
Ciudad de México:
Políticas de reducción del bombeo de agua fuera del “valle” (cuenca). Cambio
de mentalidad
En la actualidad, tanto autoridades como ciudadanos no están convencidos de la bondad de segregar el agua (en Alemania casi todos los ríos fueron “rescatados” después de la destrucción de la II Guerra Mundial por la población junto con las autoridades y ahora la sociedad entera aprecia los ríos y arroyos limpios dentro de las ciudades
La única forma de revertir esta forma de pensar “contaminante” es a través de la educación masiva y de acciones específicas de las autoridades. Para este propósito, las autoridades y los ciudadanos deben trabajar juntos para evitar tirar basura en los cauces, conectar ilegalmente drenajes, etc. La educación pública a nivel masivo a través de “spots” de radio y televisión debe dirigirse a todos, AUTORIDADES y CIUDADANOS
La educación pública a nivel masivo a través de “spots” de radio y televisión debe dirigirse:
a orientar a TODOS para que la basura no se tire en las barrancas, cauces o ríos, promoviendo la separación de basura en las casas y la recolección de vidrio, cartón, papel, plástico, latas de metal que, una vez libres de la basura orgánica, pueden ser recolectados por microempresas recicladoras, con lo que se reducen considerablemente los volúmenes de basura orgánica a ser recolectada por el sistema público y que puede emplearse para producir composta,
a que los drenajes de las casas y negocios no se conecten a los ríos. Las autoridades deben verificar cuidadosamente que todas las salidas de drenaje estén conectadas a las líneas de drenaje (tuberías rojas de metal de buena calidad a prueba de pH extremos o recubierto con “polímeros” resistentes) y que los techos y patios recolecten el agua de lluvia, de manera separada y que sean enviadas a la tubería de concreto actual para que, una vez tratada en las PTAR, pueda ser enviada a los ríos mejorando el clima y el subsuelo de la cuenca (impidiendo la fractura de las arcillas)
Esto es particularmente importante para las delegaciones Xochimilco, Tláhuac, Milpa Alta, Álvaro Obregón y Magdalena Contreras, donde las casas y negocios están contaminando los acuíferos y los pocos ríos que quedan sin entubar, así como las barrancas y cauces al tirar su basura y sus drenajes sin control y están acabando con las áreas boscosas con las construcciones irregulares
a que los ríos limpios son un factor importante para promover cambios positivos en el clima y la calidad del aire, especialmente si se resiembran árboles a lo largo de las riberas y éstas están cubiertas de tezontle con bancas para los paseantes
La educación pública a nivel masivo a través de “spots” de radio y televisión debe dirigirse:
Políticas de “Rescate de los ríos de la Ciudad de México”
Una política consciente para salvar los ríos de la antigua cuenca cerrada de México es IMPORTANTÍSIMA ya que todos ellos se han convertido en cloacas o sistemas transportadores de drenaje y basuraPara ello, las autoridades federales y de la Ciudad de México DEBEN trabajar juntas e INVITAR a los ciudadanos a trabajar juntos evitando tirar basura, conectar sus drenajes ilegalmente a los ríos, etc.
Instalación de PTAR que consideran el beneficio colectivo
Como se dijo antes, en Europa, las nuevas tendencias de construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) se dirigen hacia un mayor número de plantas más pequeñas para evitar tuberías largas cuyo costo de mantenimiento es cada vez más elevadoEn la Ciudad de México (con 9,000 km2), estas instalaciones debieran programarse por colonias o barrios para reducir los costos de mantenimiento de la red de drenajes e, incluso, de agua reutilizada para WC y riego
Cambio de vocación de los ríosCambiando la vocación actual de nuestros ríos (en vez de ser redes de drenaje –ríosMagdalena, La Piedad, Los Remedios, Churubusco, Mixcoac, etc.-, recibirían solamente el agua de lluvia), éstos se irían limpiando paulatinamenteLos ríos limpios son una buena forma de recargar de manera natural los acuíferos y evitar la fractura de las arcillas
Cambio de mentalidad ciudadana y de las autoridades
Los resultados de este cambio de mentalidad tanto de los ciudadanos como de las autoridades será la recuperación del ambiente de la Ciudad de México y el Distrito Federal y sus zonas conurbadas del Estado de México
Recuperación de los lagos de la Ciudad de México City y del
Estado de MexicoLas aguas residuales tratadas podrían combinarse en las redes actuales de drenaje (que solamente traerían agua de lluvia y tratada) y enviarse a los lagos que todavía sobreviven (Xochimilco y Texcoco)
Protección para la población ubicada en zonas de barrancas y lacustres
Los habitantes de las zonas de Chalco y Xochimilco deben empezar a cambiar su “habitat”, con el apoyo gubernamental para seguir el concepto de Venecia revirtiendo el equilibrio del agua de la cuenca a su estado original y solicitando el apoyo del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y otras agencias internacionales
Protección para la población ubicada en zonas de barrancas y lacustres
Las primeras acciones debieran ser las de suspender las construcciones en estas áreas a nivel del “suelo” sino dejando “cimientos” de dos o tres metros de alto y construyendo la parte habitada arriba, para que se permita, en caso de inundaciones que el agua de lluvia fluya por ellas sin causar daños
Protección para la población ubicada en zonas de barrancas y lacustresEn las obras ya construidas pueden aprovecharse las actuales plantas bajas como “cimientos”. Las siguientes acciones deben encaminarse a conectar los drenajes de estas construcciones a las tuberías rojas y a construir PTAR locales. Tal vez en una o dos generaciones, estas cuencas secas serán nuevamente lagos y la gente podrátransportarse en “acales” (palabra de origen azteca que significa “canoa o “casa flotante”), como se hacía todavía a principios del siglo XX
Beneficios de estos cambios de mentalidad
Las condiciones atmosféricas y climáticas se mejorarán considerablementeEl déficit de agua de la cuenca se reducirá considerablemente, reduciendo también la “importación” de agua de los estados vecinos y
Beneficios de estos cambios de mentalidad
La Ciudad de México será una urbe con un ambiente más “humano”para todos sus habitantes, con una atmósfera más limpia, con fuentes de agua más limpias, con calles más limpias y con canales de agua que la embellezcan y le den su fisonomía original
Corolario: Balance global de agua a la cuenca
Resulta absurdo que la cuenca tenga que recibir agua del sistema Cutzamala (fuente externa) y descargar aguas residuales por el “drenaje profundo” hacia fueraEl balance neto de agua debiera ser CEROPor ello, el agua que “entra” a la cuenca con la lluvia debe quedarse en la cuenca y no salir como agua residual sino aprovecharse integralmente
Contribución de la UNAM
Apoyar a la Comisión de Aguas del Distrito Federal mediante proyectos conjuntos de implementación de sistemas de tratamiento de aguas con objeto de alcanzar la meta de BALANCE NETO DE AGUA CERO para la Cuenca de México
Busquemos el ceroCero agua fuera de la cuencaCero agua de otras cuencas a la de MéxicoCero contaminación en los cauces de nuestros ríos y barrancasEtc., etc., etc.
LIQAyQA / LECEC (UNAM)Paseo de la Investigación Científica s/n, Facultad de Química, Conjunto “E”, Ciudad Universitaria, 04510 México D.F. Tels. +52-55-5622-5300 to 04Fax +52-55-5622-5303E-mail: [email protected] / LECEC Page: www.cibernetica.ccadet.unam.mx/ambiental
¡¡¡Muchas gracias por su amable atención!!!
CDB y el Grupo de Tecnologías más Limpias del LIQAyQA de
la FQ de la UNAM en la Ciudad de México
Uso eficiente del aguaEstudio del proceso de concentración de metalesRealización de balances de materia del proceso con énfasis en el aguaEstudios a nivel de laboratorio para minimizar los efectos negativos de la depositación de agua en el ambiente
Floricultura en México
México se coloca entre los seis países exportadores de flores más importantes
39%
21%
9%8%
7% MorelosGuanajuatoMichoacánPueblaEstado de México
INEGI (2001). Estadísticas del Medio Ambiente del D.F. y Zona Metropolitana 2000. Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática. México, D.F., México
Municipios dedicados a la floricultura
Municipio% de población que
se dedica a la floricultura
Coatepec Harinas 80
Ixtapan de la Sal se desconoce
Tenancingo 40
Tonatico 5
Villa Guerrero 90
Zumpahuacán 20
BANCOMEXT (2002). Estadisticas del Banco Nacional de Comercio Exterior de México. México. D.F. México.
PlaguicidasPlaguicidas en en estudioestudio: : TriazinasTriazinas
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Simazinalog Kow 2.10
Atrazinalog Kow 2.20
Propazinalog Kow 3.02
Prometrínlog Kow 2.78
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Metamitrónlog Kow 1.8
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Terbutrínlog Kow3.65
Cianazina
log Kow2.20
Hassan, S., Jeannot, R., Rodeau, R. (2000). Multiresiduee methods using solid-phase extraction techniques for monitoring priority pesticides, including triazines and degradation products, in ground and surface waters. J. Chromatog. A. 885:217-236
MMEFS1. Tapa de polipropileno2. Malla protectora3. Membrana limitante
porosa 4. Membrana receptora5. Disco soporte de
polipropileno6. Tapa de polipropileno
1
23
4
5
6