ECOLOGIA

Los humedales consisten en estanques de poca profundidad, en los que se implantan especies vegetales adaptadas a la vida acuática y su funcionamiento se fundamenta en tres principios básicos: la actividad bioquímica de microorganismos, el aporte de oxígeno a través de los vegetales durante el día y el apoyo físico de un lecho inerte que sirve como soporte para el enraizamiento de los vegetales, además de servir como material filtrante.

El comportamiento de los humedales es el resultado de un entramado complejo de procesos físicos, químicos y biológicos, siendo de extrema importancia la actuación e interacciones con el agua residual, de los componentes vivos del sistema: microorganismos, hongos, algas, vegetación (plantas superiores).

Las bacterias intervienen en procesos esenciales para el buen comportamiento del sistema. Así pues, son responsables de la degradación de la materia orgánica y de la remoción de la contaminación orgánica por intervenir en la liberación de compuestos gaseosos del carbono hacia la atmósfera (anhídrido carbónico, metano).

También desempeñan una función esencial en el ciclo del nitrógeno, ya que hidrolizan el nitrógeno orgánico y lo transforman hacia formas asimilables para las plantas (ion amonio y nitrato); además, la actividad de ciertas bacterias anaerobias conduce a la desnitrificación, el cual se libera hacia la atmósfera.

En relación con otros sistemas de depuración tecnológicos, los humedales artificiales tienen las ventajas de bajo coste, mantenimiento sencillo. Sin embargo presentan limitaciones, ya que requieren amplias superficies de terreno y que no son apropiados para determinadas aplicaciones, como por ejemplo el tratamiento de aguas industriales.

1.1. Objetivos.

• Describir los humedales como ecosistemas de purificación de aguas servidas domésticas.

II. MARCO TEÓRICO

Existen diferentes sistemas biotecnológicos para depurar ambientes contaminados uno de ellos es la fitorremediacion, este representa una serie de tecnologías que resulta ser alternativa, sustentable y de bajo costo y presenta un impacto ambiental mínimo, para la restauración de ambientes y efluentes contaminados que se basan en el uso de plantas para recuperar ambientes en deterioro tales como el agua, suelo e incluso el aire. El principio básico consiste en destruir o modificar los materiales contaminantes con el fin de disminuir su peligrosidad o dejen de serlo por completo.

Los primeros sistemas de tratamiento de aguas residuales a base de plantas se implementaron en los países europeos a principios de 1960, utilizando juncos o carrizos. Desde entonces, los sistemas de fitorremediación acuática se han perfeccionado y diversificado, y su aceptación y aplicación cada vez es mayor. La fitorremediación acuática tiene la ventaja de que se pueden remover, in situ, diferentes tipos de metales que se hallen con bajas concentraciones en grandes volúmenes de agua.

2.1. SISTEMA DE FITORREMEDIACIÓN ACUÁTICA: HUMEDALES CONSTRUIDOS O ARTIFICIALES.

Los humedales artificiales reproducen la dinámica de los humedales naturales, y como estos constituyen delicados ecosistemas que combinan procesos físicos, químicos y biológicos en un medio diseñado, construido y manejado por el hombre.

Los humedales son áreas que se caracterizan por tener un suelo saturado de agua y una comunidad viviente (plantas y animales) adaptados a la vida acuática o a un suelo saturado. El término humedal se usa para definir áreas que tienen tres componentes típicos:

• Presencia de agua: el área permanece inundada periódicamente con una profundidad menor de un metro.

• Suelos característicos: clasificados como hídricos.

• Vegetación: prevalecen las plantas macrófitas adaptadas a las condiciones hidrológicas y del suelo.

En los humedales artificiales el flujo de agua es más estable, el tiempo de retención está controlado y la carga contaminante es más elevada. La influencia de los parámetros climáticos como la precipitación, radiación y temperatura en el comportamiento el humedal es importante. Las temperaturas bajas hacen que se retarden los procesos biológicos, pero en cambio no afectan a procesos físicos como la filtración y sedimentación.

Existen dos tipos de humedales artificiales desarrollados para el tratamiento de aguas residuales: los de flujo superficial y los de flujo subsuperficial. A continuación se explicará cada uno de ellos.

 Humedal artificial de flujo superficial

Consiste en canales con la superficie del agua expuesta a la atmósfera y el fondo constituido por suelo relativamente impermeable, o con una cubierta impermeable, vegetación emergente y niveles de agua poco profundos que oscilan entre 0.1 y 0.6 metros. El tratamiento se produce durante la circulación lenta del agua a través de los tallos y raíces de la vegetación.

Este sistema se puede dividir, de acuerdo con el tipo de macrófitas en: Sistemas con macrófitas flotantes y Sistemas con macrófitas sumergidas.

• Sistemas con macrófitas flotantes: formados por grandes lagunas con bajos niveles de agua y provistas de plantas macrófitas que flotan libremente en la superficie. Sus raíces sumergidas tienen un buen desarrollo.

Figura 4. Humedal de flujo superficial con macrófitas flotantes

• Sistemas con macrófitas sumergidas: compuestos por lagunas con bajo nivel de agua y plantadas con plantas macrófitas cuyo tejido fotosintético está totalmente sumergido. Estas plantas solo crecen bien en aguas que contienen oxígeno disuelto, por lo cual no se utilizan para aguas residuales con alto contenido de materia.

Figura 5. Humedal de flujo superficial con macrófitas sumergidas

 Humedal artificial de flujo subsuperficial

Este tipo de sistemas con macrófitas emergentes que consiste en un filtro biológico relleno de un medio poroso (por ejemplo piedra volcánica, grava), en el cual las plantas macrófitas se siembran en la superficie del lecho filtrante y las aguas residuales pretratadas atraviesan de forma horizontal o vertical el lecho filtrante, en estos sistemas el nivel del agua se mantiene por debajo de la superficie del medio granular.

Estos humedales se clasifican a su vez en humedales artificiales de flujo horizontal y humedales artificiales de flujo vertical, según la manera como las aguas residuales pre tratadas atraviesen el lecho filtrante.

 Humedales de flujo horizontal

En este tipo de humedal las aguas residuales fluyen lentamente desde la zona de distribución en la entrada dela pila, en una trayectoria horizontal a través del lecho filtrante, hasta la superficie de recolección del efluente.

Figura 6. Humedal subsuperficial de flujo horizontal

 Humedal artificial de flujo vertical:

Aquí las aguas pretratadas se distribuyen de manera uniforme e intermitente sobre la superficie del lecho filtrante y luego percolan hacia la zona de recolección.

Figura 7. Humedal subsuperficial de flujo vertical

La eliminación de patógenos se da por adsorción sobre las partículas del sustrato así como por el efecto deletéreo que sobre los organismos patógenos ejercen los antibióticos producidos por las raíces de las plantas y por la acción depredadora de bacterias y protozoos.

2. LOS HUMEDALES ARTIFICIALES COMO ECOSISTEMAS

Los humedales artificiales reproducen la dinámica de los humedales naturales, y como éstos, constituyen delicados ecosistemas, que combinan procesos físicos, químicos y biológicos en un medio diseñado, construido y manejado por el hombre. La principal diferencia con respecto a los humedales naturales, es el grado de control que puede ejercerse sobre los procesos inter vinientes.

Algunos de los aspectos diferenciales con respecto a los humedales naturales, son el hecho de que el flujo de agua es más estable –no está sometido necesariamente a fluctuaciones estacionales–, el tiempo de retención está controlado por el operador, y la carga contaminante es más elevada.

El comportamiento de los humedales artificiales es el resultado de un entramado complejo de procesos físicos, químicos y biológicos, siendo de extrema importancia la actuación e interacciones con el agua residual, de los componentes vivos del sistema: microorganismos, hongos, algas, y vegetación (plantas superiores).

6.1. Microorganismos y organismos inferiores heterótrofos

En este apartado se incluyen pequeños organismos heterótrofos que tienen cometidos indispensables para la depuración del agua residual, como bacterias, protozoos, actinomicetes, hongos.

Las bacterias intervienen en procesos esenciales para el buen comportamiento del sistema. Así pues, son responsables de la degradación de la materia orgánica y de la remoción de la contaminación orgánica por intervenir en la liberación de compuestos gaseosos del carbono hacia la atmósfera (anhídrido carbónico, metano). También desempeñan una función esencial en el ciclo del nitrógeno, ya que

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