tesis: efectos de la eichhornia crassipes en la remoción
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Facultad de Ingeniería
Ingeniería de Minas
Tesis:
Efectos de la Eichhornia Crassipes en la
remoción de mercurio en efluentes
mineros provenientes de la minería
artesanal (Secocha, 2019)
Christopher Braulio Mena Mendoza
Alfredo Enrique Eyzaguirre Linares
Para obtener el título profesional de
Ingeniero de Minas
Asesor:
Ing. Jorge Delgado Pacheco
Arequipa – Perú
2020
RESUMEN
El presente estudio preexperimental tuvo como propósito determinar la efectividad de la
Eichhornia crassipes (Mart Solms) en la absorción de mercurio en efluentes provenientes
de minería artesanal. Utilizó un diseño preexperimental, pretest-postest de un solo grupo.
La hipótesis describe una relación funcional entre las variables dependiente (absorción de
Hg) e independiente (Eichhornia crassipes). La población estuvo integrada por 150
emplazamientos de minería artesanal, de la cual se seleccionó una muestra de 33 unidades
de plantas y se recolectó agua residual minera contaminada con Hg (12.5 L) en dos puntos
de acopio. Los resultados muestran que la mayor porción de Hg se eliminó en el período
de 10 días con un promedio de 77% y en el período de 20 días se removió un promedio de
52%. El estudio concluye que la efectividad de la Eichhornia crassipes (Mart Solms) en la
remoción de mercurio es del 64.5%, lo cual es significativo en una etapa preliminar de
remediación de un cuerpo de agua.
Dedicatoria
Este proyecto de tesis está dedicado a nuestro Creador por ser nuestro motivante y por
atribuirnos fortaleza así poder obtener el objetivo deseado.
A nuestros padres, por el sacrificio, el amor y los consejos dados, gracias a ustedes
estamos logrando este objetivo que es muy importante en nuestras vidas.
También dedicamos este trabajo a Enrique Linares y Víctor Raúl Pachacama Huamaní,
quienes estuvieron con nosotros compartiendo enseñanzas y experiencias, brindándonos
consejos para poder crecer como persona.
Finalmente dedicar este proyecto a Frank Carpio Cárdenas, Rosita Quiroga, Carlitos
Alcázar y a René Galván que ya no están a nuestro lado, pero que su recuerdo siempre
nos acompaña.
Agradecimientos
Agradecer a la Universidad Tecnológica del Perú, a nuestros maestros y a nuestros
compañeros por permitirnos compartir esta bonita etapa junto con ellos.
También queremos mencionar a nuestros amigos, que facilitaron algunos de los materiales
para poder realizar el trabajo de investigación.
Agradecemos también a la asesoría del Biólogo Leoncio Mariño Herrera, por compartir sus
enseñanzas con nosotros.
En especial queremos agradecer al Ingeniero Jorge Delgado Pacheco por ser uno de los
principales artífices de la culminación en este trabajo de investigación.
i
ÍNDICE
CAPITULO 1 ..................................................................................................................... 1
1.1 Descripción de la realidad problemática .................................................................. 1
1.1.1 Pregunta principal de investigación ...................................................................... 1
1.1.2 Preguntas secundarias de investigación .............................................................. 1
1.2 Objetivos .................................................................................................................... 2
1.2.1 Objetivo general ...................................................................................................... 2
1.2.2 Objetivos específicos ............................................................................................. 2
1.3 Hipótesis .................................................................................................................... 2
1.4 Justificación ............................................................................................................... 2
1.5 Alcances y limitaciones ............................................................................................. 3
CAPITULO 2 ..................................................................................................................... 4
FUNDAMENTACION TEORICA ........................................................................................ 4
2.1 Mercurio ..................................................................................................................... 4
2.1.1 Usos de mercurio .................................................................................................... 4
2.1.3 Toxicología .............................................................................................................. 5
2.2 Amalgamación ........................................................................................................... 5
2.4 Fitorremediación ........................................................................................................ 5
2.4.1 Tipos de fitorremediación ...................................................................................... 7
2.5 Eichhornia crassipes (Jacinto de agua) ................................................................... 8
2.5.1 Descripción ............................................................................................................. 8
2.5.2 Hábitat ..................................................................................................................... 8
2.6 Efluentes .................................................................................................................... 9
2.7 Agua ..................................................................................................................................... 9
2.7.1 Aguas de Mina......................................................................................................... 9
2.8 Marco Normativo...................................................................................................... 10
2.8.1 Constitución política del Perú (1993)................................................................... 10
2.8.2 Estándares de Calidad Ambiental (ECA) ............................................................. 10
2.8.3 Límite Máximo Permisible (LMP) ......................................................................... 11
2.9 Eficiencia .................................................................................................................. 12
2.10 Eficacia ................................................................................................................... 12
2.11 Efectividad .............................................................................................................. 12
2.12 Metales Pesados .................................................................................................... 12
CAPITULO 3 ................................................................................................................... 13
ii
ESTADO DEL ARTE ....................................................................................................... 13
CAPITULO 4 ................................................................................................................... 16
METODOLOGÍA Y DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN......................................... 16
4.1 Metodología de la investigación ............................................................................. 16
4.1.1 Enfoque de investigación ..................................................................................... 16
4.1.2 Hipótesis de Trabajo ................................................ ¡Error! Marcador no definido.
4.1.3 Técnicas e instrumentos de Recolección de datos: Materiales y Métodos. ..... 18
4.2 Descripción de la investigación .............................................................................. 17
4.2.1 Población del estudio ........................................................................................... 17
4.2.2 Muestra del estudio. ............................................................................................. 17
4.2.3 Operacionalización de variables .......................................................................... 20
4.2.4 Diseño de investigación ....................................................................................... 16
4.2.6 Tipo de diseño experimental ................................... ¡Error! Marcador no definido.
4.2.7 Diseño preexperimental .......................................... ¡Error! Marcador no definido.
4.2.8 Contexto del experimento .................................................................................... 19
CAPITULO 5 ................................................................................................................... 21
DESARROLLO DE LA TESIS ......................................................................................... 21
5.1 Descripción del proceso ......................................................................................... 21
5.1.2 Recolección de plantas ........................................................................................ 24
5.1.3 Recolección de Aguas Residuales ...................................................................... 24
5.1.4 Análisis línea base Agua Residual ...................................................................... 24
5.1.5 Análisis línea base Eichhornia Crassipes (Mart Solms)..................................... 25
5.1.6 Disposición de celdas .......................................................................................... 25
5.1.7 Ejecución experimental ........................................................................................ 25
CAPITULO 6 ................................................................................................................... 30
RESULTADOS E INTERPRETACIÓN ............................................................................ 30
CAPITULO 7 ................................................................................................................... 54
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................... 54
7.1 Conclusiones ........................................................................................................... 54
7.2 Recomendaciones ................................................................................................... 56
BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................... 57
iii
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro 1: Procesos utilizados por las plantas para asimilar contaminantes ......................7
Cuadro 2: Extracción, cultivo y otras actividades marino costeras continentales ............. 10
Cuadro 3: Riego de vegetales y bedidas de animales ..................................................... 11
Cuadro 4: Límites Máximos Permisibles para la descarga de efluentes líquidos de
actividades minero- metalúrgicos ..................................................................................... 12
Cuadro 5: Variable Independiente y dependiente............................................................ 20
Cuadro 6: Accesibilidad a la zona Secocha- Urasqui ..................................................... 22
Cuadro 7: Niveles de Hg en aguas residuales mineras ................................................... 30
Cuadro 8: Tabla ANOVA para niveles de Hg en plantas 10 días (ppm) por tratamiento 31
Cuadro 9: Pruebas de múltiples rangos de Tukey para niveles de mercurio en E.
crassipes (Mart Solms) a los 10 días de tratamiento ........................................................ 31
Cuadro 10: Tabla ANOVA para niveles de Hg en plantas 20 días (ppm) por tratamiento33
Cuadro 11: Pruebas de múltiples rangos de Tukey para niveles de mercurio en
Eichhornia crassipes (Mart Solms) a los 20 días de tratamiento ...................................... 33
Cuadro 12: Comparación de promedio de concentración de mercurio entre 10 y 20 días
........................................................................................................................................35
Cuadro 13: Resumen de promedio en los niveles de mercurio en los tratamientos a los
10 y 20 días ..................................................................................................................... 36
Cuadro 14: Concentración de Hg final en la celda A-1… ................................................ 39
Cuadro 15: Concentración de Hg final en la celda celda B-1.......................................... 40
Cuadro 16: Concentración de Hg final en la celda B-2 .................................................... 41
Cuadro 17: Concentración de Hg final en la celda B-3 .................................................... 42
Cuadro 18: Concentración de Hg final en la celda B-4… ................................................ 44
Cuadro 19 : Concentración de Hg final en la celda A-2… ............................................... 45
Cuadro 20: Concentración de Hg final en la celda A-3… ................................................ 46
Cuadro 21: Concentración de Hg final en la celda A-4… ................................................ 48
iv
Cuadro 22: Concentración de Hg final en la celda A-5 .................................................. 49
Cuadro 23: Concentración de Hg final en la celda A-6… ................................................ 50
Cuadro 24: Resumen de la concentración de Hg inicial y finl en todas las celdas… ....... 53
v
ÍNDICE DE GRAFICOS
Gráfico 1: Diagrama del desarrollo de tesis .................................................................... 26
Gráfico 2: Absorción de Hg en Eichhornia crassipes (Mart Solms) después de 10 días en
los tratamientos ............................................................................................................... 32
Gráfico 3: Absorción de Hg en Eichhornia crassipes (Mart Solms) después de 20 días en
los tratamientos ............................................................................................................... 34
Gráfico 4: Comparación de promedios de absorción de mercurio a los 10 y 20 días de
tratamiento ....................................................................................................................... 35
Gráfico 5: Concentración promedio de Hg en los diferentes tratamientos ....................... 36
Gráfico 6: Concentración de Hg final primeros 10 días. ................................................. 51
Gráfico 7: Concentración de Hg final en 20 días… ......................................................... 52
vi
ÍNDICES DE ANEXOS
ANEXO 1: Cálculo de volúmenes…................................................................................ 59
ANEXO 2: Costos de implementación ............................................................................ 59
ANEXO 3: Quimbalete utilizado en el proceso de amalgamación .................................... 60
ANEXO 4: Agua residual proveniente de la minería artesanal que se realiza en el distrito
de Secocha ...................................................................................................................... 60
ANEXO 5: Agua residual proveniente de la minería artesanal que se realiza en el distrito
de Secocha ...................................................................................................................... 61
ANEXO 6: Quimbalete utilizado en el proceso de amalgamación .................................... 61
ANEXO 7: Plantas procedentes de la ciudad de Camaná antes de ser sometidas a
efluentes mineros contaminados con mercurio. ............................................................... 62
ANEXO 8: Efluentes mineros provenientes del distrito de Secocha. ................................ 62
ANEXO 9: Efluentes mineros, llevados a laboratorio en frascos esterilizados con una
capacidad de 500 ml ........................................................................................................ 63
ANEXO 10: Proceso de pesado de Eichhornia Crassipes (Mart Solms) momentos antes
de ser sometida a efluentes mineros contaminados con mercurio ................................... 63
ANEXO 11: Proceso de pesado de Eichhornia crassipes (Mart Solms) momentos antes
de ser sometida a efluentes mineros contaminados con mercurio ................................... 64
ANEXO 12: Proceso de pesado de Eichhornia crassipes (Mart Solms) momentos antes
de ser sometida a efluentes mineros contaminados con mercurio ................................... 64
ANEXO 13: Eichhornia crassipes (Mart Solms) en la celda correspondiente con efluente
minero contaminado con mercurio. Muestras A1, A2, A3. ................................................ 65
ANEXO 14: Eichhornia crassipes (Mart Solms) en la celda correspondiente con efluente
minero contaminado con mercurio. Muestras A4, A5, A6 ................................................. 65
ANEXO 15: Eichhornia crassipes (Mart Solms) en la celda correspondiente con efluente
minero contaminado con mercurio. Muestras B1, B2, B3, B4........................................... 66
ANEXO 16: Primeras 5 muestras llevadas a laboratorio para su observación ................. 66
vii
ANEXO 17: Segundas 5 muestras llevadas a laboratorio para su observación ............... 67
ANEXO 18: Constancia N° 094-2019-HUSA ................................................................... 68
ANEXO 19: Informe de Ensayos N° 5631-2019............................................................... 69
ANEXO 20: Informe de Ensayos N° 5618-2019............................................................... 71
ANEXO 21: Informe de Ensayos N° 5619-2019............................................................... 73
ANEXO 22: Informe de Ensayos N° 5620-2019............................................................... 75
ANEXO 23: Informe de Ensayos N° 5621-2019............................................................... 77
ANEXO 24: Informe de Ensayos N° 5622-2019............................................................... 79
ANEXO 25: Informe de Ensayos N° 5839-2019............................................................... 81
ANEXO 26: Informe de Ensayos N° 5840-2019............................................................... 83
ANEXO 27: Informe de Ensayos N° 5841-2019............................................................... 85
ANEXO 28: Informe de Ensayos N° 5842-2019............................................................... 87
ANEXO 29: Informe de Ensayos N° 5838-2019............................................................... 89
ANEXO 30: Informe de Ensayos N° 6027-2019............................................................... 91
ANEXO 31: Informe de Ensayos N° 6028-2019............................................................... 93
ANEXO 32: Informe de Ensayos N° 6029-2019............................................................... 95
ANEXO 33: Informe de Ensayos N° 6030-2019............................................................... 97
ANEXO 34: Informe de Ensayos N° 6031-2019............................................................... 99
viii
INTRODUCCIÓN
A través de los tiempos, se ha ido conociendo las propiedades del mercurio, así como
también sus repercusiones al medio ambiente y a la salud del ser humano, por sus
singulares características y por sus diversas formas químicas existentes se ha utilizado al
mercurio en varios productos y procesos.
En la naturaleza podemos encontrar al mercurio en su forma pura o elemental y en sus
compuestos orgánicos e inorgánicos. Su extracción y comercialización se obtiene de
yacimientos de cinabrio o sulfuro de mercurio, esta actividad ha llevado a la alteración del
ciclo natural del mercurio.
Es intrigante la afinidad del mercurio por la materia orgánica, ya que no se ha documentado
que sea esencial para algún proceso metabólico y sin embargo se acumula en los seres
vivos. El más conocido y terrible de sus compuestos orgánicos es el metilmercurio dado
que se bioacumula y biomagnífica en varias especies acuáticas, afectando de manera
colosal a la cadena alimenticia.
Actualmente, la contribución a los niveles de metilmercurio en el medio ambiente se da de
forma indirecta por fuentes antropogénicas, en el pasado se registró liberaciones directas
ix
de compuestos orgánicos de mercurio, un ejemplo de ello es el caso de intoxicación
humana masiva en la Bahía de Minamata, Japón, en 1956, resultado de la producción de
acetaldehído. Otro caso de envenenamiento ocurrió a inicios de la década de 1970, en Irak,
cuando murieron unas 10.000 personas, aproximadamente, y otras 100.000 sufrieron daño
cerebral grave y permanente luego de consumir trigo que había sido tratado con
metilmercurio.
A nivel mundial, la minería artesanal y de pequeña escala, utiliza intencionalmente al
mercurio para el proceso de amalgamación con oro y plata, este manejo de mercurio se
realiza de forma ineficiente y constituye riesgos para la salud pública. En el Perú, se ha
registrado esta problemática en regiones como Madre de Dios, Puno, Ica, Arequipa y La
Libertad.
Como alternativas hacia esta problemática, se han desarrollado amplios trabajos de
investigación sobre la capacidad de fitorremediación de algunas plantas como Eichhornia
crassipes, y la presente investigación pretende conocer la efectividad de la Eichhornia
crassipes en la absorción de mercurio en efluentes que provienen de la minería artesanal
de la localidad de Secocha-Urasqui que se ubica en el distrito de Mariano Nicolás Valcárcel,
provincia de Camaná y departamento de Arequipa.
x
1
CAPITULO 1
Generalidades
1.1 Descripción de la realidad problemática
1.1.1 Pregunta principal de investigación
• ¿Cuál es la efectividad de la Eichhornia crassipes (Mart Solms) en la absorción de
mercurio en efluentes mineros provenientes de minería artesanal? (Secocha,
2019).
1.1.2 Preguntas secundarias de investigación
• ¿Cuál es la concentración de Hg en los efluentes mineros después de realizar la
amalgamación?
• ¿Cuál es la cantidad de Hg absorbido por la Eichhornia crassipes (Mart Solms)?
• ¿Cuál es el intervalo de tiempo en el cual habrá mayor absorción de mercurio por
parte de Eichhornia crassipes (Mart Solms)?
2
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo general
• Determinar la efectividad de la Eichhornnia crassipes (Mart Solms) en la absorción
de mercurio en efluentes mineros provenientes de minería artesanal (Secocha,
2019).
1.2.2 Objetivos específicos
• Medir la concentración de Hg en los efluentes mineros después de realizada la
amalgamación.
• Medir la cantidad de Hg absorbido por la Eichhornia crassipes (Mart Solms)
• Establecer el intervalo de tiempo en el cual se advierte la mayor absorción de
mercurio por acción de la Eichhornnia crassipes (Mart Solms)
1.3 Hipótesis
La Eichhornia crassipes (Mart Solms) es efectiva en la absorción de Hg de efluentes
mineros procedentes de la minería artesanal.
1.4 Justificación.
El sector minero en nuestro país es enorme, constituye un rol fundamental en lo que
respecta a la economía, actualmente existen muchos problemas ambientales por lo cual
se está implementando métodos de remediación ambiental, en la presente investigación
se quiere dar una solución a esta problemática ambiental mediante la absorción del
mercurio a través de la Eichhornia crassipes (Mart Solms) (Jacinto de agua), la cual es una
planta acuática que permite la extracción de mercurio en un medio acuático.
Consideramos 3 razones que hacen necesaria la investigación:
3
En primer lugar, en relación con el desarrollo, ya que, si la contaminación provocada por
las empresas mineras destruye el ambiente, las futuras generaciones no podrán satisfacer
sus necesidades debido a la contaminación de los recursos.
En segundo lugar, en relación con los problemas sociales, las poblaciones adyacentes
muchas veces se ven perjudicadas por la contaminación y esto conlleva a conflictos
sociales, que retrasan o impiden el desarrollo local y de las actividades mineras.
En tercer lugar, en relación a los problemas legales, debido a que el incumplimiento en los
estándares de calidad ambiental ocasionará sanciones por parte de los organismos
fiscalizadores.
1.5 Alcances y limitaciones
La relevancia del proyecto de investigación será conocer la efectividad de la Eichhornia
crassipes (Mart Solms) en la absorción de mercurio para efluentes de la minería artesanal
de Secocha-Urasqui de tal manera que se establezca el intervalo de tiempo donde la
especie acuática advierta la mayor absorción de mercurio.
Las limitaciones del proyecto de investigación fueron la libre admisión a las instalaciones
donde se lleva a cabo la minería artesanal, el recojo de muestras en este caso efluentes
contaminados con mercurio.
4
CAPITULO 2
FUNDAMENTACION TEORICA
2.1 Mercurio
Se define al mercurio como un metal craso y de color plateado que tiene un punto de fusión
de -38.9°C, en la superficie terrestre aparece con una concentración de 0.08 mg/kg−1. Su
origen más habitual es el cinabrio (HgS). Su concentración en rocas ígneas, metamórficas
y sedimentarias engloban mercurio en manifestaciones mayores a 0.25, 0.40 y 3.25 𝑚𝑔 ·
𝑘𝑔−1, específicamente. También se conoce que el mercurio en un medio acuoso existe
principalmente en 3 formas: mercurio sin mezclar (inorgánico), mercurio combinado
(orgánico), como ion divalente 𝐻𝑔2+. [1]
2.1.1 Usos de mercurio
En cuanto a la utilización del mercurio, tiene diferentes usos, los más importantes y
comunes son: Para la manufactura de termómetros, barómetros, termostatos, formación
de amalgamas de plata y zinc en odontología. Clavijas automáticas para los freezers,
medidores directos de corriente, para separar el oro y plata por formación de amalgamas.
5
Este elemento es excelente solvente para algunos metales, dichas soluciones reciben el
nombre de amalgamas. Antiguamente se empleó para la fabricación de arquetipos.
El mercurio, es utilizado en muchos campos laborales de la industria ya sea minera o no,
de ahí viene la importancia de saber emplearlo correctamente sin dañar el medio ambiente.
[2]
2.1.3 Toxicología
La contaminación de mercurio para las personas subordina según la forma, los primeros
signos cambian según el tiempo a la cual una persona puede estar en contacto con este.
Las formas más comunes de contaminación son del mercurio combinado, puesto que este
se encuentra en el agua.
Los orígenes de estar expuestos a mercurio también se ven variado por la forma del
mercurio (orgánico, inorgánico y metálico). [3]
2.2 Amalgamación
Es un proceso simple, eficiente y muy económico para la extracción de oro de
granulometría superior a 200 mallas (0,074 mm) y cuando se usa correctamente las
transmisiones de mercurio son muy bajas. Las 3 amalgamas que se forman con el oro son
oro-mercurio, oro divalente con mercurio y oro trivalente con mercurio, las que pueden
englobar entre sesenta y setenta puntos porcentuales de oro.[4]
2.4 Fitorremediación
La fitorremediación es una buena alternativa, se puede aplicar eficientemente para la
descontaminación de suelos alterados por compuestos orgánicos como benceno,
agroquímicos clorados y organofosforados; además de compuestos inorgánicos como
6
cadmio, cromo, cobre, cobalto, níquel, plomo, etc. Y se evidencia también su eficacia en la
eliminación de metales radioactivos y dañinos de suelos y en el agua.
Para concluir se indica que la fitorremediación es un camino sustentable para ejecutar
procesos de purificación de metales (pesados) en suelos y en agua, ya que, pueden
alcanzar a cualquier ser viviente. [5]
7
2.4.1 Tipos de fitorremediación
Existen diferentes tipos de fitorremediación [6] de acuerdo con el cuadro 1 los tipos de
fitorremediación son:
Cuadro 1: Procesos empleados por plantas para digerir contaminantes
Tipo Proceso Involucrado Contaminación Tratada
Fitoextracción
Las plantas se usan para concentrar
metales en las partes cosechables.
Cadmio, cobalto, cromo, níquel,
mercurio, plomo, plomo selenio, zinc.
Rizofiltración
Las raíces de las plantas se usan
para absorber, precipitar y concentrar
metales pesados a partir de efluentes
líquidos contaminados y degradar
compuestos orgánicos
Cadmio, cobalto, cromo, níquel,
mercurio, plomo, plomo selenio, zinc
isótopos radioactivos, compuestos
fenólicos
Fitoestabilización
Las plantas tolerantes a metales se
usan para reducir la movilidad de los
mismos y evitar el pasaje a napas
subterráneas o al aire
Lagunas de deshecho de yacimientos
mineros. Propuesto para fenólicos y
compuestos clorados.
Fitoestimulación
Se usan los exudados radiculares
para promover el desarrollo de
microorganismos degradativos
(bacterias y hongos)
Hidrocarburos derivados del petróleo
y poliaromáticos, benceno, tolueno,
atrazina, etc.
Fitovolatilización
Las plantas captan y modifican
metales pesados o compuestos
orgánicos y los liberan a la atmósfera
con la transpiración.
Mercurio, selenio y solventes
clorados (tetraclorometano y
triclorometano).
Fitodegradación
Las plantas acuáticas y terrestres
captan, almacenan y degradan
compuestos orgánicos para dar
subproductos menos tóxicos o no
tóxicos
Municiones (TNT, DNT, RDX,
nitrobenceno, nitrotolueno), atrazina,
solventes clorados, DDT, pesticidas
fosfatados, fenoles y nitrilos, etc.
8
2.5 Eichhornia crassipes (Jacinto de agua)
Eichhornia crassipes (Mart Solms) llamado comúnmente jacinto de agua común o taropé,
crece en medio acuático. Es innata de aguas dulces de las regiones cálidas del sur de
América, en las cuencas del río Amazonas, y del rio de la Plata. Por tanto, es una planta
que es netamente sudamericana, se encuentra en el amazonas y además es empleada en
diferentes campos ya sea como ornamental, medicinal o como medio para remediar
problemas medio ambientales (fitorremediación), no es muy costosa.
2.5.1 Descripción
Tallo extremadamente corto; hojas ovaladas que se encuentran en forma ascendente;
tienen bulbos hinchados, se deforman cuando crecen muy juntas: Peciolos elongados y no
muy notorios. A veces contienen flores de color azul o celeste, con una pequeña mancha
amarilla en el lóbulo superior. Pueden crecer entre 2 a 16 cm.
2.5.2 Hábitat
Esta planta vive en medios acuosos dulces como son: ríos, lagos, charcos y en las
construcciones adyacentes a las riveras. Temperaturas muy por debajo a la temperatura
de ambiente afecta su crecimiento al igual que la elevada salinidad de dicho medio.
En cuerpos de agua contaminada por metales pesados como plomo o mercurio no limita
su crecimiento, esta planta es ideal para convivir con metales pesados. [7]
9
2.6 Efluentes
Es un Líquido o agua contaminada que es vertida a un medio no contaminado, lo cual altera
significativamente dicho medio. Este líquido proviene de labores domésticas o de
industrias. [8]
Está insinuado a un líquido o a algún gas que fluye, o que tiene un origen externo al natural
ya sea aguas contaminadas por detergentes, por ciudades, de uso domésticos o desechos
(sean mineros o no). Generalmente se da la contaminación por las lluvias ya que escurren
en terrenos y estas moléculas contaminadas traspasan este mencionado.
Los productos tóxicos actuales en dicho medio son muy diversos, tanto en origen, modelo
y cuantía, y su estructura obedece a la clase de efluente que los genera. Los desechos
pueden contener materia de procedencia química o biológica. [9]
2.7 Agua
El agua es un recurso natural reversible e indispensable para la vida, sensible y
fundamental para el crecimiento razonable, la manutención de los sistemas y lapsos
naturales que la protegen en base a la defensa del estado. [10]
2.7.1 Aguas de Mina
Son aguas consecuentes de labores realizados en interior de mina y que por tener
constante relación con cuerpos mineralizados se apropian de características que hacen
indispensable su reducción previa a su stock final, por estos motivos se les da el nombre
de aguas residuales [11]
10
2.8 Marco Normativo
2.8.1 Constitución política del Perú (1993)
La constitución política del Perú del año mil novecientos noventa y tres, es la regla con
mayor relevancia en Perú.
Este escrito presenta en su artículo 2°, inciso 22, el derecho de la persona a disfrutar de
un medio ambiente tranquilo, armónico y apropiado para el desarrollo de su vida.
En los artículos 66° y 69° se enuncia sobre los recursos renovables y no renovables, que
son patrimonio del estado y este debe promover su desarrollo sostenible.[12]
2.8.2 Estándares de Calidad Ambiental (ECA)
Son un referente obligatorio en el diseño y aplicación de los instrumentos de gestión
ambiental. [13]
Cuadro 2: Extracción, cultivo y otras actividades marino costeras continentales
Parámetros
Unidad de
medida
C1
Extracción y
cultivo de
moluscos,
equinodermos y
tunicados en
aguas marino-
costeras
C2
Extracción y
cultivo de otras
especies
hidrobiológicas
en aguas marino-
costeras
C3
Actividades
marino
portuarios
industriales o
de
saneamiento
en aguas
marino-
costeras
C4
Extracción y
cultivo de
especies
hidrobiológicas
en lagos o
lagunas
Inorgánicos
Mercurio
mg/L
0.00094
0.0001
0.0018
0.00077
Fuente: D.S. N° 004-2017-MINAM-ECA agua
11
Cuadro 3: Riego de vegetales y bebidas de animales
Parámetros
Unidad de
medida
D1: Riego de vegetales
D2: Bebida de
animales
Agua para
riego no
restringido
Agua para
riego
restringido
Bebida de
animales
Mercurio
mg/L
0.001
0.01
Fuente: D.S. N° 004-2017-MINAM-ECA agua
2.8.3 Límite Máximo Permisible (LMP)
Es un instrumento de carácter político el cual sirve para medir el grado de elementos,
sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos, que son típico de efluente liquido
de actividades minero-metalúrgicas y que al ser sobrepasarse dan motivo o puede ser el
origen para dañar la salud, a la tranquilidad humana y al ambiente. Su cumplimiento es
exhortado legalmente por el Ministerio del Ambiente y las instituciones que conforman el
sistema de gestión ambiental. [14]
12
Cuadro 4: Límites Máximos Permisibles para la descarga de efluentes líquidos de
actividades minero- metalúrgicos.
Parámetro
Unidad
Límite en cualquier
momento
Límite para el
promedio anual
Mercurio total
mg/L
0.002
0.0016
Fuente: DS N° 010-2010-MINAM- LMP agua
2.9 Eficiencia
Logro de objetivos dando una práctica adecuada a los recursos, lograr el objetivo con el
menor costo posible y que este sea adecuado. [15]
2.10 Eficacia
Capacidad de conseguir el efecto que se desea o espera, llegar a conseguir la mayor
parte de los objetivos propuestos sin darle importancia al costo que se tendrá para
conseguirlos. [15]
2.11 Efectividad
Se entienden que los objetivos planteados sean transcendentes y estos se alcancen. [15]
Los 3 conceptos definidos anteriormente están relacionados, debido a que, si
aprovechamos los recursos adecuadamente y logramos los objetivos propuestos con el
menor presupuesto posible, se logrará la efectividad.
2.12 Metales Pesados
Se describe a cualquier elemento metálico que posee una densidad relativamente alta
(mayor a la del agua 1 gr/cm3) y es perjudicial o dañina incluso cuando posee una
concentración mínima.[16] En el caso del mercurio su densidad es de 13.6 gr/cm3
13
CAPITULO 3
ESTADO DEL ARTE
José Paredes [17] realizó una investigación donde estudia a la especie Eichhornia
crassipes en 3 medios de pH: ácido, neutro y básico, con el propósito de indicar en qué
medio se obtiene mayor remoción de mercurio. La hipótesis fue que para obtener una
optimización de la fitorremediación de mercurio (II) se tendrá que aplicar condiciones
óptimas de pH del agua y concentración de mercurio. Se aplicó el método colorimétrico de
la ditizona para cuantificar los porcentajes de remoción. Los resultados muestran que es
en el medio básico donde se obtiene mayor remoción de mercurio con un 94,68 % de
promedio. El estudio concluye que la Eichhornia crassipes presenta gran capacidad de
amortiguamiento del pH, en los medios ácido y básico.
Carlos Guerrero [18] realizó una investigación sobre remoción de metales en aguas
residuales industriales, empleó “Jacintos de agua” con el fin de conocer la tasa de remoción
de Cobre, Plomo, Mercurio y Plata. El método que utilizó fue el ensayo de selectividad. Los
resultados muestran que el Jacinto de agua remueve metales de las aguas residuales, la
eficiencia en la remoción está de acuerdo al metal y al efecto sinergístico o antagonístico
causado por la presencia de otros metales. El estudio concluye que la variación en el
14
tamaño de las raíces del Jacinto de agua determina valores diferentes en el porcentaje de
remoción, esta relación es directa, a mayor tamaño o cantidad de raíces es mayor el
porcentaje de remoción del metal.
Elver Coronel [19] realizó una investigación con el propósito de determinar la eficiencia del
Jacinto de agua y Lenteja de agua en el tratamiento de aguas residuales. El método
empleado fue el análisis de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos en laboratorio.
Los resultados muestran que Eichhornia crassipes y Lemna minor son muy buenos
removedores de parámetros fisicoquímicos y microbiológicos con una eficiencia promedio
de remoción del 88,24% y 81,24% respectivamente. El estudio concluye que la planta
Eichhornia crassipes es más eficiente en el tratamiento de las aguas residuales.
Domínguez y cols. [20] realizaron un trabajo sobre fitorremediación de mercurio en aguas
residuales mineras, que tuvo como propósito evaluar el desempeño de Eichhornia
crassipes en un humedal de flujo subsuperficial para la fitorremediación de un efluente real
contaminado con mercurio. Como método evaluaron parámetros fisicoquímicos en
laboratorio. Los resultados muestran que la remoción total fue del 71% y que el mayor
porcentaje de remoción ocurrió en el primer mes con 50.2%. El trabajo concluye que la
Eichhornia crassipes puede ser recomendada para la remoción de mercurio en una etapa
inicial de remediación de un cuerpo de agua.
Carrión y cols. [21] realizaron una investigación sobre el aprovechamiento potencial de
Eichhornia crassipes como planta acumuladora de metales, que tuvo como propósito
valorar el uso potencial de dicha planta en tres zonas de muestreo. Como métodos
emplearon análisis estadísticos y los sistemas ICP-MS, ICP-OES y GF-AAS. Los
15
resultados muestran que la parte sumergida de la planta acumuló mayores
concentraciones de metales que la parte aérea, excepto para el Sr, y que mediante los
coeficientes de bioacumulación se evidenció la capacidad de Eichhornia crassipes para la
remediación de metales. La investigación concluye que el lirio acuático presta un servicio
fitorremediador al extraer metales del agua.
16
CAPITULO 4
METODOLOGÍA Y DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN
4.1 Metodología de la investigación
4.1.1 Enfoque de investigación
La presente investigación toma un enfoque cuantitativo, ya que emplea la recolección de
datos para probar la hipótesis y se apoya en el análisis estadístico. [22].
TIPO DE INVESTIGACIÓN
El presente fue un estudio explicativo que, por hipótesis, establece una relación causal
entre dos variables (independiente y dependiente). [22], [23].
4.2.4 Diseño de investigación
El diseño de investigación es la táctica que se empleará para alcanzar la información que
deseamos, es de suma importancia ya que nos ayudan a responder las preguntas de
investigación, a cumplir los objetivos del estudio y a someter la hipótesis a prueba.
17
Los diseños experimentales pueden dividirse en tres clases: preexperimentos,
cuasiexperimentos y experimentos puros. La presente investigación toma un diseño
preexperimental. [22]
El presente estudio hizo uso de un diseño de investigación pretest-postest con un solo
grupo, cuyo diagrama es el siguiente:
O1 X O2
Donde,
X: Variable independiente
O: mediciones de la variable dependiente
Se ha considerado el diseño preexperimental porque nuestro trabajo considera un solo
grupo cuyo grado de control es mínimo. Este diseño es útil como un primer acercamiento
al problema de investigación en la realidad. En este diseño se aplica una prueba previa al
tratamiento, después se administra el tratamiento y por último se realiza una prueba
posterior al estímulo
4.2 Descripción de la investigación
4.2.1 Población del estudio.
En la localidad de Secocha-Urasqui existen 150 emplazamientos mineros
aproximadamente, donde se extrae oro a través del proceso de amalgamación. [24]
4.2.2 Muestra del estudio.
En el presente proyecto se seleccionó, mediante muestreo intencionado, muestras en 2
diferentes emplazamientos ubicados en la localidad de Secocha-Urasqui
18
4.1.3 Técnicas e instrumentos de Recolección de datos: Materiales y Métodos.
La especie Eichornnia crassipes (Mart Solms) se obtuvo de la ciudad de Camaná, distrito
de Samuel Pastor anexo de El Monte mediante la búsqueda en los sembríos de arroz,
consiguiendo así 33 unidades.
El método empieza, con la obtención de la planta, seguidamente se llevó una muestra al
laboratorio para que sea examinada y así poder comprobar que no existe restos de
mercurio en ella, una vez obtenidos los resultados se procedió con la preparación de la
muestra que consistió en limpiar la muestra con abundante agua destilada, luego se
procedió a la obtención del efluente minero, el cual se adquirió directamente de los
quimbaletes donde se procesa el mineral extraído, este se ubica en Secocha-Urasqui que
se ubica en el distrito de Mariano Nicolás Valcárcel, provincia de Camaná y departamento
de Arequipa.
Una vez recolectado los 12.5 litros necesarios (se recolecto de dos diferentes puntos, punto
“A” y punto “B”), se llevó a laboratorio las muestras en frascos de vidrio esterilizados con
una capacidad de 500 ml para conseguir resultados exactos de la cantidad de mercurio
que contiene el efluente minero. Con la obtención de resultados tanto del efluente minero
y de la planta se procedió a colocar en 10 celdas (para cada muestra), las cuales tienen
una capacidad de 2 Litros y tuvieron una dimensión de 12 cm de alto por 24 cm de ancho
por 16.5 cm de largo c/u, este proceso tuvo una duración de 20 días calendario y pasados
los primeros 10 días se llevó al laboratorio acreditado llamado BHIOS, posteriormente al
día 20 se llevó nuevamente a laboratorio para hacer las pruebas correspondientes.
Para la determinación de mercurio acumulado se utilizó el método de espectrofotometría
de absorción atómica.
19
4.2.8 Contexto del experimento
El contexto en el que se desarrolla el diseño preexperimental es de: campo y laboratorio,
ya que se simuló condiciones naturales en el periodo total que duró la absorción de
mercurio por la Eichhornia crassipes (Mart Solms), y para conocer los resultados de dicha
exposición se llevaron las muestras a un laboratorio certificado.
20
4.2.3 Operacionalización de variables
Cuadro 5: Variable independiente y dependiente
Variable
Independiente
Dimensión
Tipo
Escala
Indicadores
Eichornnia
Crassipes
(Mart Solms)
Tiempo de
absorción
Cuantitativa
Nominal
Cantidad de
días utilizados
para el mayor
porcentaje de
absorción
(días/mes)
Variable
Dependiente
Dimensión
Tipo
Escala
Indicadores
La absorción del
mercurio
LMP establecidos
en el marco
legal D.S.
010-2010-
EM
Cuantitativa
Razón
Concentración
de Hg
Fuente: Elaboración propia
21
.
CAPITULO 5
DESARROLLO DE LA TESIS
5.1 Descripción del proceso
Ubicación
Los emplazamientos mineros donde se recolectó los efluentes están ubicados en la
localidad de Secocha-Urasqui, distrito de Mariano Nicolás Valcárcel, Provincia de Camaná
en el Departamento de Arequipa. Dicha localidad se encuentra a una altitud de 348 m s. n.
m., con una superficie total de 557.74 km² y es colindante con el distrito de Ocoña y las
provincias de Caravelí y Condesuyos de la Región de Arequipa. [25]
Coordenadas UTM (WGS 84): 18L N 823 2492.1 E 695 505.2
Accesibilidad
El acceso a la localidad de Secocha–Urasqui se realiza por vía terrestre.
22
Cuadro 6: Accesibilidad a la zona Secocha- Urasqui
Ruta Tramo Vía Distancia (km) Tiempo (horas)
1 Arequipa-Camaná Terrestre 175.2 km 2 h 43 min
2 Camaná-Secocha Terrestre 114.8 km 2 h 30 min
TOTAL 290 km 5 h 13 min
Fuente: Elaboración propia
Geología
Las labores mineras en Secocha están dentro del área de Misky y presentan rocas
conformadas por dioritas y rocas subvolcánicas del complejo Bella Unión, instruidas por
granodioritas de la Super Unidad Incahuasi. Cuyas características hacen que exista un
sistema de fracturas y fallas muy intensas en la zona, presentando un rumbo
N 60 ° a 80 ° E y un buzamiento 70 ° a 88 ° E. Las fracturas suelen estar rellenadas con
cuarzo hialino y lechoso, constituyendo vetas, con pirita y calcopirita adjuntadas por altos
valores de oro. [26]
Mineralogía
El área de Misky presenta yacimientos de oro con los siguientes minerales auríferos [26]:
- Oro libre y electrum como inclusiones en pirita de formas globulares y alargadas
(de 0,5 a 120 micras de diámetro).
- Microvenillas constituidas por electrum, que cortan a la pirita y se ubican en los
contactos de la misma pirita.
23
- Electrum como inclusiones globulares y anhedrales dentro de la galena y en la
calcopirita.
- Inclusiones de electrum y oro libre (menores de 150 micras) en el cuarzo.
Método de explotación
En la localidad de Secocha predomina la minería artesanal, el método de extracción
empieza con un trabajo empírico de cateo, luego se reconocen vetas con cierto potencial
económico y se realiza explotaciones guiadas por el método de “circado”, donde se realiza
un disparo en estéril y otro sobre la veta para no diluir la ley del mineral, también se aplica
el “busconeo” donde sin un plan se explota de manera desordenada las partes valiosas de
la veta. Para ello se utiliza equipos neumáticos y eléctricos, también se utiliza herramientas
manuales como combas, barretas, lampas y similares. En la voladura utilizan 1 cartucho
de dinamita, 1 fulminante y 50 cm de guía de seguridad para cada taladro que va de 45 a
60 cm, lo denominan “armada”. Por lo general las labores se desarrollan en secciones
estrechas, lo que contribuye al autosostenimiento, aunque en ocasiones se recurre al
pircado con rocas y desmonte o también cuadros de madera, con el fin de evitar el
desplazamiento de las cajas o techos de la labor. El traslado de mineral se realiza
manualmente en bolsas de polietileno, latas o bolsas de jebe hasta la bocamina y también
se utilizan carretillas o carros mineros fabricados para este fin, luego son transportados en
camionetas o camiones. A continuación, el mineral es transportado a los centros
quimbaleteros, si el mineral es de alta ley (más de 2 gr/lata) es chancado y procesado
directamente en los quimbaletes a un ciclo promedio de una lata por cada 30 minutos, si
es considerado de baja ley se muele en molinos de bolas discontinuos, que cuenta con una
capacidad de 200 a 400 kg (7 a 15 latas), generalmente la molienda se realiza en seco,
con el fin de favorecer su descarga y manipuleo. Finalmente, el mineral es sometido al
proceso de amalgamación con mercurio y la posterior destilación de la amalgama. [26]
24
5.1.2 Recolección de plantas
La recolección de plantas se hizo en la provincia de Camaná distrito de Samuel Pastor
anexo El monte, se obtuvo 33 muestras de Eichhornia crassipes (Mart Solms) cuya
ubicación se encuentra en los sembríos de arroz de la zona, se obtuvieron de un solo lugar
con ayuda del dueño del lugar, el acceso fue de fácil alcance ya que se contaba con la
colaboración del dueño de dichos sembríos. Se adaptó un lugar especial para las plantas,
puesto que al ser acuáticas tenían que estar en contacto con agua. Para el transporte de
la planta se utilizó coolers fabricados de Tecnopor, los cuales fueron llenados con agua
donde se encontraba dicha planta, para ser transportados a la ciudad de Arequipa.
5.1.3 Recolección de Aguas Residuales
La recolección de agua se realizó en la localidad de Secocha-Urasqui, que se ubica en el
distrito de Mariano Nicolás Valcárcel, provincia de Camaná y departamento de Arequipa.
Se obtuvo 12.5 Litros de Agua contaminada con mercurio producto de la minería artesanal
que se realiza en dicho lugar, para la obtención de dicho elemento se utilizó 1 recipiente
con capacidad de 8.5 litros y otro con capacidad de 4 litros. (De dos puntos diferentes que
se nombraron punto “A” 8.5 litros y del punto “B” 4 litros).
5.1.4 Análisis línea base Agua Residual
Una vez recolectada el agua se realizó un análisis de esta misma, en el cual se tuvo que
utilizar 5 frascos de vidrio esterilizados con una capacidad de 500 mL a una temperatura
de 10 °C (por requerimiento del laboratorio, que pide como mínimo esta capacidad
mencionada) que fueron divididos en muestras A1, A2, B1, B2 y B3 (de los puntos “A” y
“B”) respectivamente, los resultados se dieron en 5 días hábiles.
25
5.1.5 Análisis línea base Eichhornia Crassipes (Mart Solms)
Se llevó la cantidad de 3 muestras de Eichhornia crassipes (Mart Solms) (línea base) de
un peso aproximado de 50 gramos c/u, en 3 bolsas sin uso, a una temperatura de ambiente,
el resultado fue dado en 5 días hábiles.
5.1.6 Disposición de celdas
Una vez adquiridos los resultados se derivó a la disposición de 10 celdas de plástico donde
se realizaría la experimentación, dichas celdas tienen una capacidad de 2 litros una
dimensión de 12 cm de alto por 24 cm de ancho por 16.5 cm de largo cada celda.
5.1.7 Ejecución experimental
Adquirido todo lo antes ya mencionado se procedió a la ejecución del proyecto,
primeramente, en cada celda se utilizó 1 litro de agua residual, 6 de ellas son del lugar “A”
y las restantes son del lugar “B”, realizado este trabajo se procedió a pesar las p lantas las
cuales van en un rango de entre 80 gramos y 100 gramos, hecho esto se dejaron las 10
muestras en un periodo de 20 días calendario.
Pasados los 10 primeros días se llevó las muestras B1, B2, B3, B4 y A1 a laboratorio, se
obtuvo los resultados en un periodo de 7 días hábiles. (Se mide cantidad de mercurio no
saturación de la planta)
Finalmente, pasados los siguientes 10 días se llevó las muestras restantes A2, A3, A4, A5
y A6, se obtuvo los resultados en un periodo de 7 días hábiles. El lugar donde se realizó
esta parte experimental fue en el domicilio propio de uno de los investigadores ubicado en
el distrito de José Luis Bustamante y Rivero, las condiciones ambientales fueron normales
(temperatura promedio de 22°C, una radiación de 18 unidades de radiación, cielo
despejado), las plantas estuvieron a la intemperie.
26
Resultados e
interpretación (trabajo de gabinete)
Ejecución (periodo de abosrción por parte de Eichhornia crassipes
en 10 y 20 días)
Disposición de celdas de plástico (3 plantas
por celda con 1 litro de agua residual c/u)
Análisis de línea base (Eichhornia crassipes 3 ejemplares y agua
residual con Hg 2.5 L)
Recolección
(Eichhornia crassipes 33 unidades y agua residual con Hg 12.5
L)
Inicio
El Jacinto de agua es una planta cosmopolita por lo tanto se adapta a cualquier condición.
Se siembra plantas a esa altura pasa por un proceso de adaptación y estas plantas
adaptadas son las que se utilizaran.
Cabe indicar que el método empleado por el laboratorio BHIOS, es el de espectrometría
de absorción atómica con vapor frio (CV-AAS). Este método se utiliza solamente para hallar
la concentración de mercurio presente en agua, puesto que por las características
fisicoquímicas del mercurio no es favorable hallarlo por otro método. (Temperatura de
ambiente, sin previa vaporización)
Gráfico 1: Diagrama desarrollo de tesis
Fuente: Elaboración propia
Fin
30
CAPITULO 6
RESULTADOS E INTERPRETACIÓN
Los resultados fueron brindados por el laboratorio BHIOS, laboratorio certificado con el ISO
17025 (calidad de laboratorios de ensayos), las unidades de medida son ppm. Línea base
aguas residuales contaminadas con Hg.
En el presente cuadro muestra resultados del agua de efluentes de mina después de la
amalgamación, el promedio del efluente en estas aguas es de 0.4022+/-0.1516 ppm.
Cuadro 7: Niveles de Hg en aguas residuales mineras
Muestras (línea base)
Niveles de Hg (ppm)
Muestra A1 0.1993
Muestra A2 0.4886
Muestra B1 0.5988
Muestra B2 0.3892
Muestra B3 0.3352
Promedio 0.40222
DS 0.151610461
Fuente: Elaboración propia
31
Cuadro 8: Tabla ANOVA para niveles de Hg en plantas 10 días (ppm) por muestra
Fuente de variabilidad
Suma de Cuadrados
GL
Cuadrado Medio
Razón-F
Valor-P
Entre grupos (tratamiento)
0.543184
5
0.108637
16832.78
0
Intra grupos (error)
7.74467E-05
12
6.4539E-06
Total (Corr.)
0.543262
17
Fuente: Elaboración Propia
Suma de cuadrados: Es hallado por defecto.
Grados de libertad (GL): t=6 -1 = 5; t=6 * r=3 – 1 = 17; 17 – 5 = 12
Cuadrado medio: 0.543184 / 5 = 0.108637; 7.74467E-05 / 12 = 6.4539E-06
Razón-F: 0.108637 / 6.4539E-06 = 16832.78
Estos datos son hallados con el fin de conocer el valor de probabilidad “Valor-P” que oscila
entre 0 y 1, obteniendo así el valor 0 que nos indica que existe una diferencia altamente
significativa (99% de probabilidades que haya diferencia entre los tratamientos).
Cuadro 9: Pruebas de múltiples rangos de Tukey para niveles de mercurio en E. crassipes (Mart Solms) a los 10 días de tratamiento
Nivel Casos
(repeticiones)
Media Grupos
Homogéneos
Línea base 3 0.04 a
Muestra A1 3 0.0799 b
Muestra B3 3 0.257 c
Muestra B2 3 0.2948 d
Muestra B1 3 0.3482 e
Muestra B4 3 0.564 f
Fuente: Elaboración propia
Grupos homogéneos: letras iguales indican no significancia, letras diferentes indican
significancia.
32
Gráfico 2: Concentración de Hg en Eichhornia crassipes (Mart Solms) después de 10 días en los tratamientos
Fuente: Elaboración propia
En estos resultados se muestra la absorción de mercurio por parte de Eichhornia crassipes
(Mart Solms) después de 10 días de exposición a sustrato (agua) proveniente de aguas de
amalgamación.
En este tiempo de exposición se encontró diferencias altamente significativas en la
concentración de mercurio presente en Eichhornia crassipes (Mart Solms), tal como lo
muestra el cuadro 10.
Al aplicar el test de Tukey se puede ver claramente que antes de someter a tratamiento las
plantas, presentan una concentración de mercurio de 0.04 ppm, después de los 10 días de
tratamiento, se encontró que el tratamiento correspondiente a la muestra B4 es el que
alcanzó la máxima absorción de mercurio con un promedio de 0.564 ppm, el cual difiere de
los otros tratamientos. En segundo lugar, se encuentra el tratamiento muestra B1,
seguidamente el tratamiento muestra B2 que alcanzaron un promedio de absorción de
0.3482 y 0.2948 ppm respectivamente.
El tratamiento B3 alcanzó un promedio de 0.257 ppm y finalmente el tratamiento muestra
A1 que alcanzó un promedio de absorción de 0.0799 ppm.
Concentración de Hg en planta 10 días
0.6 0.564
0.5
0.4 0.3482
0.2948 0.3 0.257
0.2
0.1
0.0799 0.04
0
Linea base A-1 B-3 B-2 B-1 B-4
Celdas
Concentr
acio
n d
e H
g
(ppm
)
33
Estos resultados permiten afirmar que a los 10 días de tratamiento las plantas obtienen alta
absorción de mercurio para los tratamientos.
Cuadro 10: Tabla ANOVA para niveles de Hg en plantas 20 días (ppm) por tratamiento
Fuente
Suma de
Cuadrados
Gl
Cuadrado
Medio
Razón-F
Valor-
P
Entre
grupos
0.270801 5 0.0541602 118.19 0
Intra
grupos
0.0054987
9
12 0.000458232
Total
(Corr.)
0.2763 17
Fuente: Elaboración propia
Cuadro 11: Pruebas de múltiples rangos de Tukey para niveles de mercurio en
Eichhornia crassipes (Mart Solms) a los 20 días de tratamiento
Nivel
Casos
(repeticiones)
Media Grupos
Homogéneos
Línea base 3 0.04 a
Muestra A6 3 0.1269 b
Muestra A5 3 0.154 b
Muestra A3 3 0.1561 b
Muestra A2 3 0.1712 b
Muestra A4 3 0.4098 c
Fuente: Elaboración propia
34
Gráfico 3: Concentración de Hg en Eichhornia crassipes (Mart Solms) después de 20
días en los tratamientos
Fuente: Elaboración propia
Con respecto a los 20 días de tratamiento de las muestras de Eichhornia crassipes (Mart
Solms) en las aguas provenientes de amalgamación, se encontró a través del ANOVA
diferencias altamente significativas (p<0.01).
Con el Test de Tukey se observa que se mantienen el comportamiento de los 20 días de
tratamiento es decir con el tratamiento Muestra A4 se obtiene el promedio más alto de
absorción de mercurio con un promedio de 0.4098 ppm el cual difiere del promedio
alcanzado por los otros tratamientos. En los tratamientos Muestra A2, A3 y A5 se alcanza
promedios de absorción de mercurio por parte de Eichhornia crassipes (Mart Solms) de
0.1712, 0.1561 y 0.154 ppm respectivamente, En la muestra A6 el promedio de niveles de
mercurio es en promedio 0.1269 ppm.
Como se podrá observar en este tiempo las variaciones de absorción de Hg respecto a los
10 días es mínima. Estos resultados se muestran en el Gráfico 3.
Concentración de Hg en planta 20 días
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0.4098
0.1269
0.04
0.154 0.1561 0.1712
Linea base
A-6 A-5 A-3 A-2 A-4
Celdas
Concentr
acio
n d
e H
g
(ppm
)
35
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0.3089
10 días 20 días
Días de exposición de planta
Cuadro 12: Comparación de promedio de concentración de mercurio entre 10 y 20 días
Estadísticos 10 días 20 días
Recuento 15 15
Promedio 0.308927 0.209787
Mediana 0.2948 0.1561
Desviación Estándar 0.161874 0.121587
Coeficiente de Variación 52.40% 57.96%
Mínimo 0.0798 0.1267
Máximo 0.567 0.5
suponiendo varianzas iguales: t = 1.89659 valor-P = 0.0682426
Fuente: Elaboración propia
Gráfico 4: Comparación de promedios de absorción de mercurio a los 10 y 20 días de
tratamiento
0.2098
Fuente: Elaboración propia
Como se podrá indicar en la comparación del promedio de absorción de mercurio a los 10
y 20 días de tratamiento de Eichhornia crassipes (Mart Solms), se encontró mediante el
Test de Student diferencias no significativas (p>0.05), lo que implica que el promedio de
absorción a los 10 días es de 0.3089 ppm y a los 20 días de 0.2098 ppm, demostrándose
con estos resultados que la máxima absorción de mercurio por Eichhonria crassipes (Mart
Solms) se da hasta los 10 días de tratamiento, lo que podría estar sugiriendo estos
Concentr
ació
n d
e H
g e
n
pla
nta
(ppm
)
36
resultados que a partir de los 10 días se produce una saturación en la absorción en los
niveles de mercurio.
Cuadro 13: Resumen de promedio en los niveles de mercurio en los tratamientos a los
10 y 20 días
Tratamientos 10 días 20 días
Control 0.043 0.043
Agua 0.4022 0.4022
E. crassipes (Tratamiento) 0.3089 0.2098
Promedio de absorción 77% 52%
Fuente: Elaboración propia
Gráfico 5: Concentración promedio de Hg en los diferentes tratamientos
Fuente: Elaboración propia
En la presente tabla y grafico se muestra los promedios para los niveles de Hg en el control
de agua y tratamiento a los 10 y 20 días. En el grupo control (plantas) los niveles de Hg
fueron en promedio 0.043 ppm, en el efluente de mina los niveles de Hg fueron 0.4022 a
los 10 días de tratamiento los niveles de Hg en las plantas Eichhornia crassipes (Mart
Solms) son en promedio 0.3085 ppm lo que implica un promedio de absorción aproximado
de 77%.
0.5 0.4022
0.4
0.3 0.3089
0.2 0.2098
0.1 0.043
0
Control Agua Tratamiento
10 dias 20 dias
Concentr
ació
n d
e H
g
(ppm
)
37
A los 20 días de tratamiento los niveles de Hg en las plantas Eichhornia crassipes (Mart
Solms) arrojaron un promedio de 0.2098 ppm que representa un promedio de absorción
aproximado de 52%.
De los resultados obtenidos en la presente investigación, se obtuvo muestras de agua con
niveles de Hg muy por encima de lo establecido por la normatividad peruana (0.002 ppm)
(Cuadro 8), esto demuestra el gran impacto de la contaminación por uso de mercurio hacia
los recursos hídricos del lugar. Según Domínguez y cols. [21] esto se debe a la deposición
del mercurio durante la descomposición de la amalgama, además nos indica que al
momento de usar una descarga de agua para lavar los residuos de la amalgama se
contaminará cuerpos de agua y suelos, ya que dicha descarga puede contener hasta 450
mg de Hg por kg y las concentraciones de mercurio en las aguas residuales van a variar
entre 0.5 a 3.0 mg de Hg por kg de material suspendido.
De acuerdo con los resultados del Cuadro 14, la Eichhornia crassipes (Mart Solms) obtuvo
mayor promedio de absorción en los 10 primeros días de tratamiento con un 77 %, y a los
20 días obtuvo un promedio del 52%, según la literatura consultada se debe al proceso de
biorremediación, en el que en un primer paso ocurre una asimilación rápida o conexión al
área biológica a través de un intercambio de iones entre metales monovalentes como los
iones móviles intercambiables existentes en la materia de las macrófitas con iones de los
metales pesados y los protones recibidos del agua (biosorción), y en un segundo paso
ocurre un traslado pausado e irreversible, controlado por la expansión al interior de la célula
que se cree que es por difusión del ion metálico a través de la membrana celular o por
traslado activo por una proteína transportadora.
Por último, en el período de 20 días se puede observar una remoción constante de mercurio
en las muestras A5 y A3 de 0.15 mg, esto se debe a un fenómeno de adsorción monocapa
conocido como punto de saturación en el que después de un tiempo de contacto con el
efluente contaminado, la remoción llega a ser constante.
38
En los cuadros que se mostraran a continuación, se demostrará mediante fundamento
químico-matemático, la cantidad de mercurio que se encuentra presente en agua después
de haber realizado el proceso fitorremediador.
Se puede presentar procesos naturales o artificiales con mayor o menor complejidad que
involucran cambios aparentes o profundos en la naturaleza intima de la materia.
El proceso de Osmosis, que es el principio que se da en esta investigación, corresponde a
un fenómeno sin reacción química.
Este proceso por tener estas características nos permite efectuar el Balance de Materia
como un proceso de control.
Los Balances de Materia se basan en la Ley de la Conservación de la Materia, enunciada
por Lavoisier: “La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma”.
En conclusión: La sumatoria de las masas de los reactivos es igual a la sumatoria de las
masas de los productos.
Podemos comprobar este fundamento en la fórmula matemática: F1=F2+F3
Tener en cuenta que los siguientes cuadros matemáticos han sido elaborados en Excel.
IMPORTANTE: Las unidades de medida estarán dadas en mg, puesto que esta es la
unidad de medida de masa, se aplicará conversión de unidades tanto en aguas residuales
como en jacinto de agua. La medida de mercurio no se verá alterada, debido a que, si
utilizamos ppm (unidad de concentración) o utilizamos mg/L, el cálculo no se verá alterado
puesto que es la misma equivalencia.
1L → 1 000 000 mg, además de la variación de peso del jacinto de agua, tenemos la
conversión de su peso (puede variar según el peso) que estará especificado en los
cuadros. 100 gr de Jacinto de agua → 100 000 mg.
39
Cuadro 14: Concentración de Hg final en la celda A-1
CELDA INGRESO DE REACTIVOS (Unidad de medida mg) SALIDA DE PRODUCTOS (Unidad de medida mg)
A-1
Aguas
Residuales
1 000 000.0000
Hg 0.1993 Agua
999 999.9601
[Hg] 0.1594
Agua 999 999.8007 Agua 999 999.8007
Jacinto de
Agua
100 000.0000
Hg 0.04 Jacinto de
Agua
100 000.0399
Hg 0.0799
Masa 99 999.9600 Masa 99 999.9600
Total ingreso 1 100 000.0000 Total salida 1 100 000.0000
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro anterior, perteneciente a la celda A-1, en la parte de ingreso de reactivos,
tenemos el ingreso de aguas residuales (1 Litro < > 1 000 000 mg); valor constante en
todas las celdas) y Jacinto de agua de peso 100 gramos (100 g = 100 000 mg), este valor
será variable en los siguientes cuadros puesto que los pesos en cada planta son diferentes.
Las aguas residuales contienen mercurio (línea base) y agua, cuyos valores respectivos se
determinaron en el análisis de laboratorio (Aguas residuales = Hg + agua).
De igual forma, en el Jacinto de agua, tenemos su masa propia y la concentración de
mercurio determinada en el análisis de laboratorio (Masa del Jacinto de agua = Hg + masa
de la planta). De acuerdo a esto, el ingreso total es de 1100 000 mg (este valor deberá ser
igual al valor total de salida).
Para la salida de productos debemos tener en cuenta que, en un Balance de Materia, la
masa total de ingreso debe ser igual a la masa total de salida, por consiguiente la masa de
sólo agua y la masa de la planta (Jacinto de agua) se mantienen constantes, al ingreso y
la salida, y la suma de las masas de Hg en el agua residual y el Hg en la planta en el
ingreso debe ser igual a la suma de la masa de Hg en el agua de salida más la masa de
Hg en la planta en el momento de salida. Como se puede observar en el cuadro, la suma
de las masas de Hg en las celdas que están sombreadas con color rojo, tanto en entrada
40
como en salida deben ser iguales, por lo que para hallar la cantidad de mercurio que se
encuentra en el agua de salida debemos de aplicar una ecuación de primer grado, la cual
será: 0.1993+0.04 = 0.0799 + “X”; al resolver se obtiene como resultado X = 0.1594 mg/L
o ppm. (este resultado se encuentra resaltado en color naranja).
Cuadro 15: Concentración de Hg final en la celda B-1
CELDA INGRESO DE REACTIVOS (Unidad de medida mg) SALIDA DE PRODUCTOS (Unidad de medida mg)
B-1
Aguas
Residuales
1 000 000.0000
Hg 0.3892 Agua
999 999.6918
[Hg] 0.081
Agua 999 999.6108 Agua 999 999.6108
Jacinto de
Agua
150 000.0000
Hg 0.04 Jacinto de
Agua
150 000.3082
Hg 0.3482
Masa 149 999.9600 Masa 149 999.9600
Total ingreso 1 150 000.0000 Total salida 1 150 000.0000
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro anterior, perteneciente a la celda B-1 en la parte de ingreso de reactivos,
tenemos el ingreso de aguas residuales (1 Litro < > 1 000 000 mg); valor constante en
todas las celdas) y Jacinto de agua de peso 150 gramos (150 g = 150 000 mg), este valor
será variable en los siguientes cuadros puesto que los pesos en cada planta son diferentes.
Las aguas residuales contienen mercurio (línea base) y agua, cuyos valores respectivos se
determinaron en el análisis de laboratorio (Aguas residuales = Hg + agua).
De igual forma, en el Jacinto de agua, tenemos su masa propia y la concentración de
mercurio determinada en el análisis de laboratorio (Masa del Jacinto de agua = Hg + masa
de la planta). De acuerdo a esto, el ingreso total es de 1150 000 mg (este valor deberá ser
igual al valor total de salida).
Para la salida de productos debemos tener en cuenta que, en un Balance de Materia, la
masa total de ingreso debe ser igual a la masa total de salida, por consiguiente la masa de
41
sólo agua y la masa de la planta (Jacinto de agua) se mantienen constantes, al ingreso y
la salida, y la suma de las masas de Hg en el agua residual y el Hg en la planta en el
ingreso debe ser igual a la suma de la masa de Hg en el agua de salida más la masa de
Hg en la planta en el momento de salida. Como se puede observar en el cuadro, la suma
de las masas de Hg en las celdas que están sombreadas con color rojo, tanto en entrada
como en salida deben ser iguales, por lo que para hallar la cantidad de mercurio que se
encuentra en el agua de salida debemos de aplicar una ecuación de primer grado, la cual
será: 0.3892+0.04 = 0.3482 + “X”; al resolver se obtiene como resultado X = 0.081mg/L ó
ppm. (este resultado se encuentra resaltado en color naranja).
Cuadro 16: Concentración de Hg final en la celda B-2
CELDA
INGRESO DE REACTIVOS
(Unidad de medida mg)
SALIDA DE PRODUCTOS
(Unidad de medida mg)
B-2
Aguas
Residuales
1 000 000.0000
Hg 0.3352 Agua
999 999.7452
[Hg] 0.0804
Agua 999 999.6648 Agua 999999.6648
Jacinto de
Agua
200 000.0000
Hg 0.04 Jacinto de
Agua
200 000.2548
Hg 0.2948
Masa 199 999.9600 Masa 199999.9600
Total ingreso 1 200 000.0000 Total salida 1 200 000.0000
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro anterior, perteneciente a la celda B-2, en la parte de ingreso de reactivos,
tenemos el ingreso de aguas residuales (1 Litro < > 1 000 000 mg); valor constante en
todas las celdas) y Jacinto de agua de peso 200 gramos (200 g = 200 000 mg), este valor
será variable en los siguientes cuadros puesto que los pesos en cada planta son diferentes.
Las aguas residuales contienen mercurio (línea base) y agua, cuyos valores respectivos se
determinaron en el análisis de laboratorio (Aguas residuales = Hg + agua).
42
De igual forma, en el Jacinto de agua, tenemos su masa propia y la concentración de
mercurio determinada en el análisis de laboratorio (Masa del Jacinto de agua = Hg + masa
de la planta). De acuerdo a esto, el ingreso total es de 1 200 000 mg (este valor deberá ser
igual al valor total de salida).
Para la salida de productos debemos tener en cuenta que, en un Balance de Materia, la
masa total de ingreso debe ser igual a la masa total de salida, por consiguiente la masa de
sólo agua y la masa de la planta (Jacinto de agua) se mantienen constantes, al ingreso y
la salida, y la suma de las masas de Hg en el agua residual y el Hg en la planta en el
ingreso debe ser igual a la suma de la masa de Hg en el agua de salida más la masa de
Hg en la planta en el momento de salida. Como se puede observar en el cuadro, la suma
de las masas de Hg en las celdas que están sombreadas con color rojo, tanto en entrada
como en salida deben ser iguales, por lo que para hallar la cantidad de mercurio que se
encuentra en el agua de salida debemos de aplicar una ecuación de primer grado, la cual
será: 0.3352+0.04 = 0.2948 + “X”; al resolver se obtiene como resultado X = 0.0804 mg/L
o ppm. (este resultado se encuentra resaltado en color naranja).
Cuadro 17: Concentración de Hg final en la celda B-3
CELDA INGRESO DE REACTIVOS (Unidad de medida mg) SALIDA DE PRODUCTOS (Unidad de medida mg)
B-3
Aguas
Residuales
1 000 000.0000
Hg 0.3352 Agua
999 999.7830
[Hg] 0.1182
Agua 999 999.6648 Agua 999 999.6648
Jacinto de
Agua
80 000.0000
Hg 0.04 Jacinto de
Agua
80 000.2170
Hg 0.257
Masa 79 999.9600 Masa 79 999.9600
Total ingreso 1 080 000.0000 Total salida 1 080 000.0000
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro anterior, perteneciente a la celda B-2 en la parte de ingreso de reactivos,
tenemos el ingreso de aguas residuales (1 Litro < > 1 000 000 mg); valor constante en
43
todas las celdas) y Jacinto de agua de peso 80 gramos (80 g = 80 000 mg), este valor será
variable en los siguientes cuadros puesto que los pesos en cada planta son diferentes. Las
aguas residuales contienen mercurio (línea base) y agua, cuyos valores respectivos se
determinaron en el análisis de laboratorio (Aguas residuales = Hg + agua).
De igual forma, en el Jacinto de agua, tenemos su masa propia y la concentración de
mercurio determinada en el análisis de laboratorio (Masa del Jacinto de agua = Hg + masa
de la planta). De acuerdo a esto, el ingreso total es de 1 080 000 mg (este valor deberá ser
igual al valor total de salida).
Para la salida de productos debemos tener en cuenta que, en un Balance de Materia, la
masa total de ingreso debe ser igual a la masa total de salida, por consiguiente la masa de
sólo agua y la masa de la planta (Jacinto de agua) se mantienen constantes, al ingreso y
la salida, y la suma de las masas de Hg en el agua residual y el Hg en la planta en el
ingreso debe ser igual a la suma de la masa de Hg en el agua de salida más la masa de
Hg en la planta en el momento de salida. Como se puede observar en el cuadro, la suma
de las masas de Hg en las celdas que están sombreadas con color rojo, tanto en entrada
como en salida deben ser iguales, por lo que para hallar la cantidad de mercurio que se
encuentra en el agua de salida debemos de aplicar una ecuación de primer grado, la cual
será: 0.3352+0.04 = 0.2570 + “X”; al resolver se obtiene como resultado X = 0.1182 mg/L
o ppm. (este resultado se encuentra resaltado en color naranja).
44
Cuadro 18: Concentración de Hg final en la celda B-4
CELDA INGRESO DE REACTIVOS (Unidad de medida mg) SALIDA DE PRODUCTOS (Unidad de medida mg)
B-4
Aguas
Residuales
1 000 000.0000
Hg 0.5988 Agua
999 999.4760
[Hg] 0.0748
Agua 999 999.4012 Agua 999 999.4012
Jacinto de Agua
200000.0000
Hg 0.04 Jacinto de
Agua
200 000.5240
Hg 0.564
Masa 199 999.9600 Masa 199 999.9600
Total ingreso 1 200 000.0000 Total salida 1 200 000.0000
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro anterior, perteneciente a la celda B-4, en la parte de ingreso de reactivos,
tenemos el ingreso de aguas residuales (1 Litro < > 1 000 000 mg); valor constante en
todas las celdas) y Jacinto de agua de peso 200 gramos (200 g = 200 000 mg), este valor
será variable en los siguientes cuadros puesto que los pesos en cada planta son diferentes.
Las aguas residuales contienen mercurio (línea base) y agua, cuyos valores respectivos se
determinaron en el análisis de laboratorio (Aguas residuales = Hg + agua).
De igual forma, en el Jacinto de agua, tenemos su masa propia y la concentración de
mercurio determinada en el análisis de laboratorio (Masa del Jacinto de agua = Hg + masa
de la planta). De acuerdo a esto, el ingreso total es de 1 200 000 mg (este valor deberá ser
igual al valor total de salida).
Para la salida de productos debemos tener en cuenta que, en un Balance de Materia, la
masa total de ingreso debe ser igual a la masa total de salida, por consiguiente la masa de
sólo agua y la masa de la planta (Jacinto de agua) se mantienen constantes, al ingreso y
la salida, y la suma de las masas de Hg en el agua residual y el Hg en la planta en el
ingreso debe ser igual a la suma de la masa de Hg en el agua de salida más la masa de
Hg en la planta en el momento de salida. Como se puede observar en el cuadro, la suma
45
de las masas de Hg en las celdas que están sombreadas con color rojo, tanto en entrada
como en salida deben ser iguales, por lo que para hallar la cantidad de mercurio que se
encuentra en el agua de salida debemos de aplicar una ecuación de primer grado, la cual
será: 0.5988+0.04 = 0.5640 + “X”; al resolver se obtiene como resultado X = 0.0748 mg/L
o ppm. (este resultado se encuentra resaltado en color naranja).
Observación: Los resultados mostrados corresponden a los 10 primeros días de
exposición del jacinto de agua en aguas residuales contaminadas con mercurio.
Cuadro 19: Concentración de Hg final en la celda A-2
CELDA INGRESO DE REACTIVOS (Unidad de medida mg) SALIDA DE PRODUCTOS (Unidad de medida mg)
A-2
Aguas
Residuales
1 000 000.0000
Hg 0.1993 Agua
999 999.8688
[Hg] 0.0681
Agua 999 999.8007 Agua 999 999.8007
Jacinto de Agua
130 000.0000
Hg 0.04 Jacinto de
Agua
130 000.1312
Hg 0.1712
Masa 129 999.9600 Masa 129 999.9600
Total ingreso 1 130 000.0000 Total salida 1 130 000.0000
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro anterior, perteneciente a la celda A-2, en la parte de ingreso de reactivos,
tenemos el ingreso de aguas residuales (1 Litro < > 1 000 000 mg); valor constante en
todas las celdas) y Jacinto de agua de peso 130 gramos (130 g = 130 000 mg), este valor
será variable en los siguientes cuadros puesto que los pesos en cada planta son diferentes.
Las aguas residuales contienen mercurio (línea base) y agua, cuyos valores respectivos se
determinaron en el análisis de laboratorio (Aguas residuales = Hg + agua).
De igual forma, en el Jacinto de agua, tenemos su masa propia y la concentración de
mercurio determinada en el análisis de laboratorio (Masa del Jacinto de agua = Hg + masa
46
de la planta). De acuerdo a esto, el ingreso total es de 1 130 000 mg (este valor deberá ser
igual al valor total de salida).
Para la salida de productos debemos tener en cuenta que, en un Balance de Materia, la
masa total de ingreso debe ser igual a la masa total de salida, por consiguiente la masa de
sólo agua y la masa de la planta (Jacinto de agua) se mantienen constantes, al ingreso y
la salida, y la suma de las masas de Hg en el agua residual y el Hg en la planta en el
ingreso debe ser igual a la suma de la masa de Hg en el agua de salida más la masa de
Hg en la planta en el momento de salida. Como se puede observar en el cuadro, la suma
de las masas de Hg en las celdas que están sombreadas con color rojo, tanto en entrada
como en salida deben ser iguales, por lo que para hallar la cantidad de mercurio que se
encuentra en el agua de salida debemos de aplicar una ecuación de primer grado, la cual
será: 0.1993+0.04 = 0.1712+ “X”; al resolver se obtiene como resultado X = 0.0681 mg/L o
ppm. (este resultado se encuentra resaltado en color naranja).
Cuadro 20: Concentración de Hg final en la celda A-3
CELDA INGRESO DE REACTIVOS (Unidad de medida mg) SALIDA DE PRODUCTOS (Unidad de medida mg)
A-3
Aguas
Residuales
1 000 000.0000
Hg 0.1993 Agua
999 999.8839
[Hg] 0.0832
Agua 999 999.8007 Agua 999 999.8007
Jacinto de Agua
120 000.0000
Hg 0.04 Jacinto de
Agua
120 000.1161
Hg 0.1561
Masa 119 999.9600 Masa 119 999.9600
Total ingreso 1 120 000.0000 Total salida 1 120 000.0000
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro anterior, perteneciente a la celda A-3, en la parte de ingreso de reactivos,
tenemos el ingreso de aguas residuales (1 Litro < > 1 000 000 mg); valor constante en
todas las celdas) y Jacinto de agua de peso 120 gramos (120 g = 120 000 mg), este valor
47
será variable en los siguientes cuadros puesto que los pesos en cada planta son diferentes.
Las aguas residuales contienen mercurio (línea base) y agua, cuyos valores respectivos se
determinaron en el análisis de laboratorio (Aguas residuales = Hg + agua).
De igual forma, en el Jacinto de agua, tenemos su masa propia y la concentración de
mercurio determinada en el análisis de laboratorio (Masa del Jacinto de agua = Hg + masa
de la planta). De acuerdo a esto, el ingreso total es de 1 120 000 mg (este valor deberá ser
igual al valor total de salida).
Para la salida de productos debemos tener en cuenta que, en un Balance de Materia, la
masa total de ingreso debe ser igual a la masa total de salida, por consiguiente la masa de
sólo agua y la masa de la planta (Jacinto de agua) se mantienen constantes, al ingreso y
la salida, y la suma de las masas de Hg en el agua residual y el Hg en la planta en el
ingreso debe ser igual a la suma de la masa de Hg en el agua de salida más la masa de
Hg en la planta en el momento de salida. Como se puede observar en el cuadro, la suma
de las masas de Hg en las celdas que están sombreadas con color rojo, tanto en entrada
como en salida deben ser iguales, por lo que para hallar la cantidad de mercurio que se
encuentra en el agua de salida debemos de aplicar una ecuación de primer grado, la cual
será: 0.1993+0.04 = 0.0799 + “X”; al resolver se obtiene como resultado X = 0.1594 mg/L
o ppm. (este resultado se encuentra resaltado en color naranja).
48
Cuadro 21: Concentración de Hg final en la celda A-4
CELDA INGRESO DE REACTIVOS (Unidad de medida mg) SALIDA DE PRODUCTOS (Unidad de medida mg)
A-4
Aguas
Residuales
1 000 000.0000
Hg 0.4886 Agua
999 999.6302
[Hg] 0.1188
Agua 999 999.5114 Agua 999 999.5114
Jacinto de Agua
110 000.0000
Hg 0.04 Jacinto de
Agua
110 000.3698
Hg 0.4098
Masa 109 999.9600 Masa 109 999.9600
Total ingreso 1 110 000.0000 Total salida 1 110 000.0000
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro anterior, perteneciente a la celda A-4, en la parte de ingreso de reactivos,
tenemos el ingreso de aguas residuales (1 Litro < > 1 000 000 mg); valor constante en
todas las celdas) y Jacinto de agua de peso 110 gramos (110 g = 110 000 mg), este valor
será variable en los siguientes cuadros puesto que los pesos en cada planta son diferentes.
Las aguas residuales contienen mercurio (línea base) y agua, cuyos valores respectivos se
determinaron en el análisis de laboratorio (Aguas residuales = Hg + agua).
De igual forma, en el Jacinto de agua, tenemos su masa propia y la concentración de
mercurio determinada en el análisis de laboratorio (Masa del Jacinto de agua = Hg + masa
de la planta). De acuerdo a esto, el ingreso total es de 1 110 000 mg (este valor deberá ser
igual al valor total de salida).
Para la salida de productos debemos tener en cuenta que, en un Balance de Materia, la
masa total de ingreso debe ser igual a la masa total de salida, por consiguiente la masa de
sólo agua y la masa de la planta (Jacinto de agua) se mantienen constantes, al ingreso y
la salida, y la suma de las masas de Hg en el agua residual y el Hg en la planta en el
ingreso debe ser igual a la suma de la masa de Hg en el agua de salida más la masa de
Hg en la planta en el momento de salida. Como se puede observar en el cuadro, la suma
de las masas de Hg en las celdas que están sombreadas con color rojo, tanto en entrada
49
como en salida deben ser iguales, por lo que para hallar la cantidad de mercurio que se
encuentra en el agua de salida debemos de aplicar una ecuación de primer grado, la cual
será: 0.4886+0.04 = 0.4098 + “X”; al resolver se obtiene como resultado X = 0.1188 mg/L
o ppm. (este resultado se encuentra resaltado en color naranja).
Cuadro 22: Concentración de Hg final en la celda A-5
CELDA INGRESO DE REACTIVOS (Unidad de medida mg) SALIDA DE PRODUCTOS (Unidad de medida mg)
A-5
Aguas
Residuales
1 000 000.0000
Hg 0.1993 Agua
999 999.8860
[Hg] 0.0853
Agua 999 999.8007 Agua 999 999.8007
Jacinto de Agua
130 000.0000
Hg 0.04 Jacinto de
Agua
130 000.1140
Hg 0.154
Masa 129 999.9600 Masa 129 999.9600
Total ingreso 1 130 000.0000 Total salida 1 130 000.0000
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro anterior, perteneciente a la celda A-5, en la parte de ingreso de reactivos,
tenemos el ingreso de aguas residuales (1 Litro < > 1 000 000 mg); valor constante en
todas las celdas) y Jacinto de agua de peso 130 gramos (130 g = 130 000 mg), este valor
será variable en los siguientes cuadros puesto que los pesos en cada planta son diferentes.
Las aguas residuales contienen mercurio (línea base) y agua, cuyos valores respectivos se
determinaron en el análisis de laboratorio (Aguas residuales = Hg + agua).
De igual forma, en el Jacinto de agua, tenemos su masa propia y la concentración de
mercurio determinada en el análisis de laboratorio (Masa del Jacinto de agua = Hg + masa
de la planta). De acuerdo a esto, el ingreso total es de 1 130 000 mg (este valor deberá ser
igual al valor total de salida).
Para la salida de productos debemos tener en cuenta que, en un Balance de Materia, la
masa total de ingreso debe ser igual a la masa total de salida, por consiguiente la masa de
sólo agua y la masa de la planta (Jacinto de agua) se mantienen constantes, al ingreso y
50
la salida, y la suma de las masas de Hg en el agua residual y el Hg en la planta en el
ingreso debe ser igual a la suma de la masa de Hg en el agua de salida más la masa de
Hg en la planta en el momento de salida. Como se puede observar en el cuadro, la suma
de las masas de Hg en las celdas que están sombreadas con color rojo, tanto en entrada
como en salida deben ser iguales, por lo que para hallar la cantidad de mercurio que se
encuentra en el agua de salida debemos de aplicar una ecuación de primer grado, la cual
será: 0.1993+0.04 = 0.1540 + “X”; al resolver se obtiene como resultado X = 0.0853 mg/L
o ppm. (este resultado se encuentra resaltado en color naranja).
Cuadro 23: Concentración de Hg final en la celda A-6
CELDA INGRESO DE REACTIVOS (Unidad de medida mg) SALIDA DE PRODUCTOS (Unidad de medida mg)
A-6
Aguas
Residuales
1 000 000.0000
Hg 0.1993 Agua
999 999.9131
[Hg] 0.1124
Agua 999 999.8007 Agua 999 999.8007
Jacinto de Agua
110 000.0000
Hg 0.04 Jacinto de
Agua
100 000.0869
Hg 0.1269
Masa 109 999.9600 Masa 109 999.9600
Total ingreso 1 110 000.0000 Total salida 1 110 000.0000
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro anterior, perteneciente a la celda A-6, en la parte de ingreso de reactivos,
tenemos el ingreso de aguas residuales (1 Litro < > 1 000 000 mg); valor constante en
todas las celdas) y Jacinto de agua de peso 110 gramos (110 g = 110 000 mg), este valor
será variable en los siguientes cuadros puesto que los pesos en cada planta son diferentes.
Las aguas residuales contienen mercurio (línea base) y agua, cuyos valores respectivos se
determinaron en el análisis de laboratorio (Aguas residuales = Hg + agua).
De igual forma, en el Jacinto de agua, tenemos su masa propia y la concentración de
mercurio determinada en el análisis de laboratorio (Masa del Jacinto de agua = Hg + masa
51
Hg en agua en 10 días
0.18
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
0.1594
A-1 B-1 B-2
Celdas
B-3 B-4
de la planta). De acuerdo a esto, el ingreso total es de 1 110 000 mg (este valor deberá ser
igual al valor total de salida).
Para la salida de productos debemos tener en cuenta que, en un Balance de Materia, la
masa total de ingreso debe ser igual a la masa total de salida, por consiguiente la masa de
sólo agua y la masa de la planta (Jacinto de agua) se mantienen constantes, al ingreso y
la salida, y la suma de las masas de Hg en el agua residual y el Hg en la planta en el
ingreso debe ser igual a la suma de la masa de Hg en el agua de salida más la masa de
Hg en la planta en el momento de salida. Como se puede observar en el cuadro, la suma
de las masas de Hg en las celdas que están sombreadas con color rojo, tanto en entrada
como en salida deben ser iguales, por lo que para hallar la cantidad de mercurio que se
encuentra en el agua de salida debemos de aplicar una ecuación de primer grado, la cual
será: 0.1993+0.04 = 0.1269 + “X”; al resolver se obtiene como resultado X = 0.1124 mg/L
o ppm. (este resultado se encuentra resaltado en color naranja).
Observación: Los resultados mostrados corresponden a los 20 días de exposición del
jacinto de agua en aguas residuales contaminadas con mercurio
Gráfico 6: Concentración de Hg final primeros 10 Días
0.1182
0.081 0.0804 0.0748
Fuente: Elaboración propia
Concentr
ació
n d
e H
g (
ppm
)
52
En el gráfico número 6 se observa la cantidad de mercurio que quedó en el agua, después
de realizar el proceso fitorremediador el cual duró 10 días. Se puede observar que la celda
donde quedo mayor cantidad de mercurio es la A-1 con 0.1594 ppm, seguidamente la celda
B-3 en la que restó por eliminar 0.1182 ppm de mercurio, el tercer lugar lo ocupa la celda
B-1 con 0.0810 ppm, la celda B-2 tiene una concentración de mercurio de 0.0804 ppm y
finalmente la celda en la que se observa que contiene menor cantidad de mercurio es la B-
4 con 0.0748 ppm.
Gráfico 7: Concentración de Hg final en 20 días
Fuente: Elaboración propia
En el gráfico número 7 se observa la cantidad de mercurio que quedó en el agua, después
de realizar el proceso fitorremediador el cual tuvo una duración de 20 días. Se puede
observar que la celda donde quedó mayor cantidad de mercurio es la A-4 con 0.1188 ppm,
la celda A-6 en la que falto eliminar 0.1124 ppm de mercurio, el tercer lugar lo ocupa la
celda A-5 con 0.0853 ppm, la celda A-3 tiene una concentración de mercurio de 0.0832
ppm y finalmente la celda en la que se observa que contiene menor cantidad de mercurio
es la celda A-2 con 0.0681ppm.
Hg en agua 20 días
0.14
0.1188 0.12 0.1124
0.1 0.0832 0.0853
0.08 0.0681
0.06
0.04
0.02
0
A-2 A-3 A-4
Celdas
A-5 A-6
Concentr
ació
n d
e H
g (
ppm
)
53
Cuadro 24: Resumen de la Concentración de Hg inicial y final en todas las celdas
Nombre de celda Concentración de Hg inicial Concentración de Hg final
A-1 0.1993 ppm 0.1594 ppm
A-2 0.1993 ppm 0.0810 ppm
A-3 0.1993 ppm 0.0804 ppm
A-4 0.4886 ppm 0.1188 ppm
A-5 0.1993 ppm 0.0853 ppm
A-6 0.1993 ppm 0.1124 ppm
B-1 0.3892 ppm 0.0810 ppm
B-2 0.3352 ppm 0.0804 ppm
B-3 0.3352 ppm 0.1182 ppm
B-4 0.5988 ppm 0.0748 ppm
Fuente: Elaboración propia
54
CAPITULO 7
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
7.1 Conclusiones
PRIMERA
La efectividad de absorción de mercurio un periodo de 20 días es de un 64.5%.
SEGUNDA
La concentración de Hg en los efluentes mineros es de 0.40222 ppm, esta
valoración sobrepasa el Límite máximo permisible (0.002 mg/L o ppm), establecido
por la normatividad peruana para el desembarco de aguas contaminadas por la
industria minera a cuerpos de agua externas.
TERCERA
La cantidad de Hg recuperado por parte de Eichhornia crassipes (Mart solms) es de
0.3089 ppm los 10 primeros días y 0.2098 ppm los siguientes 10 días.
55
CUARTA
El intervalo de tiempo adecuado en el que habrá mayor absorción de mercurio por
parte de Eichhornia crassipes (Mart Solms) es en el periodo de los 10 primeros días,
con una efectividad de 77%. Por consiguiente, a menor tiempo de exposición mayor
absorción.
56
7.2 Recomendaciones
• Se debería continuar ejecutando proyectos de investigación sobre fitorremediación,
utilizando Eichhornia crassipes (Mart Solms), debido a su capacidad de absorción
muy eficiente.
• El Estado junto con los operadores mineros artesanales deben de trabajar
paralelamente y poner más empeño en estos procesos fitorremediadores,
trabajando en la correspondiente industria minera, para poder adquirir datos más
auténticos de la absorción de mercurio.
• Diseñar un sistema de flujo continuo en el cual actúe Eichhornia crassipes (Mart
Solms), para así obtener una mayor efectividad de remoción de mercurio y, por
tanto, cumplir con lo que exige la normatividad peruana (0.002 mg/L o ppm)
57
BIBLIOGRAFIA
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del Congreso de la República.
58
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59
ANEXO 1: Cálculo de volúmenes
Volumen coolers
0.37m*0.27m*0.22 m
0.022 𝑚3
Transporte de
jacintos de agua
Volumen de la poza
2 m*1 m*0.5 m
1 𝑚3
Contiene agua
residual
Volumen jacinto
0.16m*0.06m*0.06m*3.1416
0.0018 𝑚3
Se asume que la
forma de jacinto
de agua es
cilíndrica
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro x se describe las dimensiones tanto de coolers, poza y de jacinto de agua,
todas las medidas están en metros, para así poder hallar el volumen total que estará
denotado en metros cúbicos. Hallamos estos valores para calcular el número de jacintos
de agua, los cuales entrarán en coolers (de Tecnopor) y en la poza.
ANEXO 2: Costos de implementación
Costo precio unitario cantidad total
Transporte camioneta Cam.-Secocha (ida)
S/25.00
6
S/150.00
Coolers de Tecnopor S/15.00 46 S/690.00
Jacinto de agua S/0.20 553 S/110.60
Transporte Secocha-Lima (TEPRISMA) S/850.00 1 tonelada S/850.00
Total
S/1800.60 / tonelada
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro anterior se describe lo que costaría implementar el sistema de
fitorremediación con Jacinto de agua en Secocha (1 tonelada), es un precio aproximado.
Pudiendo existir una variación en el precio unitario de cada ítem. La poza tiene un volumen
de 1 𝑚3de agua residual, se utilizará 553 jacintos de agua (sacamos volumen de poza y
de jacinto de agua para calcular la cantidad de jacinto de agua que podrá contener la poza).
60
ANEXO 3: Quimbalete utilizado en el proceso de amalgamación.
Fuente: Elaboración Propia
ANEXO 4: Agua residual proveniente de la minería artesanal que se realiza en el distrito
de Secocha.
Fuente: Elaboración Propia
61
ANEXO 5: Agua residual proveniente de la minería artesanal que se realiza en el distrito
de Secocha.
Fuente: Elaboración Propia
ANEXO 6: Quimbalete utilizado en el proceso de amalgamación.
Fuente: Elaboración Propia
62
ANEXO 7: Plantas procedentes de la ciudad de Camaná antes de ser sometidas a efluentes mineros contaminados con mercurio.
Fuente: Elaboración Propia
ANEXO 8: Efluentes mineros provenientes del distrito de Secocha.
Fuente: Elaboración Propia
63
ANEXO 9: Efluentes mineros, llevados a laboratorio en frascos esterilizados con una
capacidad de 500 ml.
Fuente: Elaboración Propia
ANEXO 10: Proceso de pesado de Eichhornia Crassipes (Mart Solms) momentos antes
de ser sometida a efluentes mineros contaminados con mercurio.
Fuente: Elaboración Propia
64
ANEXO 11: Proceso de pesado de Eichhornia crassipes (Mart Solms) momentos antes
de ser sometida a efluentes mineros contaminados con mercurio.
Fuente: Elaboración Propia
ANEXO 1: Proceso de pesado de Eichhornia crassipes (Mart Solms) momentos antes de
ser sometida a efluentes mineros contaminados con mercurio.
Fuente: Elaboración Propia
65
ANEXO 13: Eichhornia crassipes (Mart Solms) en la celda correspondiente con efluente
minero contaminado con mercurio. Muestras A1, A2, A3.
Fuente: Elaboración Propia
ANEXO 2: Eichhornia crassipes (Mart Solms) en la celda correspondiente con efluente
minero contaminado con mercurio. Muestras A4, A5, A6.
Fuente: Elaboración Propia
66
ANEXO 15: Eichhornia crassipes (Mart Solms) en la celda correspondiente con efluente
minero contaminado con mercurio. Muestras B1, B2, B3, B4.
Fuente: Elaboración Propia
ANEXO 3: Primeras 5 muestras llevadas a laboratorio para su observación.
Fuente: Elaboración Propia
67
ANEXO 4: Segundas 5 muestras llevadas a laboratorio para su observación.
Fuente: Elaboración Propia
68
ANEXO 5: Constancia N° 094-2019-HUSA
69
ANEXO 6: Informe de Ensayos N° 5631-2019
70
71
ANEXO 20: Informe de Ensayos N° 5618-2019
72
73
ANEXO 21: Informe de Ensayos N° 5619-2019
74
75
ANEXO 7: Informe de Ensayos N° 5620-2019
76
77
ANEXO 8: Informe de Ensayos N° 5621-2019
78
79
ANEXO 24: Informe de Ensayos N° 5622-2019
80
81
ANEXO 25: Informe de Ensayos N° 5839-2019
82
83
ANEXO 9: Informe de Ensayos N° 5840-2019
84
85
ANEXO 10: Informe de Ensayos N° 5841-2019
86
87
ANEXO 11: Informe de Ensayos N° 5842-2019
88
89
ANEXO 12: Informe de Ensayos N° 5838-2019
90
91
ANEXO 30: Informe de Ensayos N° 6027-2019
92
93
ANEXO 31: Informe de Ensayos N° 6028-2019
94
95
ANEXO 13: Informe de Ensayos N° 6029-2019
96
97
ANEXO 14: Informe de Ensayos N° 6030-2019
98
99
ANEXO 15: Informe de Ensayos N° 6031-2019
100