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Tratamientos y Remediación

• Materia OrgánicaConsumo de oxígeno (Respiración, CO2, anaerobia-reducción)Fuente de nutrientes (N, P, S & microelementos)Sustrato para bacterias (fuente de energía)

• NutrientesN (amonio, nitrito)PS (SH2)

Tratamientos para reducción de MO

Exposición de suelo a condiciones aeróbicasDurante secado de piscina: exposición directaArado de fondo para exponer subsuelo al aireFactores a considerar: principalmente la humedadDesventajas: secado prolongado afecta las comunidades bentónicas

AditivosNitrógeno: si existe deficienciaAgua: para proporcionar humedadBacterias especializadas?Cal: para corregir acidez, si pH (1:1) menor a 7.0

3

Importancia de humedad sobre descomposición deMO

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40humedad del suelo (%)

Respiración(mg C 100 cm-1)

Fuente (Boyd and Pippopinyo, Aquaculture 120: 283-294)

Suelo 1

Suelo 2

4

Importancia de pH en descomposición de MO

Respiración(mg C 100 cm-1)

Fuente (Boyd and Pippopinyo, Aquaculture 120: 283-294)

0.0

10.0

20.0

30.0

4 5 6 7 8 9 10pH

-20.00

-15.00

-10.00

-5.00

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Semanas

Media

Cam

bio

en c

arbó

n to

tal (

%)

Figura. Cambio en la concentración de carbón total en los primeros 2.5 cm del fondo de 12piscinas comerciales de camarón en el Ecuador. El eje vertical representa el cambio porcentualde carbón total con respecto al valor inicial medido antes del llenado de la piscina. Las barrasverticales representan el error estandar de la media.

12 piscinas, 3 puntos /piscina

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Respiración acumulada (g CO2/m2) en suelos tratados con compuestosquímicos y biológicos durante período de secado en Camaronera A despuésde 7 días in situ.

Compuesto Dosis Media SD

Control 0 7.5 ns 0.2

BioBac 0.5 L/ha 7.2 ns 1.1

BioBac 1.0 L/ha 7.3 ns 1.4

Digest 0.5 L/ha 7.8 ns 0.6

Digest 1.0 L/ha 7.2 ns 0.6

Kilomar 100 kg/ha 7.3 ns 0.5

Kilomar 200 kg/ha 7.6 ns 0.7

ns = no significante al 0.05 nivel de confianza

Respiración

Respiración acumulada (g CO2/m2) y reducción de carbón (mg/kg) en suelostratados con compuestos químicos y biológicos encubados en cámaras derespiración por 9 días.

Compuesto Dosis Media SD Media SD

Control 0 7.5 ns 0.2 33 ns 802

BioBac 1.0 L/ha 7.2 ns 1.1 -167 ns 321

Digest 1.0 L/ha 7.8 ns 0.6 433 ns 650

Kilol 0.8 kg/ha 7.2 ns 0.6 300 ns 624

Kilomar 200 kg/ha 7.3 ns 0.5 -133 ns 305

Kilomar + N* 200 kg/ha 7.6 ns 0.7 133 ns 586

*Adición de N en 100 kg/hans = no significante al 0.05 nivel de confianzavalores negativos indican un incremento

Respiración Reducción C

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Respiración acumulada (g CO2/m2) y reducción de carbón (mg/kg) en suelostratados con compuestos químicos y biológicos durante secado de la piscina enCamaronera B después de 8 días.

Compuesto Dosis Media SD Media SD

Control 0 14.0 ns 0.4 225 ns 1,433

BioBac 1.0 L/ha 14.7 ns 0.3 600 ns 1,820

Digest 1.0 L/ha 14.6 ns 0.4 200 ns 1,494

Kilol 10 kg/ha 14.3 ns 0.7 800 ns 2,208

Kilomar 500 kg/ha 14.2 ns 0.6 1,025 ns 1,480

Kilomar + N* 500 kg/ha 14.8 ns 0.9 2,150 ns 592

*Adición de N en 100 kg/hans = no significante al 0.05 nivel de confianzavalores negativos indican un incremento

Respiración Reducción C

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 1 2 3 4 5 6

Oxígeno vs.Sulfuro Total

Relación Oxigeno Disuelto (mg/L) vs Sulfuro Total(mg/L) en un estanque camaronero medidosemanalmente durante un ciclo completo.

O2

Sulfuro Total (S2=, HS-, H2S)

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Tratamientos físicos, químicos y biológicos

OxidantesPermangato de potasioPeróxidosNitrato de sodioCloro

Piscicidas Rotenona, otros

MisceláneosZeolitaEDTAAlumbreAjo, limón

Oxidantes: Permanganato de Potasio

• Permanganato de potasio (KMnO4)

• Oxida materia orgánica e inorgánica

• Desinfectante de bacterias (gram negativo)

• Agente terapeútico (parásitos, protozoarios)

• Phytotóxico

• Oxida rotenona

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• La toxicidad del permanganato de potasio proviene del ionpermanganato (MnO4

-) el cual causa la destrucción de las células poroxidación.

• El ion permanganato reacciona con materia orgánica y otras sustanciasreducidas y es reducido a dióxido de manganeso (MnO2).

MnO4- + 4H+ + 3e- --> MnO2 + 2H2O

• La cantidad de permanganato rapidamente reducido a dióxido demanganeso se denomina demanda de permanganato de potasio


• El dióxido de manganeso cataliza sin embargo la reacción.

MnO4- + 4H+ + 3e- --> MnO2 + 2H2O

4MnO4- + 2H2O --> 4OH- + 4 MnO2 + 3O2

• El exceso de MnO4- sobre la demanda de permanganato de potasio

libera oxígeno.

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• Asumiendo que todo el exceso de permanganato de potasio sedescompone para liberar oxígeno, determine la cantidad depermanganato de potasio requerido (mg/L) para liberar 1 mg/L deoxígeno disuelto.

4 MnO4- = 3 O2

632.2 mg 96 mg

1 mg/LX

X = 6.58 mg/L


• El permanganto de potasio puede ser efectivo para la remoción desustancias reducidas tales como sufuro de hidrógeno y ion ferroso. Lasreacciones de permanganato de potasio con sulfuro de hidrógeno y ionferroso estan dadas en las siguientes ecuaciones respectivamente.

4KMnO4 + 3H2S --> 2K2SO4 + S + 3MnO +MnO2 + 3H2O

KMnO4+3Fe(HCO3)2+7H2O --> MnO2+3Fe(OH)3+KHCO3 + 5H2CO3

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• Determine la cantidad de permanganato de potasio (mg/L) pararemover 1 mg/L de sulfuro de hidrógeno y 1 mg/L de ion ferroso.

KMnO4 = 3 Fe2-

158 mg 167.5 mg

1 mg/LX

X = 0.94 mg/L

4 KMnO4 = 3 H2S

632.2 mg 102.2 mg

1 mg/LX

X = 6.19 mg/L


• Estudios han demostrado que el permanganato de potasiooxida la rotenona a una forma no tóxica.

• Estudios indican que concentraciones de 2.0 a 2.5 mg/L depermanganato de potasio destoxifican aproximadamene0.05 mg/L de rotenona

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Oxidantes: Peróxidos

• El peroxido de oxígeno (H2O2) y el peróxido de calcio(CaO2) pueden ser fuentes de oxígeno de disuelto en agua.

2H2O2 --> 2H2O + O2

CaO2 + H2O --> Ca(OH)2 + O


• Determine la cantidad de oxígeno liberado por una gota (0.05 mL) deperóxido de hidrogeno al 6%.

0.05 ml (6%) --> 0.05 ml x 6 g/100ml = 3 mg/L

68 mg 32 mg

3 mg/L X

X = 1.5 mg/L2H2O2 --> 2H2O + O2

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• Determine la cantidad de oxígeno liberado por 1 kg deperóxido de calcio.

72 mg 16 mg

1000 g X

X = 222 g O CaO2 + H2O --> Ca(OH)2 + O

Oxidantes: Nitrato

• Compuestos oxidados tales como nitratos y nitritos puedenser utilizados por bacterias como fuentes alternasreceptoras de electrones en ausencia de oxígeno, evitandola reducción del potencial redox.

• La aplicación de nitrato de sodio en estanques y lagos hasido sugerido como técnica para mantener, una capa fina yoxidada sobre el fondo del sedimento

12NO3- + 12H+ + 10e- = N2(g) + 6H2O

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Oxidantes: Cloro

• La clorinación del agua se realiza principalmente comométodo de desinfección de laboratorio y, tanques.Ocasionalmente también para estanques.

• Las concentraciones varían en un rango de 1 a 100 mg/Lcomo ingrediente activo.

• Los compuestos de cloro comercial más utilizados paradesinfección son el gas cloro (Cl2), hipoclorito de sodio(NaOCl) e hipoclorito de calcio (Ca(OCl)2) tambiéndenominado HTH

Oxidantes: Cloro

• El cloro reacciona con agua para formar un ácido fuerte(acido hidroclórico) y un ácido débil (ácido hipocloroso oHOCl).

Cl2 + H2O = HOCl + H+ + Cl-

• El ácido hipocloroso se disocia para producir ionhidrógeno e ion hipoclorito

HOCl = H+ + OCl-

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Oxidantes: Cloro

• El gas cloro, el ácido hipocloroso y el ion hipoclorito sondenominado residuos de cloro libre (free chlorineresiduals)

• El poder desinfectante del gas cloro y ácido hipocloroso es100 x mayor que el del ion hipoclorito

• La especie dominante del residuo de cloro libre es pHdependiente

Oxidantes: Cloro

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Oxidantes: Cloro

• Una desinfección a pH 7 requiere aproximadamente 1mg/L de residuos libres de cloro.

• El radio HOCl:OCl- decrece con incremento de pH, yconcentraciones mayores de cloro residual libre sonrequeridos a medida que aumenta el pH debido a que elpoder desinfectante disminuye a medida que la fracción deHOCl en el cloro residual libre disminuye.

Oxidantes: Cloro

• La tabla compara las concentraciones de cloro residuallibre necesario a diferentes valores de pH para igualar elpoder desinfectante de 1 mg/L de cloro residual libre a pH7.

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Oxidantes: Cloro

• La información de la tabla no permite determinar dosis declorinación debido a que los cloros residuales libresparticipan en muchas reacciones disminuyendo su poderdesinfectante.

• La luz solar proporciona la energía para la reacción en queácido hipocloroso es reducido a cloruro

2HOCl = 2H+ + 2Cl- + O2

Oxidantes: Cloro

• El cloro libre residual oxida además materia orgánica,nitrito, ion ferroso, sulfuro de hidrógeno y el poderdesinfectante se pierde porque el cloro libre residual esreducido a cloruros

• El cloro residual libre se combina además con compuestosnitrogenados orgánicos, fenoles y sustancias húmicas paraproducir compuestos organoclorados. Al menos uncompuesto, trihalometano, es un cancerígeno sospechoso.

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Oxidantes: Cloro

• La reacción de cloro residual libre con amonio generacloraminas, y son denominados residuos de clorocombinados.

• El poder desinfectante de los residuos de cloro combinadoes menor que el del cloro residual libre, pero tienen unatoxicidad significativa para organismos acuáticos

Oxidantes: Cloro

• Una de las reacciones de cloro residual libre con amonioes ilustrado para el ácido hipocloroso

NH3 + HOCl = NH2Cl + H2O

• El cloro residual libre puede oxidar las cloraminas paraproducir gas nitrógeno o nitrato.

2 NH2Cl + HOCl = N2 + 3H+ + 3Cl- + H2O

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Oxidantes: Cloro

• El amonio puede ser removido del agua por clorinaciónpara convertirlo en gas nitrógeno, y la dosis para laremoción de amonio puede ser identificado por la dosis dequiebre.

Oxidantes: Cloro

• La concentración de cloro residual es menor que la dosisdel agente de cloronización debido a que los residuos decloro se pierden al oxidar otros compuesto cuando secombinan con materia orgánica.

• Cloro residual = Dosis de cloro - demanda de cloro

• Se requiere aproximadamente 7 mg/L de thiosulfato desodio (Na2S2O35H2O) para neutralizar 1 mg/L de clororesidual libre.

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Piscicidas

• Rotenona es un compuesto orgánico complejo (C23H22O6)presente en raíces y frutos de algunas plantas (Barbasco).

• Rotenona es extremadamente tóxico para peces (0.05 a 2.0mg/L de formulaciones comerciales 5%). La rotenonainterfiere con la respiración.

Piscicidas

• Teaseed cake contiene saponina que destruye las célulasrojas, altamente tóxico para peces. Dosis de 15 mg/L sonadecuados para eliminar peces en 6 horas.

• Antimycin A es un antibiótico natural producido porbacteria filamentosa Streptomyces griseus. Químicamentebloquea el sistema de transporte de electrones e inhibe larespiración aeróbica.

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Zeolitas

• Mineral de arcilla alumino-silicato• Estructura molecular conformado por grandes cavidades

internas• Gran capacidad para absorber y desabsorber moléculas• Algunas zeolitas pueden absorber el 30% de su peso con

gases u otras moléculas• Reacciones de intercambio catiónico Na+ por NH4+

• Capacidad de intercambio catiónico 2-5 meq/g

Zeolitas

• 1 meq N-NH4 = 14 mg, entonces teóricamente 1 g dezeolita puede absorber entre 28-70 mg N-NH4/g

• Aguas salinas tienen alto contenido de iones disueltos quecompiten por sitios de intercambio con NH4

• Absorción de amonio en agua destilada 9 mg/g• Absorción de amonio a 8 ppt de salinidad = 0.1 mg/g

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Zeolitas

• Ejemplo: Determinar la cantidad de zeolita requerida pararemover 1 mg/L de NH4

+ de un estanque de 1 ha - 1 m.Asuma una absorción de 9 mg de NH4

+ por g de zeolita.

1 g/m3 x 10,000 m3 ÷ 9 g NH4+/kg zeolita = 1,111 kg

Zeolitas

mg N-Amonio/g zeolita

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

0 1 0 2 0 3 0 4 0

Salinidad (ppt)

mg N-Amonio/g zeolita

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EDTA

EDTA es el acrónimo del ácido etilendiaminotetraacético. Puede coordinar ametales de transición en forma reversible. Debido a su estructura puedecomplejar completamente un metal que tenga estructura de coordinaciónoctaédrica.

Formula química es C10H16N2O2

EDTA disódico: C10H14O8N2Na22H2O

El EDTA disódico compleja el ion calcio. Por tal motivo se utiliza comoagente titulador para determinar dureza por calcio. Cada molécula de EDTAcompleja una molécula de Ca.

Ca2+ + EDTA --> CaEDTA

Se cuestiona su utilidad de complejar iones metálicos en agua de mar.

EDTA

EDTA es utilizado en larvicultura de camarón como tratamiento químicopara complejar iones metálicos. Asumiendo que el agua de mar contiene 8.75mM de Ca2+, cuál sería la concentración final de Ca2+ si se agrega 200 g deEDTA a 1 m3 de agua. EDTA disódico: C10H14O8N2Na22H2O = 372.24 g/mol

1.Moles de EDTA adicionados: 200 g ÷ 372.24 g/mol = 0.537 moles2.Número moles de Ca2+ en 1 m3 = 8.75 x 10-3 moles/L x 1000 L/m3 = 8.75moles.3.Si 1 mol EDTA compleja 1 mol de Ca2+, entonces el número de moles deCa2+ resultante = 8.75 - 0.537 = 8.213 moles.4.Concentración inicial de Ca2+ (mg/L) = 8.75 mmol/L x 40 mg/mmol = 350mg/L.5.Concentración final = 8.213 mmol/L x 40 mg/mmol = 328.5 mg/L6.Diferencia = 21.5 mg/L

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