Andrés F. Echeverri S, M.Sc.
Escuela de Ingenieria de Recursos Naturales y del ambiente,

Universidad del Valle, Cali, Colombia.

andres.echeverri@correounivalle.edu.co

sobre la salud humana, las aguas subterráneas y la productividad del cultivo.

PALABRAS CLAVE

Reuso de agua residual, calidad de agua para riego

ABSTRACT

The water quality coming from the wastewater treatment plant (PTAR-C, Cali-Colombia) and a deep well were evaluated in order to determine their suitability for the sugar cane irrigation in the Valle del Cauca Department. Five water samples were analyzed during the period August 2009 – March 2010. The variables considered were the threat indicators caused by salinity and sodicity (SAR0, alkalimetric index, residual sodium carbonate, and calcium ratio). The results showed that the evaluated water sources presented similar characteristics for all the indicators. In general terms, the waters are suitable for irrigation with middle restriction due to threat by sodicity. It was concluded that the PTAR-C´s effluent can be considered as an alternative of water source for the sugar cane irrigation, and should continue evaluating the impact of its use on the human health, groundwater, and crop production.

KEY WORDS

Wastewater reuse, irrigation water quality

1. INTRODUCCIÓN

Los recursos hídricos disponibles para actividades humanas son solamente el 0.003%  del agua total del planeta . De este pequeño porcentaje, en Latinoamérica se usa, en promedio, alrededor del 70% en actividades agrícolas (FAO, 2007); en Colombia, este valor es, aproximadamente, el 54% (IDEAM, 2010).
La fuerte presión del sector agrícola sobre el recurso hídrico ha impactado su disponibilidad para otras necesidades humanas (uso doméstico e industria) y sobre la sostenibilidad de algunos ecosistemas. Ante esta situación, la FAO (2008) ha planteado que se deben buscar alternativas de optimización del recurso hídrico si se quiere tener disponibilidad en 50 años. Lo anterior toma mayor importancia si se tiene en cuenta que la relación agricultura – agua – producción de alimentos representa la estrategia principal para el logro del Objetivo de Desarrollo del Milenio (ODM1).

Entre las alternativas propuestas por la FAO (2008) se plantea el reuso de Aguas Residuales Domésticas Tratadas (ARDT) en irrigación, la cual no es una posibilidad del futuro, pues en países como Argentina, Chile, Perú y México en Latinoamérica, Alemania en Europa, Sudáfrica, Túnez, y Sudán en África, Israel, Kuwait, Arabia Saudita, India y China en Asia  y EEUU en Norte- américa el reuso es una alternativa real para la optimización del recurso hídrico en la agricultura (Parreiras, 2005).

En el caso específico del departamento del Valle del Cauca se requieren alternativas para que el sector cañero, que cuenta con 208.254 ha en la región (CENICAÑA, 2010), disminuya la presión sobre las aguas subterráneas, el río Cauca y sus principales tributarios. En ese sentido, el efluente de la PTAR-C representa una posible alternativa para abastecer alrededor de 6200 ha de caña, liberando un caudal natural de 6,2 m3/seg (EMCALI-UNIVALLE, 2008).

Según Iglesias (2005), el riesgo en la reutilización de las aguas residuales viene dado sobre todo por la transmisión de enfermedades de origen hídrico.  En lugares donde las aguas residuales son usadas sin adecuado tratamiento, el riesgo es usualmente asociado con enfermedades tipo microbiológicas intestinales (WHO, 2006).

Por otro lado, Toze (2006) opina que  los riesgos asociados al reuso de aguas residuales en irrigación pueden ser de corto y largo plazo. Los primeros tienen relación con la presencia de patógenos y toxicidad que pueden afectar al hombre, las plantas o los animales. Los segundos (largo plazo) están asociados a los impactos sobre el suelo y las aguas subterráneas. Salgot et al. (2006) los divide en riesgos en químicos y biológicos, de acuerdo con su origen. Autores como Campos (2008) abordan únicamente el problema de los patógenos y otros el impacto sobre el suelo (Walter y Lin, 2008).
En general, la viabilidad de un programa de reuso debe estar avalada por un plan de manejo que tenga en cuenta todos los aspectos de riesgo; para ello se requiere investigar sobre los posibles impactos en el ambiente y en la salud humana. El objetivo de esta investigación fue evaluar la calidad del efluente de la PTAR-C con fines de riego de acuerdo con indicadores de calidad agronómica aceptados a nivel local, regional y mundial, como paso inicial en el planteamiento de un proyecto de reuso de ARDT en riego de caña de azúcar en el valle geográfico del río Cauca.

2. METODOLOGÍA

El estudio se realizó en las instalaciones de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Cañaveralejo (PTAR-C), ubicada en la zona nororiental de la ciudad de Cali, sobre la margen izquierda del río Cauca (3º 28‘ 7« N, 76º 28 ‘40« W) a una elevación de 960 m.s.n.m. En el marco del proyecto de investigación “Evaluación del potencial de reuso del efluente de la PTAR-C en irrigación de caña de azúcar”, desarrollado por la Universidad del Valle y EMCALI, se tomaron cinco (5) muestras de agua del efluente final de la PTAR-C, operado bajo Tratamiento Primario Avanzado, y cinco (5) muestras de un pozo ubicado en las instalaciones de la PTAR-C (PZ). Las muestras fueron tomadas entre agosto de 2009 y marzo de 2010 en recipientes de 1 litro y fueron transportadas el mismo día al laboratorio de la Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira. En la Tabla 1 se presentan las variables determinadas y su técnica de medición. Los resultados obtenidos de los análisis de laboratorio se sometieron inicialmente a pruebas de estadística descriptiva y posteriormente se calcularon los indicadores de salinidad, sodicidad, dureza, carbonato sódico residual, alcalimetría y relación de calcio. Finalmente se clasificaron las aguas evaluadas de acuerdo con los indicadores calculados.

Tabla 1. Variables evaluadas en aguas de riego

Tabla 2. Resultados de las variables evaluadas

Tabla 3. Cálculo de la Relación de Adsorción de Agua,RAS y RASº

Tabla 4. Resultados de Dureza, Carbonato de Sódio Residual (CSR), Coeficiente Alcalimétrico (K), y Relación de Calcio (IK)

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

 
En la Tabla 2 se presentan los resultados obtenidos para las variables en estudio de acuerdo con el número de la muestra y el tipo de agua (subterránea (PZ) o ARDT).

El aumento de la concentración de sales (provenientes del agua de riego) en el suelo puede ocasionar una reducción del potencial osmótico del suelo (efecto osmótico). Esta situación exige a las raíces un mayor esfuerzo para ingresar agua a la planta, generando lo que se conoce como “estrés hídrico”, el cual se refleja en la

disminución de la producción de las plantas (Pizarro, 1996). La valoración de este efecto está asociada a la conductividad eléctrica del agua (CE) debido a la alta conductividad de las sales.
Los valores obtenidos de CE de las muestras de agua
subterránea están por debajo del valor límite (0,7 dS/m) para considerar peligro de salinización de suelos (Ayers y Westcot, 1985). Se presenta la misma situación para los valores de CE del efluente. Sin embargo, el valor medio de CE del efluente (0,65 dS/m) es mayor que el valor medio de CE del agua subterránea (0,45 dS/m) (Tabla 2).  De acuerdo con lo anterior, los dos tipos de agua se consideran “sin problemas” de salinidad para los suelos.

Peligro de sodicidad

El peligro de sodicidad está asociado con el aumento del Porcentaje de Sodio Intercambiable (PSI) en el suelo, el cual conlleva a un deterioro de la estructura del mismo (defloculación). Este daño de la estructura afecta el movimiento del agua en el suelo y la aireación, dos características básicas para el desarrollo de plantas productivas (Báez, 1999). La calificación de este peligro en el agua está asociada a la Relación de Adsorción de Sodio (RAS). Internacionalmente se aceptan las clasificaciones de USDA (1954) y la de Ayers y Westcot (1985) que involucran el cálculo de la  RAS° (RAS cero).
De acuerdo con la Tabla 3 y  la clasificación propuesta por USDA (1954), tanto el agua del pozo como del efluente se clasifican como S1, significando bajo contenido de sodio y leve peligro para cultivos sensibles, como algunos frutales (Baez, 1999).
Por otro lado, de acuerdo con Ayers y Westcot (1985), para las dos fuentes evaluadas, los valores encontrados de RAS° relacionados con los valores de CE, indican un peligro  medio de sodicidad. En la Figura 1 se presenta un plano cartesiano (RASº v/s CE) sobre el cual se demarcan 3 regiones. La región de la izquierda indica alto peligro de  afectación de la capacidad de infiltración del suelo; la zona central, donde se encuentran los puntos que representan las dos aguas evaluadas, indica peligro medio y la zona derecha indica bajo peligro de impacto sobre la infiltración del agua en el suelo.

En la Tabla 4 se presentan los resultados de los cálculos realizados para determinar la dureza, el Carbonato Sódico Residual (CSR), coeficiente alcalimétrico (K) y la relación de calcio (I.K.).

Figura 1. Clasificaciòn del riesgo de afectación de la capacidad de infiltración del suelo por sodicidad

Fuente: Adaptado de Ayers y Westcot (1985)

Carbonato sódico residual (CSR)
 
Este indicador representa la peligrosidad del sodio una vez han reaccionado los cationes Ca y Mg con los aniones carbonato y bicarbonato (Avellaneda et al., 2004). Los resultados obtenidos de CSR indican que la tendencia de los valores encontrados en las dos aguas evaluadas es a ser clasificada como “recomendable para riego”, es decir, valores de CSR<1,25. Solamente una muestra de agua subterránea y una del efluente presentan valores mayores a 1,25 pero inferiores a 2,5 clasificándose como “Poco recomendables para riego” (Tabla 4).

Coeficiente alcalimétrico

Avellaneda et al. (2004) definen el Coeficiente Alcalimétrico como la lámina de agua (en pulgadas) que al evaporarse dejaría en un suelo agrícola de cuatro (4) pies de espesor álcali suficiente para afectar el desarrollo normal de las especies vegetales. Los resultados obtenidos muestran que las dos aguas evaluadas presentan valores de K mayores a 18, por lo cual se puede clasifican como “buena”, para riego (Tabla 4).
  
Relación de calcio
 
Este indicador, también se utiliza para evaluar el peligro de alcalinización de suelos. Los resultados de los análisis de las aguas evaluadas muestran que todas las muestras del efluente tienen I.K >35% clasificándolo como “bueno” para riego.
En el caso del agua subterránea se tienen 4 muestras con I.K< 35% y una muestra ligeramente menor a 35% (31,8%), indicando limitación para riego (Avellaneda et al., 2004).

4. CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos y los indicadores calculados permiten concluir que agronómicamente el efluente de la PTAR-C presenta características similares a los del agua subterránea evaluada.

5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Avellaneda, M., Bermejillo, A. y Mastrantonio, L. (2004). Aguas de Riego. Calidad y evaluación de su factibilidad de uso. Mendoza. EDIUNC. 143 p.

Ayers, R.S. y Westcot, D.B. (1985). Water quality for agriculture. FAO IRRIGATION AND DRAINAGE PAPER NO 29. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome, Italy. 174 p.

Báez, A. (1999). Efecto de la calidad del agua de riego sobre las propiedades del suelo. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Universidad Nacional de Mar del Plata. Balcarce, Argentina.  53 p.

Campos, C. (2008). New perspectives on microbiological water control for wastewater reuse. Desalination, 218, 34- 42.

CENICAÑA (2010). Informe anual 2009. Centro de Investigación de la Caña de azúcar de Colombia. Cali. Colombia. 83 p.

EMCALI-UNIVALLE (2008). Estudio de la evaluación del reuso para agricultura del efluente de la PTAR-C. Una aproximación integral al sistema de distribución de agua residual para el sector cañero.  69 p.

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IDEAM. (2010). Estudio nacional del Agua. Instituto de Hidrología, Meteorología y estudios Ambientales (IDEAM). Bogotá, Colombia. 420 p.

Iglesias, . (2005). Escenarios existentes y propuestas para el avance de la regeneración y reutilización de aguas en España. Jornadas Técnicas: La integración del agua regenerada en la gestión de los recursos. Girona, España. 24 p.

Parreiras, S. (2005). Tratamento de esgoto por disposição no solo. Curso sobre Tratamento de esgoto por disposição no solo. 30 de maio de 2005 – Belo Horizonte, Brasil. 40 p.

Pizarro, F. (1996). Riegos localizados de alta frecuencia. RLAF. Goteo, micro aspersión y exudación. Tercera Edición. Ediciones Mundiprensa. Madrid, España. 513 p.

Salgot, M., Huertas, E., Weber, S., Dott, W. y Hollender, J. (2006). Wastewater reuse and risk: definition of key objectives. Desalination, 187, 29- 40.

Toze, S. (2006). Reuse of effluent water—benefits and risks. Agricultiural water management, 80, 147- 159.

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Walter, C. y Lin, S. (2008). Soil property changes after four decades of wastewater irrigation: A landscape perspectiva. Catena, 73,  63- 74.

(2006). World Health Organization. Guidelines for the safe use of wastewater excreta and greywater. Volume 2. Wastewater use in agriculture. 191

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